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| 黃先鋒（右）、張帆（中）與敦煌研究院工作人員在進(jìn)行掃描作業(yè),。
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運(yùn)用現(xiàn)代攝影測(cè)量與遙感技術(shù),，對(duì)敦煌莫高窟進(jìn)行三維數(shù)字重建，從而實(shí)現(xiàn)“窟內(nèi)文物窟外看”——敦煌研究院與武漢大學(xué)兩代研究人員10余年來(lái)的接續(xù)攻關(guān),，讓文化遺產(chǎn)在數(shù)字化保護(hù)與傳承中綻放光彩,，使越來(lái)越多人感受到敦煌石窟穿越時(shí)空的文化魅力。
一道斑駁的木門(mén)打開(kāi),，滿墻壁畫(huà)映入眼簾,，飛天畫(huà)像衣袂飄飄，服飾紋樣纖毫畢現(xiàn),；視角轉(zhuǎn)換,，石窟內(nèi)景象一覽無(wú)余,，恍惚間與歷史“打了個(gè)照面”。
這不是在敦煌,，而是在武漢大學(xué)數(shù)字文化遺產(chǎn)研究中心的辦公室里,。研究中心成員、武大測(cè)繪遙感信息工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授黃先鋒輕點(diǎn)鼠標(biāo),，石窟的立體模型出現(xiàn)在電腦屏幕上,。這項(xiàng)數(shù)字化技術(shù)“克隆”出的三維模型幾乎無(wú)一形變，并且應(yīng)用于莫高窟數(shù)字展示中心球幕影院播放的高清影片,，讓觀眾可以觀看石窟細(xì)節(jié),。
“窟內(nèi)文物窟外看”的成果，凝結(jié)著敦煌研究院和武漢大學(xué)兩代科研工作者10多年的接續(xù)奮斗,。
歷經(jīng)歲月侵蝕,，文物保護(hù)時(shí)間緊迫
2006年，武漢大學(xué)測(cè)繪遙感信息工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授朱宜萱作為測(cè)量顧問(wèn),，為志蓮凈苑的數(shù)字化保護(hù)工程進(jìn)行最后驗(yàn)收,。
志蓮凈苑是一個(gè)仿唐木構(gòu)佛寺建筑群，以敦煌莫高窟第172窟壁畫(huà)為藍(lán)本建造而成,。朱宜萱帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)對(duì)它的每個(gè)構(gòu)件進(jìn)行了數(shù)字化處理,，在計(jì)算機(jī)中再建了一座三維動(dòng)態(tài)數(shù)字化志蓮凈苑，通過(guò)虛擬漫游系統(tǒng),，可以展現(xiàn)建筑物的原始樣貌,。
當(dāng)年，時(shí)任敦煌研究院院長(zhǎng)樊錦詩(shī)受邀擔(dān)任志蓮凈苑建筑顧問(wèn),，兩位年近古稀的學(xué)者一見(jiàn)如故,。上世紀(jì)60年代，朱宜萱曾作為國(guó)家測(cè)繪總局第一分局的隊(duì)員,，赴敦煌進(jìn)行航空攝影測(cè)量工作,。
當(dāng)時(shí)，敦煌的文物保護(hù)工作剛剛起步,，許多洞窟連門(mén)都沒(méi)有,。可朱宜萱卻在洞窟內(nèi)駐足良久——她第一次近距離觀察到飛天壁畫(huà),，感到自己仿佛在與歷史對(duì)話：“那是無(wú)須語(yǔ)言的交流,。”
然而,，由于各種因素的影響,，石窟內(nèi)有兩成壁畫(huà)已經(jīng)不同程度受損。第156窟的墨書(shū)《莫高窟記》,，上世紀(jì)60年代尚依稀可見(jiàn),，如今已經(jīng)看不到了,。“樊院長(zhǎng)多次對(duì)我說(shuō),，敦煌和其他文化遺產(chǎn)一樣,，不可再生，也不能永生,，保護(hù)敦煌,，時(shí)間緊迫�,！敝煲溯婊貞�,。
上世紀(jì)90年代，敦煌研究院開(kāi)始推動(dòng)數(shù)字敦煌工作,，用測(cè)繪手段將敦煌石窟原貌復(fù)制下來(lái)，對(duì)石窟和相關(guān)文物進(jìn)行全面數(shù)字化采集,、加工和存儲(chǔ),，搭建的數(shù)字模型可為文物考古、歷史研究提供重要參考,。
那時(shí),，數(shù)字化還是個(gè)新詞，因?yàn)槟z片相機(jī)分辨率不高,，缺乏精密儀器,，也沒(méi)有成熟的技術(shù)，幾經(jīng)嘗試,，都被迫停止,。而志蓮凈苑數(shù)字化保護(hù)工程取得的成果，讓敦煌研究院看到了希望,。
三維數(shù)字重建,，讓石窟藝術(shù)活起來(lái)
朱宜萱的丈夫李德仁是兩院院士、著名測(cè)繪專(zhuān)家,。受樊錦詩(shī)之邀,，2007年，朱宜萱和李德仁一起赴敦煌考察,�,？粗�(jīng)鮮艷的色彩、泥塑的紋理在時(shí)光中慢慢暗淡,，他們痛心不已,，“我們希望利用科技，使洞窟藝術(shù)超越時(shí)空,，讓敦煌在數(shù)字中活起來(lái),�,！敝煲溯嬲f(shuō)。
經(jīng)過(guò)夫妻二人的反復(fù)研究論證,，設(shè)計(jì)方案逐漸清晰：運(yùn)用現(xiàn)代攝影測(cè)量與遙感技術(shù),，對(duì)敦煌莫高窟進(jìn)行三維數(shù)字重建，在計(jì)算機(jī)上建立一個(gè)立體敦煌,，“當(dāng)我們點(diǎn)擊電腦上的‘敦煌’時(shí),，能從任意視點(diǎn)觀察到現(xiàn)實(shí)中肉眼難以看到的細(xì)節(jié)�,！崩畹氯收f(shuō),。
2008年，70多歲的朱宜萱帶隊(duì),，武漢大學(xué)10余名研究人員來(lái)到敦煌,。他們的主要任務(wù)是用激光設(shè)備對(duì)敦煌莫高窟進(jìn)行三維掃描，再用數(shù)碼相機(jī)拍攝洞窟的照片,，最后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,。“通俗地說(shuō)就是先掃描出立體的骨架和形狀,，再把色彩和紋理貼附上去,，處理成高精度的彩色三維模型�,！秉S先鋒說(shuō),。當(dāng)年30歲出頭的他剛評(píng)上副教授，團(tuán)隊(duì)多數(shù)成員是更年輕的博士生,。
歷經(jīng)歲月侵蝕,，石窟里的壁畫(huà)和佛像非常脆弱�,！坝行┍诋�(huà)已斑駁不堪,，稍有大意就可能造成破壞�,！秉S先鋒說(shuō),，每次在洞中安放測(cè)繪儀器設(shè)備時(shí)，科研人員都倍加細(xì)心,。因保護(hù)需要,，許多石窟并未開(kāi)放，風(fēng),、光線及呼吸時(shí)產(chǎn)生的二氧化碳,，都會(huì)對(duì)洞內(nèi)文物造成破壞。每次進(jìn)洞,，必須嚴(yán)格控制時(shí)間,，接電,、架燈、拍攝都得抓緊,。
然而,，費(fèi)盡周章采集到大量原始數(shù)據(jù)后，卻卡在最關(guān)鍵的一步,。洞窟對(duì)色彩紋理還原度和精度的要求極高,，“壁畫(huà)、佛像是曲面的,，拍攝的照片容易發(fā)生形變,。變形的圖片貼到立體的‘骨架’上去，總是對(duì)不準(zhǔn),�,！秉S先鋒說(shuō)，三維掃描和二維圖像始終很難“對(duì)話”,，由于拍攝光照不同,，色彩也會(huì)發(fā)生細(xì)微變化，“同一件文物,，左邊拍了一張，右邊拍了一張,，中間連接處的顏色也不同,。”
提升保護(hù)水平,，傳承數(shù)字文化遺產(chǎn)
經(jīng)過(guò)這次考察,，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)要實(shí)現(xiàn)數(shù)字化1∶1復(fù)制，建模校準(zhǔn)的復(fù)雜度成倍提升,，傳統(tǒng)測(cè)繪的技術(shù)手段無(wú)法滿足,。怎樣才能突破這個(gè)瓶頸？
為此,，黃先鋒帶著博士生張帆,、張志超再赴敦煌，一待就是一個(gè)暑假,。經(jīng)過(guò)研究,，團(tuán)隊(duì)確立了兩套技術(shù)方案，一套是在國(guó)外已有建模軟件的基礎(chǔ)上做修改,，另一套方案是自己從頭開(kāi)發(fā),。“國(guó)外的軟件限制很多,，功能設(shè)置和框架無(wú)法突破已有的邊界,，但文物數(shù)字化的精度要求又極高,，所以我們干脆自己開(kāi)發(fā)，做自主可控的建模軟件,�,！秉S先鋒說(shuō)。
自主研發(fā)的進(jìn)程一度很慢,，誰(shuí)也不知道最終能否做出成果,。可幾個(gè)人心里都憋著一股勁兒：“一定要攻關(guān)成功,�,！�
頂著壓力，張帆寫(xiě)代碼,，黃先鋒做調(diào)試,，有時(shí)3人輪換著干，經(jīng)常連續(xù)編程20多個(gè)小時(shí),。兩個(gè)多月后,，一款能夠解決復(fù)雜文物模型高質(zhì)量紋理映射的軟件工具誕生，關(guān)鍵環(huán)節(jié)終于打通,。
掃清了技術(shù)障礙,，李德仁又提出了“空地融合、室內(nèi)外一體化”數(shù)據(jù)采集的方案,，“不只是莫高窟,，敦煌的數(shù)據(jù)都應(yīng)采集記錄，這樣才能為文物保護(hù)提供更全面的參考,�,！�
一年后，黃先鋒等幾名師生第三次來(lái)到敦煌,，又駐扎了兩個(gè)多月,。他們借來(lái)運(yùn)輸機(jī)，載著激光掃描儀進(jìn)行了大范圍航測(cè),，同時(shí)利用地面激光,、近景攝影測(cè)量?jī)x器，對(duì)洞窟崖壁,、古建筑等進(jìn)行了全方位測(cè)量,，莫高窟的空中、中距,、近距和微距數(shù)據(jù)全部獲得,。
“過(guò)去沒(méi)有全貌3D數(shù)據(jù)，我們不知道洞窟之間的距離。現(xiàn)在連墻壁的厚度都可以知曉,，為洞窟應(yīng)該如何進(jìn)行加固保護(hù)提供了數(shù)據(jù)支撐,。”張帆介紹,，2016年,，他們?cè)俅尾杉鼗腿?D數(shù)據(jù)，比對(duì)10年前記錄的數(shù)據(jù),，莫高窟的保護(hù)水平進(jìn)一步提升,。
這幾年，作為武漢大學(xué)數(shù)字文化遺產(chǎn)研究中心主力成員,，張帆又陸續(xù)參與了靖江王陵,、云岡石窟等多個(gè)文化遺產(chǎn)數(shù)字化保護(hù)項(xiàng)目。
隨著時(shí)代發(fā)展,，敦煌保護(hù)不斷出現(xiàn)新的挑戰(zhàn),。“我們的學(xué)生研究了壁畫(huà)虛擬修復(fù),、文物病害標(biāo)注和識(shí)別系統(tǒng)等,，保護(hù)敦煌的接力棒，我們將一代代傳下去,�,！睆埛f(shuō)。
張帆介紹,，在世界范圍內(nèi),，利用數(shù)字技術(shù)保護(hù)文化遺產(chǎn)仍然是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的課題，“實(shí)現(xiàn)更高效經(jīng)濟(jì),、更自動(dòng)精確，從完成數(shù)字化存檔到傳承和弘揚(yáng)數(shù)字文化遺產(chǎn),，我們未來(lái)要努力的地方還有很多,。”(強(qiáng)郁文)
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