两代武大测绘人,10余年攻关敦煌石窟数字化保护
摘要:

两代武大测绘人

一心攻关护敦煌

薪火相传守石窟

开创运用三维数字重建技术

数字化保护文化遗产的新篇章

让文物以崭新面貌重现于世


削发明志,下定决心不动摇

倘若时光倒流十余年,你也许会在敦煌一间小小的出租屋里看到几位剃着光头的学者,深夜仍围坐在电脑前伏案钻研。他们正是来自武汉大学数字文化遗产研究中心的数字敦煌项目研究团队


在敦煌,他们用测绘手段对石窟和相关文物进行数字化采集、加工和存储,力图建成对敦煌石窟实现原貌复制的3D数字模型


“当时,为了激励自己尽力攻克数字敦煌项目,我和同行的张帆老师及博士生纷纷剃成了光头,以示科研攻关的决心。”项目推进的时间里,团队白天在石窟内采集数据,晚上便继续回到租房开发软件、研究技术。


from clipboard


回忆起这段经历,武汉大学长江文明考古研究院文化遗产与数字化保护研究中心副主任 、武大测绘遥感信息工程国家重点实验室教授黄先锋教授对团队当年全力以赴的豪情壮志仍历历在目。在这样的决心下,团队成功建立了第一个敦煌莫高窟的整窟3D模型,共285窟


回望武大师生的敦煌守护之路,要从数十年前讲起。


早在上世纪八十年代,武汉大学德仁院士和他的夫人朱宜萱教授,就开始着手保护正在遭受侵蚀的敦煌莫高窟文物。当时,数字化概念才刚刚兴起,文物保护工作大多只通过测绘手段获得图纸来实现。

from clipboard

2006年8月,李德仁、朱宜萱与樊锦诗讨论“数字敦煌”研究方案


由于敦煌石窟结构复杂、纹理丰富,而数字化保护项目对模型的几何、纹理等精度要求极高,所以普通的测绘手段和设备难以达到标准。2005年前后,三维激光扫描技术得到快速发展,李德仁院士敏锐地感知到技术进步为石窟三维数字化保护所带来的价值,多方筹措经费和设备,并推动了武汉大学和敦煌研究院一起开展“数字敦煌”项目研究。

from clipboard

2007年末,刚刚博士毕业留校的黄先锋教授的研究项目恰好是激光扫描,与敦煌数字化项目息息相关,于是被李德仁院士“点兵”加入了团队。黄教授说道:“我认为武大测绘学科中,很突出的一点就是传承性”。由此,两代武汉大学研究者薪火相传,共同为还原敦煌石窟原貌而努力。


“我们做项目,最重要的就是考虑国家之需,只有顺应国家需要,研究才能成功、才有意义。”李德仁院士的一席话至今都还不断影响着黄教授的科研事业,也引导着他在今后的科研路上始终心系国家,为国家办实事


在李院士看来,武汉大学测绘学科就是国家队,要站在国家的立场去想问题,不要把个人得失看得太重。这种为国奉献、大公无私的精神,也激励着黄先锋教授等年轻的测绘人怀着更为纯粹的想法投入到科研事业中。


面对科研工作,需要不辞辛劳、细致入微的工匠精神,这是黄先锋从前辈身上获取到宝贵精神。七十多岁的朱宜萱教授在敦煌科研现场亲自登上20多米的高台,进行实验记录;八十多岁的李德仁院士,如今依旧常年奔波在外,为团队争取科研资料和经费。这份认真执着的精神,不仅激励着黄教授,也成为了他对学生的一贯要求。

from clipboard

谈及扎根石窟数字化保护的研究历程,黄先锋坦言,光是自己在石窟内工作的时间,累加起来便超过了一年:“当一个人集中于一件事情以至于忘却万物时,纯粹的精神是非常难能可贵的财富。”


在敦煌工作时,敦煌研究院名誉院长樊锦诗生活中的一些细节令黄教授记忆犹新。


樊锦诗个子不高,比较瘦小,水杯是用过的牛奶瓶,生活极其简单。就是这样一位老人,却带领着一批批研究人员和技术人员,保护着中国最重要的文化瑰宝之一,每年服务着上百万的游客。樊奶奶的脑海中全部都是关于文物保护的构思,这深深触动了黄教授,鼓舞着他在做科研的路上回归纯粹的初心:“这是社会对一个学者、一个教授的要求。”


一年又一年,在敦煌的黄土漫天里,几代武大测绘人历经了无数的风吹沙打,赓续的除了不断创新突破的技术,还有砥砺奋进的意志和决心。


跨越时空,只为守护ta

敦煌球幕影院中,隽秀古朴的莫高窟在18米长的荧幕上缓缓展开,观众尚未动身,便可与千年前的匠人进行一场跨越时空的对话。在这份震撼人心的观感体验背后,部分工作便得益于黄先锋教授及其团队数年如一日的努力。


“不容易啊。”回忆起团队从零开始着手敦煌数字化项目的起步经历,黄先锋多次提到了“不易”二字。在那里,工作条件简陋,环境艰苦,实施工作时稍有不慎,就会对已有千年历史的文物造成破坏。

from clipboard

2010年,武汉大学与敦煌研究院一起进行洞窟数字化标准相关研究的前期试验测试工作


为了实现敦煌石窟的数字化,团队必须通过激光设备先三维扫描出石窟的立体骨架,再将壁画的色彩和纹理贴附其上,力图真实地还原石窟原貌


面对最迫切的技术难关,武汉大学的技术团队和敦煌研究院数字研究所进行了大量的技术讨论和思考。要想呈现敦煌壁画的三维模型,就必须进行石窟的原样复制,需要先采集图片数据,并将其拼接在一起。如何确保每一处壁画都做到定位准确?

from clipboard

2015年11月,武汉大学与敦煌研究院采集254洞窟,为沉浸式虚拟现实展示试验准备数据


由于照片数量巨大,动辄就是上千张,且壁画表面本身存在一定的起伏,简单的拼接很难还原其立体的效果;并且由于拍摄图片时方位、距离、灯光的不同,文物的真实颜色也难以呈现,“对立体石窟壁画进行数字化简直是难上加难。”

from clipboard

武汉大学在采集敦煌285平方公里的周边环境地貌


不过黄先锋深知,对壁画进行定位纠正是实现整窟数字化道路上至关重要的一步,也是必须迎难而上攻克的壁垒。于是,武大和敦煌研究院携手,开发出专门的软件“贴图大师”,利用地面激光扫描仪获取壁画的结构数据,并建构出其3D模型,通过把已变形的图画贴合在模型上的方式实现了对图画的修正。


图片精度要求不一致,就用不同尺度的扫描仪进行扫描,融合所得到的数据,进而得到能根据石窟结构和误差自适应的模型;模型不能达标反映彩色纹理,就把照片的色彩数据和几何数据融合在一起,从而真正地完成对于石窟的完整复制。


“想象一件成人大小的文物,放大至18米长的屏幕上,该需要多少细节?”黄教授用通俗的例子,描述了十五年来数字化团队为实现“复原级数字化”所贡献出的力量。一条条细微的刻痕,一张张精致的图片,就是这样在团队的攻坚克难之下汇聚起来,建构了一场绝美的跨时空对话。

from clipboard


未来,不止步! 

在我国西北,由于地质条件不稳定,且降雨日益增多,不少石窟保护项目都面临着严峻的形势。且由于设备、技术条件、物理环境和人员专业能力等各种限制,石窟数字化并不是一件容易的事情。


“新疆一些偏远地区的石窟保护基础不够完善,有些地方甚至连电都没有!”多次奔赴新疆进行石窟和遗址调查工作的经历,让黄先锋深感理想与现实之间的差距:“一边,我们在设想着伟大的、超前的科学技术发展计划;另一边,保护这样珍贵文物的困难却仍然存在着。”

from clipboard

看到困难与挫折的武大人没有因此退却,他们夜以继日地埋头实验,只为钻研一项成本低廉人人可用无需高门槛即可实现文物数字化的技术。


功夫不负有心人。历时9年,团队研发出一款完全基于摄影测量技术实现文物数字化的软件,名为“重建大师”(Get3D)。工作人员仅使用相机就能完成石窟高精度数字化,哪怕是普通的手机也能完成文物的数字化三维记录。


除了与敦煌研究院一起合作莫高窟的数字化保护工作,黄先锋团队还在云冈石窟、龙门石窟、大足石刻、天龙山石窟、长城等全国多个石窟和大遗址开展数字化保护工作,研究的技术也被用于包括国家博物馆、金沙博物馆、伪满皇宫博物院等馆藏文物数字化保护中,以及考古发掘过程中,如三星堆等。


回想起在数字敦煌项目中的收获,黄先锋表示,除了在技术上取得的突破,这个‘接地气’的项目也让他们在研究中更能沉下心来、脚踏实地。此外,敦煌的大气辉煌、美轮美奂,让他们更重视对美的感知。“以前的研究总是太过专注于技术,但现在的科学研究要将科学与人结合起来,坚持以人为本,增强人文素养。”


这份对个体发展的关注,正式黄先锋推广数字化的初心。尽管文物教育是提升历史思维能力、艺术审美能力的良好手段,国内也蕴藏着丰厚的历史文物资源,但受到推广成本的限制,当前我国的文物教育还只停留在小范围开展。


面对这样的现象,黄先锋团队立志探索通过数字化降低文物教育成本的有效途径,让文物也能够被每一位孩子看到,让文物教育触达每一个社区、每一个学校、每一个人,“希望通过文化遗产数字化,能在一定程度上推行公平的文物教育”,黄先锋的言语中透露出无限肯定。

from clipboard


“保持初心,勇往直前。”这是黄先锋对自己未来的展望,也是对数字化未来的期待。“‘数字化保护’的概念的产生了,数字化的前景也是光明的。” 黄先锋对数字化的发展充满信心,并期待利用更先进的数字化手段,挖掘和展示文物背后的故事。


这篇由两代武大人书写的敦煌故事接续相传,中国文物保护的画卷也将继续随时代的滚滚洪流继续向前展开。


敦煌大漠的风沙

吹不灭武大人科研攻关

保护文物的赤诚热情

这支守护文化遗产的接力棒

将在创新与传承中继续传递

责编:雷雅麟


声明:南方数码生态圈转载此文目的在于传递更多信息,并不代表赞同其观点和对其真实性负责。如涉及作品内容、版权和其它问题,请联系我们,我们将在第一时间删除内容!
浏览量:119
2
全部观点
batty 2021-09-23 03:25
厉害
也想评论? 请先 登录