龍門石窟數(shù)字化的實踐與探索

黎毅

摘 要：文化遺產的數(shù)字化保護作為新的手段和內容，已受到越來越多文物保護單位的重視。目前國內外的許多文物工作者借助數(shù)字化技術開展了一系列保護研究工作，并取得了階段性的成果。結合龍門石窟造像的特點，利用數(shù)字化技術在石窟的保護、考古、展示等領域取得了卓有成效的成績，也為龍門石窟數(shù)字化未來的發(fā)展提供了技術路線。

關鍵詞：龍門石窟;數(shù)字化技術;文物保護

龍門石窟位于洛陽城南5千米，始鑿于北魏孝文帝遷都洛陽之際（493），后經東魏、西魏、北齊、隋、唐、五代、北宋諸朝連續(xù)營造達400余年。作為北魏和唐代皇室貴族發(fā)愿造像最集中的地方，龍門石窟有典型的皇家藝術風范。今存有窟龕2340多個、造像近11萬尊、碑刻題記2800多塊、佛塔70余座。大量的實物形象和文字資料從不同側面反映了中國古代政治、經濟、宗教、文化等領域的發(fā)展變化，對中國石窟藝術的創(chuàng)新與發(fā)展做出了重要貢獻。2000年，龍門石窟被聯(lián)合國科教文組織列入《世界遺產名錄》。

然而，隨著歲月的流逝，文化遺產也遭受了自然環(huán)境因素的破壞和人為因素的損毀，如何保護這些祖先遺留下來的文化遺產，顯得尤為迫切和重要。近年來科技的進步為文物保護和研究提供了更加廣闊的發(fā)展空間，其中三維數(shù)字化技術更是優(yōu)勢明顯。數(shù)字化技術可以通過收集、記錄、存儲等方式保存文物信息，突破傳統(tǒng)意義上的保護方式所不能達到的精度要求與完整效果，更為安全和長久地保存彌足珍貴的文化遺產。

1 實踐與探索

龍門石窟自2005年開展三維數(shù)字化工程以來，至今已完成大部分窟龕的數(shù)據(jù)采集工作，具備了建立龍門石窟數(shù)字檔案的基礎條件，利用獲取的數(shù)據(jù)可為文物的研究、保護、展示以及文化衍生品等方面提供依據(jù)，從而使數(shù)字化成果得到廣泛應用。

在工作中通過實踐，龍門石窟研究院和北京大學共同制訂了《石窟文物三維數(shù)字化技術規(guī)范》（編號：DB41/T 1338—2016）標準，標準中規(guī)定了石窟文物三維數(shù)字化工作中的基本術語，如三維點云數(shù)據(jù)的采集、點云數(shù)據(jù)的幾何建模、網格模型的紋理貼圖、三維數(shù)字化結果的評價等內容。此標準的制訂為今后石窟文物數(shù)字化工作的規(guī)范開展奠定了基礎。

1.1 數(shù)字測繪

文物測繪圖是文物保護和考古的重要工作之一，在考古研究、保護工程、數(shù)據(jù)存檔等方面起著關鍵作用。在以往采用傳統(tǒng)手工測繪時，會出現(xiàn)測量不準確、測繪延續(xù)時間長、工作效率低等問題，且不能多角度、多剖面、大范圍地繪制線圖，無法滿足保護和研究的需要。而在引入三維數(shù)字化技術后，則徹底改變了傳統(tǒng)的測量方式，彌補了之前的不足。

三維數(shù)字化技術極大地縮短了測繪時間，且比傳統(tǒng)考古線圖繪制的數(shù)據(jù)更為精確，信息更加完整，并提高了考古報告的科技水平。在龍門東山擂鼓臺考古工作中，通過三維激光掃描技術實現(xiàn)了原始幾何數(shù)據(jù)的永久存檔，并為2018年出版的《龍門石窟考古報告：東山擂鼓臺區(qū)》提供了高精度的形態(tài)和尺寸數(shù)據(jù)，滿足了保護和研究的需求。

多基線數(shù)字近景攝影測量也是常用的測量技術，這種測量方式精度高，便于攜帶，工作量小。在野外一些復雜地形無法使用三維激光掃描的時候，采用數(shù)字近景攝影測量加全站儀定位的測量方法來協(xié)助工作更為合適。龍門東山萬佛溝區(qū)域的長度較長，許多窟龕前有茂密的樹木遮擋，無法使用三維激光掃描生成整個萬佛溝區(qū)域的外立面，結合當?shù)貙嶋H環(huán)境，充分利用近景攝影測量的優(yōu)勢，有效地提高了工作效率，保證了數(shù)據(jù)的準確性。

1.2 科技保護

數(shù)字化技術對文物保護的調查和設計具有重要作用。利用三維掃描數(shù)據(jù)構建的三維模型，可以在模型上標示出地質病害，也可以通過建模分析巖層的穩(wěn)固性，提前做好預防性保護工作。例如，在龍門石窟奉先寺病害調查與維護的工作中，通過三維建模準確標示出各種地質病害，直觀地將問題呈現(xiàn)出來，極大地提高了工作效率（圖1）。

1.3 數(shù)字修復

數(shù)字虛擬修復是結合現(xiàn)代科技手段和詳盡的研究資料，以虛擬手法再現(xiàn)實物不能回溯的莊嚴法像，既不會對文物本體造成不可逆的干預，又能實現(xiàn)人們對審美價值的訴求，從而達到文物修復和價值重現(xiàn)的雙重目標。

當需要修復的文物有留存本體和缺損部分特征信息時，根據(jù)結構和破損部分鄰域的信息，可以在三維模型上進行三維虛擬修復，還可以結合留存的老照片反映出的細節(jié)特征，進一步準確地開展虛擬修復。如通過對回歸龍門石窟流散海外的佛首進行嘗試性虛擬拼接和修復，讓人們通過計算機就能“目睹”這些雕像被破壞前的面貌。

1.4 VR技術

虛擬現(xiàn)實技術（Virtual Reality，簡稱VR）是近年科技界的熱門，在文物展示方面也得到了充分的應用。萬佛洞是龍門石窟第一個虛擬現(xiàn)實項目，通過對所采集的三維掃描數(shù)據(jù)和紋理數(shù)據(jù)進行整合處理，使其形成洞窟三維虛擬空間。戴上虛擬現(xiàn)實設備后，不僅可以在虛擬洞窟內自由行走，還可以通過傳送、放大、照明、講解等多種感知方式近距離觀察洞窟內每一處細節(jié)。VR展示是對景區(qū)游覽的重要補充，既可以解決文物保護與旅游推廣的矛盾，又有助于人們進一步了解石窟精美的藝術造像。

2 問題與挑戰(zhàn)

數(shù)字化技術在石窟寺領域的應用日漸成熟，并以其高效、準確、直觀等優(yōu)勢被文物工作者認同。利用數(shù)字化技術可以在不破壞文物原貌的情況下開發(fā)其文化價值和社會價值，同時也促使在文物工作中多學科的交叉研究。而在文物數(shù)字化技術快速的發(fā)展下，也出現(xiàn)了諸多亟待解決的問題及面臨的挑戰(zhàn)。

2.1 加強數(shù)據(jù)存儲和管理研究

三維掃描技術的初衷就是將文物數(shù)據(jù)進行永久保存。隨著三維掃描的深入開展，三維數(shù)據(jù)和紋理數(shù)據(jù)的量將會日益增長。要管理如此海量的數(shù)據(jù)，無論是在數(shù)據(jù)安全方面，還是數(shù)據(jù)的存儲方面，勢必需要最先進的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)來實現(xiàn)。同時還要滿足文物工作者在操作數(shù)據(jù)時的需求，比如文物測量信息查詢、三維模型索引、可移動設備終端查閱等。因此，對數(shù)據(jù)庫應用平臺的設計還需要進一步研究。

2.2 加深數(shù)字成果應用的發(fā)掘

數(shù)字化技術憑借其優(yōu)勢已大范圍地應用在文物保護、研究、展示等方面，它既能夠以數(shù)據(jù)形式永久保存文物當前的狀態(tài)，又能讓文物中所蘊含的優(yōu)秀傳統(tǒng)文化以現(xiàn)代化形式得以保護和傳承。而數(shù)字化技術在文物工作中廣泛應用的同時，也存在數(shù)據(jù)利用率過低的問題，如何科學、系統(tǒng)地利用數(shù)字成果，高效、精準地利用豐富的數(shù)據(jù)來服務于文物領域，還有待于進一步的發(fā)掘和研究。

2.3 加大團隊融合的力度

在開始數(shù)字化具體工作前，應該先確認此次的任務是用于考古研究，或是文物保護工程，還是展示展覽。明確目標后就需要組建相應的文物工作者和數(shù)字技術工作者團隊融合開展工作。只有當兩者相互了解各自的工作程序、內容和所需，才能更科學、更有效地發(fā)揮數(shù)字化技術的作用，這也將會是數(shù)字化成果成功的關鍵。

3 結語

黨和國家領導人對優(yōu)秀傳統(tǒng)文化高度重視，習近平總書記多次強調，“加強文物保護利用和文化遺產保護傳承”“要讓收藏在博物館里的文物、陳列在廣闊大地上的遺產、書寫在古籍里的文字都活起來”。《國家文物事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》也明確提出，“到2020年，文物保護的科技含量和裝備水平進一步提高，文物展示利用手段和形式實現(xiàn)突破，要多措并舉讓文物活起來”。這對新時代龍門石窟的活化傳承、弘揚提出了更高的要求，也是數(shù)字化技術在文化遺產保護和傳承應用中的重要里程碑。

參考文獻

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