敦煌壁畫

文化與科技融合 是文化遺產(chǎn)保護(hù)趨勢(shì)

在文化科技深度融合時(shí)代，文化和科技正在彼此潛移默化地相互滲透，科學(xué)發(fā)明和創(chuàng)造融入文化藝術(shù)的想象和情感，藝術(shù)創(chuàng)造及美的探索又滲入科學(xué)技術(shù)的理性，文化與科技正日趨走向深度融合。文化科技融合不是簡(jiǎn)單地相加，而是有機(jī)地整合。

隨著科技日新月異的發(fā)展，文化與科技融合成為一種新型業(yè)態(tài)，一些文化與科技融合的產(chǎn)物也應(yīng)運(yùn)而生，采用數(shù)字?jǐn)z影、三維信息獲取、虛擬現(xiàn)實(shí)、多媒體與網(wǎng)絡(luò)等信息技術(shù)，將與文化遺產(chǎn)相關(guān)的文字、圖像、聲音、視頻及三維數(shù)據(jù)信息數(shù)字化，可以永久性地保存，使公眾最大限度地、公平地享有文化遺產(chǎn)。敦煌莫高窟的數(shù)字化，首先是為了搶救敦煌石窟珍貴的文物信息，使之得以永久真實(shí)地保存，為敦煌學(xué)研究提供準(zhǔn)確詳細(xì)的信息資料，并可制作虛擬洞窟供游客欣賞參觀，為緩解石窟開放的壓力、保護(hù)壁畫提供技術(shù)保障，同時(shí)，敦煌學(xué)數(shù)字化代表了數(shù)字化時(shí)代敦煌學(xué)發(fā)展的新趨勢(shì)。

“數(shù)字敦煌” 讓文物“永久保存、永續(xù)利用”

敦煌莫高窟現(xiàn)存洞窟735個(gè)，其中保存有建筑、雕塑、壁畫的洞窟492個(gè)，壁畫45000平方米，彩塑2400余身。由于窟內(nèi)的彩塑和壁畫都是由泥土、木材、麥草等材料制成，隨著時(shí)間的推移和參觀游客的增多，莫高窟文物的保護(hù)面臨巨大壓力。為應(yīng)對(duì)莫高窟不可逆轉(zhuǎn)的衰退，早在20世紀(jì)80年代末，敦煌研究院就開始提出“數(shù)字敦煌”構(gòu)想，通俗的解釋就是“給佛拍照”，即利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字圖像技術(shù)，實(shí)現(xiàn)敦煌石窟文物的永久保存、永續(xù)利用，并率先在國(guó)內(nèi)文博界開展文物數(shù)字化工作。

2016年5月1日，“數(shù)字敦煌”資源庫上線，“數(shù)字敦煌”是一項(xiàng)敦煌保護(hù)的虛擬工程，該工程包括虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和交互現(xiàn)實(shí)3個(gè)部分，使敦煌瑰寶數(shù)字化，打破時(shí)間、空間限制，滿足人們游覽、欣賞、研究等需求。通過“數(shù)字敦煌”，全球各地的網(wǎng)友都可登錄360 °欣賞石窟內(nèi)部跨越了北魏、西魏、北周、隋、唐等10個(gè)朝代的30 個(gè)洞窟壁畫的高清數(shù)字圖像以及有關(guān)壁畫的文字介紹，并可以進(jìn)行虛擬漫游體驗(yàn)。

2017年9月20日，“數(shù)字敦煌”資源庫英文版正式開通。截至目前，“數(shù)字敦煌”資源網(wǎng)的全球訪問量已達(dá)千萬人次。此外，通過采用8K高分辨率技術(shù)拍攝，球幕電影《夢(mèng)幻佛宮》帶來的是“人在畫中游”的神奇體驗(yàn)。厚重的歷史，靜態(tài)的壁畫，一下子都“活”了起來。

球幕電影《夢(mèng)幻佛宮》

經(jīng)過30年的不斷實(shí)踐，敦煌研究院形成了一套科學(xué)的敦煌壁畫數(shù)字化工作規(guī)范，制定了文物數(shù)字化保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)體系，截至2020年共采集高精度洞窟數(shù)據(jù)220個(gè)，洞窟整窟圖像加工156個(gè)，洞窟空間結(jié)構(gòu)重建143個(gè)，彩塑三維重建45身，大遺址三維重建7處，石窟全景漫游節(jié)目制作210個(gè)洞窟，檔案底片數(shù)字化50000余張，文物數(shù)字化數(shù)據(jù)總量超過300TB。

如何對(duì)石窟進(jìn)行數(shù)字化保護(hù)？

第一步是數(shù)字化方案設(shè)計(jì)，對(duì)數(shù)字化洞窟進(jìn)行內(nèi)容、相關(guān)資料調(diào)查，測(cè)量和計(jì)算壁畫面積、尺寸、空間距離，記錄洞窟現(xiàn)狀，制定數(shù)字化方案指導(dǎo)數(shù)字化工程實(shí)施。

第二步是圖像采集，鋪設(shè)軌道，設(shè)計(jì)燈光，色彩管理，利用自主研發(fā)反光箱對(duì)采集對(duì)象進(jìn)行正攝影像散點(diǎn)拍攝，并在采集過程中實(shí)時(shí)檢查圖像質(zhì)量。75DPI分辨率可以滿足對(duì)于文物的基本資料存儲(chǔ)，但若實(shí)現(xiàn)數(shù)字化需要達(dá)到300DPI。從75DPI提升到300DPI是什么概念？以1平方米壁畫為例，用75DPI分辨率拍攝只要兩張，用300DPI拍攝的話要60~70張，拍攝和后期圖像拼接的工作量大幅度增加，同時(shí)數(shù)據(jù)的采集量和存儲(chǔ)量也大幅增加。

工作人員對(duì)圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)采集

第三步是圖像加工，對(duì)原始圖像進(jìn)行預(yù)處理設(shè)置，然后對(duì)圖像進(jìn)行加工處理形成以單個(gè)壁畫為單位的融合圖像，最后通過獲取到的洞窟三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)生成的強(qiáng)度影像圖，利用定位與糾正得到形變?cè)诤撩准?jí)別的高精度圖像。

壁畫實(shí)際尺寸5m×3.3m（約1000張照片拼接300dpi)

第四步是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，將采集原始圖像、圖像處理過程文件和最終文件按照檔案存儲(chǔ)要求存儲(chǔ)在服務(wù)器制定位置，并將數(shù)據(jù)驗(yàn)證貫穿始末，保證數(shù)據(jù)檔案完整性。為此，敦煌研究院配置了華為OceanStor海量存儲(chǔ)，基于其高擴(kuò)展和高可靠能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)海量文物數(shù)據(jù)持久穩(wěn)定的保存。

此外，遺址建筑的三維重建技術(shù)、基于結(jié)構(gòu)光的三維彩塑重建技術(shù)、3D打印技術(shù)、VR虛擬漫游技術(shù)等數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用在構(gòu)建數(shù)字敦煌中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，在大幅提升觀眾感觀體驗(yàn)的同時(shí)，也無不體現(xiàn)數(shù)據(jù)對(duì)于點(diǎn)亮數(shù)字文明的價(jià)值。

大遺址三維重建技術(shù)

基于結(jié)構(gòu)光的三維彩塑重建技術(shù)

虛擬漫游技術(shù)

在2020年12月29日舉辦的“全球數(shù)據(jù)存儲(chǔ)教授論壇”中，敦煌研究院副院長(zhǎng)蘇伯民在《敦煌石窟科技保護(hù)與成果應(yīng)用》的報(bào)告中介紹道：

“在數(shù)字敦煌項(xiàng)目中，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字圖像技術(shù)，實(shí)現(xiàn)敦煌石窟文物的永久保存、永續(xù)利用，打破時(shí)間、空間限制，滿足人們游覽、欣賞、研究等需求。將來會(huì)建設(shè)敦煌數(shù)字博物館，用多種呈現(xiàn)方式來表現(xiàn)敦煌的藝術(shù)，這些都需要底層數(shù)據(jù)很好的支持。從2019年開始，敦煌研究院與華為等多個(gè)高科技企業(yè)的合作，在文物的信息化建設(shè)、敦煌文物數(shù)字資源的多樣化展示方式的研究，以及智慧導(dǎo)覽與服務(wù)等方面持續(xù)努力，探索出一條文化與科技深度融合之路?！?/p>

從文物保護(hù)到展示呈現(xiàn)，再到藝術(shù)創(chuàng)新，對(duì)符號(hào)的提取和轉(zhuǎn)譯、對(duì)內(nèi)容的闡釋與傳播、對(duì)時(shí)空的融合與再造，已成為當(dāng)今敦煌研究人員借助科技手段進(jìn)行文化弘揚(yáng)與創(chuàng)新的重要路徑。華為OceanStor存儲(chǔ)也將在數(shù)字敦煌的持續(xù)創(chuàng)新中，用最好的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)釋放數(shù)據(jù)價(jià)值，為數(shù)字敦煌展現(xiàn)勃勃生機(jī)、點(diǎn)亮數(shù)字文明不懈努力。

songjy