文物古跡的數(shù)字化闡釋與公眾傳播

李陽(yáng)

摘? ? 要：本文系浙江省文旅廳2018年度廳級(jí)文化科研項(xiàng)目《虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)在文物古跡數(shù)字化修復(fù)及展示中的應(yīng)用研究——以全國(guó)重點(diǎn)文保單位天龍寺造像為例》研究成果

關(guān)鍵詞：文物古跡;數(shù)字化;公眾傳播

一、天龍寺摩崖造像的現(xiàn)狀與困境

杭州是十世紀(jì)以后中國(guó)佛教及其藝術(shù)的中心之一，保存著內(nèi)容豐富的佛教石窟與摩崖造像。天龍寺造像與慈云嶺造像、煙霞洞造像共同組成了西湖南山造像，憑借著外觀雅致，雕刻細(xì)膩，神態(tài)飽滿等特點(diǎn)，是五代吳越國(guó)佛教造像中的杰出代表，頗具江南獨(dú)特的氣息。這些造像承襲了唐代北方石窟藝術(shù)歷史風(fēng)格，在中國(guó)石窟造像上擁有特殊地位。天龍寺造像于1986年4月23日被杭州市人民政府公布為第一批市級(jí)文物保護(hù)單位。2006年5月25日，以西湖南山造像名義被國(guó)務(wù)院公布為第六批全國(guó)重點(diǎn)文物保護(hù)單位。

目前很大一部分的石窟造像隨著時(shí)間的流逝已經(jīng)開(kāi)始逐漸自然老化，還有一部分石窟造像因?yàn)槿祟?lèi)的貪念和毀滅心理被破壞了完整性，留下了很難看的印記。這些危害不單單只是傷害了石窟造像內(nèi)容，更大程度上是對(duì)這類(lèi)藝術(shù)品傳承的一種毀滅。

傳統(tǒng)的文化產(chǎn)物學(xué)派人士通常是利用科學(xué)的方法保護(hù)摩崖造像實(shí)體免受損害，借助工程上的地址分析技術(shù)和實(shí)時(shí)檢測(cè)手段，增加了石窟結(jié)構(gòu)的固定性;另一方面他們不斷地探尋摩崖造像出現(xiàn)被損傷的根本原因和潛在危機(jī)，利用物理方法對(duì)摩崖造像進(jìn)行還原。可是摩崖造像作為一種藝術(shù)的傳承，它已然已經(jīng)擁有了自身的固有屬性，從古痕跡的角度來(lái)說(shuō)，必須秉持著高度遵循造像真實(shí)性的理念來(lái)進(jìn)行修復(fù)工作，因此大多數(shù)的實(shí)體還原技術(shù)并不能很好地緩解摩崖造像所遭受到的創(chuàng)傷，也不能還原出原有造像藝術(shù)內(nèi)容。

在數(shù)字化領(lǐng)域?qū)δρ略煜耦?lèi)文物古跡進(jìn)行保護(hù)和復(fù)原，可以突破時(shí)間和空間的限制，是文物古跡得以“再生”和“永生”的重要途徑。這些年以來(lái)，互聯(lián)網(wǎng)高度發(fā)達(dá)帶來(lái)了計(jì)算機(jī)整體水平和操作技術(shù)的上升，信息化、數(shù)字化開(kāi)始慢慢被提上了人們生活的必需屬性。在石窟造像藝術(shù)品領(lǐng)域，數(shù)字化更是帶來(lái)了前所未有的便捷和實(shí)用性，人們開(kāi)始著手于通過(guò)信息化技術(shù)，計(jì)算機(jī)智能化對(duì)一些珍貴文物、古董、歷史名跡進(jìn)行保護(hù)、數(shù)據(jù)記錄、宣傳和繼承。其中運(yùn)用了很多計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)技術(shù)，例如數(shù)字影像、算法模擬、VR技術(shù)、智能化信息交互平臺(tái)、互聯(lián)網(wǎng)社群傳播等等。通過(guò)把數(shù)字化的理念融入到石窟造像這種珍貴藝術(shù)品中，給文物古跡的復(fù)原和傳承帶來(lái)了嶄新的活力。

二、現(xiàn)有的摩崖造像數(shù)字化復(fù)原方法

摩崖造像作為一類(lèi)受損嚴(yán)重的文物類(lèi)保護(hù)單位，目前已經(jīng)開(kāi)始基于信息化一體的三維空間來(lái)存儲(chǔ)信息，并完整地展開(kāi)其藝術(shù)特性，現(xiàn)有的技術(shù)大多通過(guò)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中的圖形學(xué)分支、數(shù)字圖像采集和分析方法，著重與摩崖造像的實(shí)體化紋理進(jìn)行修復(fù)工作。利用現(xiàn)有的數(shù)字化技術(shù)手段，完成了客觀的實(shí)際紋理修復(fù)工作，取得了階段性的勝利。

國(guó)內(nèi)外的文保護(hù)單位已經(jīng)開(kāi)展了基于信息化技術(shù)對(duì)摩崖造像的修復(fù)工作，目前主要通過(guò)研發(fā)對(duì)于摩崖造像的修復(fù)軟件，通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)摩崖造像進(jìn)行修復(fù)工作。浙江大學(xué)的潘云鶴教授等致力于文物古跡保護(hù)的學(xué)者嘗試通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，模擬出摩崖造像的細(xì)膩化模型。也稱(chēng)作基于計(jì)算機(jī)輔助生成模型圖，這種方法是通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)設(shè)定指令，并自動(dòng)獲取輸入的摩崖造像各類(lèi)關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息，通過(guò)人際一體化的集成環(huán)境下的交互技術(shù)開(kāi)始進(jìn)行細(xì)節(jié)上的修復(fù)工作。這類(lèi)方法通常被用于修復(fù)一些線條被損害較低的摩崖造像。另一方面中國(guó)另外一部分致力于保護(hù)造像藝術(shù)文化的學(xué)者們研發(fā)出一種演變模擬技術(shù)，通過(guò)對(duì)摩崖造像屬性的深刻了解，與現(xiàn)有的保存程度較高的摩崖造像進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，對(duì)比分析兩者固有屬性的差異，并通過(guò)這類(lèi)保存程度較高的摩崖造像作為實(shí)際對(duì)照物，進(jìn)行摩崖造像修復(fù)工作。最后還有一部分學(xué)者致力于利用MAYA方法進(jìn)行摩崖造像的修復(fù)工作，通過(guò)MAYA軟件程序?qū)δρ略煜襁M(jìn)行修復(fù)工作也是一種可行性較高的辦法。根據(jù)模擬修復(fù)的結(jié)果可以作為參照，在實(shí)際摩崖造像修復(fù)時(shí)提出關(guān)鍵性意見(jiàn)。國(guó)外一些研究人員采用了一種自動(dòng)化監(jiān)測(cè)摩崖造像上是否存在裂痕并通過(guò)相關(guān)材料自動(dòng)化進(jìn)行填補(bǔ)，這類(lèi)方法通常使用在統(tǒng)一化雕刻的一類(lèi)摩崖造像上，如果遇到一些造型變化頻繁的摩崖造像就會(huì)顯得十分乏力。

三、交互式破損摩崖造像數(shù)字化復(fù)原研究

通過(guò)上述文章中的一些技術(shù)可行性分析和實(shí)際情況的權(quán)衡，筆者最終采用了傾斜攝影技術(shù)進(jìn)行摩崖造像信息化修復(fù)工作的數(shù)據(jù)信息收集手段，基于一種利用計(jì)算機(jī)的人機(jī)交互模式，全方面展開(kāi)對(duì)摩崖造像可視化的建設(shè)，并通過(guò)用戶調(diào)研、需求分析、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、核心理論、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、用戶實(shí)驗(yàn)等幾個(gè)角度，著手于解密用戶調(diào)研、需求分析、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、核心理論、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、用戶實(shí)驗(yàn)等幾個(gè)角度修復(fù)的核心原理。最終為一種智能化的摩崖造像信息采集修復(fù)實(shí)施修復(fù)系統(tǒng)打好了厚實(shí)的基礎(chǔ)。

（一）用戶定位和用戶需求

本次設(shè)計(jì)始終堅(jiān)持以用戶為核心，首先進(jìn)行用戶群體的需求調(diào)研工作，并及時(shí)總結(jié)整理出這種系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的幾種功能模塊，再經(jīng)過(guò)一系列的軟件測(cè)試緩解和體驗(yàn)報(bào)告收集來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程的優(yōu)化工作。

通過(guò)信息化、數(shù)字形式的摩崖造像修復(fù)成果實(shí)際上可以看做為實(shí)體摩崖造像修復(fù)工作提供的模擬數(shù)據(jù)，起到了良好的參考作用。目前，基于目前的科技發(fā)展仍無(wú)法實(shí)現(xiàn)完整性的可觸摸程度上的實(shí)體摩崖造像內(nèi)容修復(fù)工作。因此在開(kāi)展實(shí)體摩崖造像修復(fù)工作之前，就必須通過(guò)模擬的形式，進(jìn)行模擬修復(fù)實(shí)驗(yàn)，這并不是無(wú)效工作，反之這是一項(xiàng)開(kāi)展實(shí)體修復(fù)工作前的必須工序。

（二）數(shù)字化復(fù)原理論與數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

本次設(shè)計(jì)的交互式摩崖造像數(shù)字化復(fù)原系統(tǒng)通過(guò)輸入一些資料記載上的經(jīng)典損壞摩崖造像的數(shù)據(jù)記錄，第一步進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入并搭建摩崖造像模擬化模型，第二步開(kāi)始展開(kāi)對(duì)摩崖造像的結(jié)構(gòu)分割和模型優(yōu)化處理，并按分割成形后劃分對(duì)應(yīng)區(qū)域，第三步采取使用損害標(biāo)記算法，針對(duì)摩崖造像一些出現(xiàn)問(wèn)題的區(qū)域進(jìn)行標(biāo)記，這種標(biāo)記手段實(shí)際上是基于智能化計(jì)算機(jī)人機(jī)交互展開(kāi)的，標(biāo)記接收后進(jìn)行損壞區(qū)域的劃分，第四步利用交互式填補(bǔ)的技術(shù)對(duì)上一步驟中損壞區(qū)域進(jìn)行信息數(shù)據(jù)的填補(bǔ)，這里的填補(bǔ)通常是針對(duì)一些摩崖造像實(shí)體紋理信息的填補(bǔ)，最后一步把填補(bǔ)結(jié)束的摩崖造像模擬模型結(jié)構(gòu)輸出，這里的輸出模型必須滿足摩崖造像實(shí)體修復(fù)工作的一些關(guān)鍵性技術(shù)指標(biāo)。

（三）系統(tǒng)原型設(shè)計(jì)

參考本次論文中設(shè)計(jì)的一種數(shù)字化摩崖造像修復(fù)的知識(shí)體系，同時(shí)融入了針對(duì)用戶群體和典型藝術(shù)保護(hù)單位的需求調(diào)研材料，并最終整理出可行性報(bào)告。在這次的系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，采取了基于實(shí)際模型處理的設(shè)計(jì)理念，其中含有界面設(shè)計(jì)、交互設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)。本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)了三種交互形式：

3.1圖像分割：這種交互形式通過(guò)一種計(jì)算機(jī)領(lǐng)域內(nèi)常用到的自動(dòng)分割化圖形、圖像算法，采用數(shù)據(jù)化形態(tài)下的模擬數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)信息對(duì)石窟藝術(shù)草圖進(jìn)行第一次操作。后續(xù)反饋中，如果出現(xiàn)了問(wèn)題，可以在問(wèn)題的基礎(chǔ)上展開(kāi)新的交互形式下的設(shè)計(jì)優(yōu)化工作。從圖像分割交互形式下的計(jì)算機(jī)主頁(yè)面和第一次分析測(cè)試成果數(shù)據(jù)中不難發(fā)現(xiàn)，第一次步驟下的算法會(huì)進(jìn)行自動(dòng)化圖像分割操作，這樣會(huì)導(dǎo)致摩崖造像圖像演變?yōu)槎鄠€(gè)帶有視覺(jué)形態(tài)的的細(xì)化領(lǐng)域?？墒谴蟛糠衷ㄓ谕活?lèi)視覺(jué)部分下的子區(qū)域并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化分類(lèi)。從實(shí)際角度來(lái)說(shuō)，像造像的上身部位中的臉部和手臂 ，還有部分區(qū)域理論上應(yīng)該會(huì)自動(dòng)化分類(lèi)但是尚未全部分類(lèi)。這個(gè)時(shí)候可以考慮采取區(qū)域合并（拆分）的手法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)上述問(wèn)題的解決。并最終達(dá)到修復(fù)工程優(yōu)化設(shè)計(jì)的愿望。

3.2破損標(biāo)注：通常都是利用人為行為進(jìn)行人工輔助，通過(guò)把摩崖造像中的一部分受各種因素遭到破壞的部分和區(qū)域標(biāo)記出來(lái)。根據(jù)上面提到的因?yàn)槟ρ略煜竦膿p害形式較復(fù)雜、受損程度比較嚴(yán)重，同時(shí)由于摩崖造像本身繁瑣的構(gòu)造，自動(dòng)化測(cè)試的手段沒(méi)有辦法檢測(cè)出受損傷的地方，為此特意考慮了一種交互式技術(shù)開(kāi)展半自動(dòng)化標(biāo)注。

3.3內(nèi)容填充：針對(duì)摩崖造像的智能化數(shù)字修復(fù)技術(shù)的最終一步同樣也是最關(guān)鍵的一步就是利用交互式形態(tài)下的人與計(jì)算機(jī)同時(shí)開(kāi)展修復(fù)工作，對(duì)已經(jīng)被標(biāo)注過(guò)的破損地方進(jìn)行內(nèi)容的填補(bǔ)，這里的填補(bǔ)大多數(shù)情況下都是對(duì)一些顏色或者紋理層面的內(nèi)容填充。作為整個(gè)數(shù)據(jù)化摩崖造像修復(fù)工作關(guān)鍵一步，我通過(guò)對(duì)一種 Criminisi的算法的使用和進(jìn)行自我創(chuàng)新。首先第一步就是要計(jì)算復(fù)合連續(xù)性的像素點(diǎn)，在這一步設(shè)計(jì)當(dāng)中，我采用考慮使用最優(yōu)像素點(diǎn)有限的方式，全方面的進(jìn)行破損區(qū)域的填充。當(dāng)使用者確定了接下來(lái)要修復(fù)的目標(biāo)后。通過(guò)選定一個(gè)對(duì)應(yīng)模擬數(shù)據(jù)參考目標(biāo)，利用該參考目標(biāo)內(nèi)已有的顏色和紋理用于填補(bǔ)選定的修復(fù)目標(biāo)，倘若使用者選定的修復(fù)目標(biāo)被損害程度較小，那么被選定的這個(gè)修復(fù)目標(biāo)同時(shí)也可以直接作為參考目標(biāo)，直接利用已有的顏色和紋理數(shù)據(jù)進(jìn)行修復(fù)工作。在區(qū)域內(nèi)容填充的最后，使用者要根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇：1.填充所有區(qū)域;2.只填充損壞區(qū)域。進(jìn)行選擇實(shí)際上是基于選定的目標(biāo)區(qū)域內(nèi)，被破壞的程度所占范圍。第一類(lèi)選擇通常適用于被損害部分占目標(biāo)區(qū)域比例較大，這樣發(fā)通過(guò)填滿整個(gè)目標(biāo)區(qū)域可以在視覺(jué)上給參觀者一種美感。第二類(lèi)選擇則相反，僅僅針對(duì)于受損面占比較小的一種造像。

（四）復(fù)原結(jié)果與用戶實(shí)驗(yàn)

盡管現(xiàn)在社會(huì)科技不斷發(fā)展，信息化也在不斷的完善，但是在文物古跡領(lǐng)域內(nèi)，特別是數(shù)字形式下的復(fù)原扔還沒(méi)有出現(xiàn)成熟的技術(shù)手段，還是處于未統(tǒng)一的一類(lèi)領(lǐng)域。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，如何才能判斷這次修復(fù)工作的可行性，誰(shuí)是這個(gè)制定評(píng)分指標(biāo)的人，如何才能打破評(píng)判是一個(gè)主觀意義下的現(xiàn)實(shí)情形。為了保證本次設(shè)計(jì)的摩崖造像數(shù)字化復(fù)原最終數(shù)據(jù)結(jié)果的真實(shí)性和客觀性，很榮幸邀請(qǐng)到了信息網(wǎng)絡(luò)保文物保護(hù)處和地方文物保護(hù)單位科研所的幾位專(zhuān)業(yè)人士，根據(jù)他們基于專(zhuān)業(yè)性質(zhì)的評(píng)審，得到了本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)摩崖造像數(shù)字化復(fù)原相關(guān)成果最終的客觀性評(píng)論。

結(jié)語(yǔ)

本次的天龍寺摩崖造像數(shù)字化復(fù)原項(xiàng)目中，筆者通過(guò)交互式的理念和數(shù)據(jù)模擬造像模型的搭建，提出了基于模型圖的交互式摩崖造像數(shù)字化復(fù)原方法，實(shí)現(xiàn)了交互式摩崖造像數(shù)字化復(fù)原軟件的原型設(shè)計(jì)，數(shù)字化復(fù)原成果在文物古跡保護(hù)與傳播領(lǐng)域有易學(xué)易用的特點(diǎn)，同時(shí)又可以向大眾普及和展示數(shù)字化復(fù)原技術(shù)與成果，有助于其文物古跡保護(hù)意識(shí)的提升。

由于現(xiàn)有知識(shí)的不充分和現(xiàn)實(shí)條件的局限性，本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)還存在改良的可能性，以后針對(duì)文物古跡修復(fù)、文化遺產(chǎn)保護(hù)、數(shù)據(jù)算法優(yōu)化、交互設(shè)計(jì)理念等方面筆者也會(huì)繼續(xù)進(jìn)行這方面的探索。

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