新技術在古代壁畫數據采集保護中的應用研究

劉曉龍

古代壁畫是人類精神文明的遺產和歷史文化的瑰寶，極具藝術研究價值。 然而，隨著歲月的變遷，古代壁畫飽受風霜的侵蝕，傳統的物理方法在數據采集保護工作中面臨著重重難題，如歷時長、成本高、難度大等。因此，將新技術合理應用在古代壁畫數據采集保護中，可以有效提高古代壁畫保護工作的質量，促進我國古代文化遺產的傳承與發展。

一、當前古代壁畫數據采集保護過程中出現的問題

（一）古代壁畫的特點與類別

壁畫的特點：壁畫與其他繪畫形式存在著一些異同。可以利用色彩與形象來抒發作者的思想與情感，這是壁畫與其他繪畫形式的共同點。不同之處在于，其他繪畫形式可獨立存在，而壁畫必須依附于建筑物而存在，人們必須在特定的建筑環境中，才能體驗到壁畫的美感與質感。

壁畫的類別：壁畫的類別有很多，區別在于材料的使用上。大部分壁畫的常規材料包含砂石、巖石、石灰以及顏料等，一些帶有宗教信仰的壁畫還會在關鍵位置鑲嵌寶石。以存在性質來區分的話，主要分為宗教性質的壁畫與非宗教性質的壁畫。以其附屬的建筑來區分的話，可分為墓葬類，如卜千秋壁畫墓、淺井頭壁畫墓等；寺廟殿堂類，如大昭寺壁畫、西藏壁畫等；石窟類，如敦煌莫高窟、克孜爾石窟等。以技術手段來區分的話，主要分為純繪畫類和繪畫工藝類兩類。純繪畫類常以泥沙、石灰以及顏料根據一定的比例進行混合，再運用干畫法技術、濕畫法技術或者干濕混合技術來完成繪畫；繪畫工藝類則是需要結合壁畫的特點或類別，運用各種手段來提高壁畫的紋理感，如雕刻或者鑲嵌等。

（二）來自自然界的破壞

一些古代壁畫所處的地理環境特殊，很少有人居住，十分荒涼，自然環境很差。在這種情況下，壁畫容易出現掉落、褪色等現象，如甘肅地區，包括敦煌莫高窟在內，大部分石窟壁畫都受到了自然界的破壞。一些壁畫掉落、褪色的情況比較嚴重，甚至已經達到模糊難辨的地步，為人類的藝術寶庫帶來了毀滅性的災難。

（三）來自人為的破壞

一些寺廟殿堂類壁畫，由于出現嚴重的空鼓問題，導致壁畫出現掉落、開裂的現象。此外，由于這些古寺廟年代久遠，橫梁承重超負荷，再加上年久失修，使寺廟面臨著坍塌的風險，也就造成了寺廟殿堂類壁畫難以保存的危機。還有一些人為因素也加劇了壁畫的損壞：首先，寺廟人流量大，導致酥油燈的使用急劇增加。現代酥油燈的燃料多為氫化酥油，燃燒所產生的物質對壁畫的損害極大。其次，在人工修復壁畫時，往往采用的是現代水泥材料，與古代寺廟殿堂的建筑材料明顯不同，二者之間的融合度較差，也會導致壁畫的損傷。再次，游客缺乏文物保護意識，很多人都認為保護文物只是國家有關部門的事，與自己沒有什么關系，從而導致在參觀過程中，游客對文物造成有意識或者無意識的破壞。這些人為因素給壁畫的保護工作帶來了極大的困難，不利于古代壁畫的保護與修復，因此，古代壁畫迫切需要采用行之有效的新技術來開展數據采集保護工作。

二、新技術在古代壁畫數據采集保護中的應用策略

（一）虛擬現實技術在古代壁畫數據采集保護中的應用

隨著虛擬現實技術的廣泛應用，國際上有很多國家已經將虛擬現實技術應用到了文物的數據采集、保存、修復以及考古研究等工作中。虛擬現實技術可利用信息技術對古代壁畫進行數字化保存，能在一定程度上彌補壁畫因自然界或人為因素所造成的損害，還可以促進當地旅游業的發展。

例如，敦煌莫高窟由于其特殊的地理位置，在大陸季風性氣候的作用下，導致壁畫在經受了風沙、雨水以及強光等自然現象的侵害后，變得非常脆弱。再加上觀賞人數與日俱增，其保護與修復的工作變得十分艱難。因此，在20世紀末，國家有關部門與某大學共同開發了關于敦煌莫高窟的虛擬漫游與復原系統。這套系統將虛擬現實技術與人工智能技術進行合理融合，從而使用戶可以通過計算機來對敦煌莫高窟進行觀賞，如敦煌莫高窟的外觀景象、內部的壁畫以及彩色雕塑等。將虛擬現實技術應用于古代壁畫的數據采集保護中，有效彌補了文物因歷史變遷而導致的信息消失，且提高了游客的觀賞質量，促進了旅游產業的發展。

（二）數字圖像修復技術在古代壁畫數據采集保護中的應用

圖像修復技術起源于14—16世紀的歐洲，提高了圖像處理的效率，常被人們用來修復已經損壞或者遺失的藝術品。圖像修復技術不僅可以保持原作的美感，還可以在一定程度上恢復藝術品的原貌。在那個時代，圖像修復技術僅限于對圖像進行簡單的修復，由于缺少高科技的支持，在修復過程中很容易導致美術作品受損。隨著信息科技的迅猛發展，圖像修復技術與數字化科技進行有效融合，并在人們的需求中日益形成成熟的數字圖像修復技術。在21世紀，數字圖像修復技術已經被人們廣泛用于文物的數據采集保護中，有助于對破損文物進行有效修復，從而提升文物的保護價值。

例如，近些年來，我國在西藏壁畫的保護與修復上花費了大量的人力與財力，但效果不佳。使用數字圖像修復技術可以對西藏壁畫進行合理分類，再針對其紋理結構對其進行修復，有助于提高西藏壁畫的恢復質量。首先，運用數字圖像修復技術可以根據西藏壁畫的類型或損壞程度進行原始數字圖像的采集，再將其進行分類，并針對壁畫破損的部分使用不同的技術進行修復。其次，以數字圖像規則為基礎，對文物進行虛擬修復的實驗，從而最大限度地還原壁畫的原始外觀，并盡可能地找回丟失的信息元素，有助于恢復壁畫的文化價值。在對壁畫進行虛擬數字圖像修復后，要對其進行科學評估，以了解損失部分的恢復效果，從而保證壁畫實體修復工作的順利進行。再次，根據壁畫自身的紋理結構展開修復工作，有助于破損嚴重的圖像最大化恢復。

（三）3D激光掃描技術在古代壁畫數據采集保護中的應用

近些年來，3D激光掃描技術著重于點云數據分析技術的開發，目前已趨于成熟。點云數據分析技術主要作用為重建壁畫的外觀，研究方向為兩個方面，一是基于距離信息重建離散點，二是基于距離信息重建結構化的點。3D激光掃描技術在重建3D模型時具有多種表達方式，通常對壁畫建立立體空間模型時，會采用兩種手段。一是建立立體表面模型，這種方式主要作用于壁畫的外觀特征，以網格形式逐步逼近壁畫的外觀結構；二是建立幾何模型，通常用Computer Aided Design模型來表現。

例如，利用3D激光掃描技術對大昭寺壁畫進行保護，要通過其紋理信息來判斷壁畫的客觀真實信息，以此來加強對文物細節的把握，從而確保壁畫數據信息的精準性，有助于針對壁畫的實際損害情況進行對應處理，這項工作可由3D激光掃描技術中的點云數據來完成。

三、結語

古代壁畫是我國歷史文明的代表作品之一，將新技術應用于古代壁畫數據采集保護中，有助于提高古代壁畫保護工作的質量，促進文物保護事業的可持續發展。基于此，本文提出了幾點思路策略：虛擬現實技術在古代壁畫數據采集保護中的應用、數字圖像修復技術在古代壁畫數據采集保護中的應用、3D激光掃描技術在古代壁畫數據采集保護中的應用等。以上幾點策略，旨在最大程度保持古代壁畫的原貌，從而促進我國歷史文化遺產的繼承與發展。