基于VR技術(shù)下的白沙壁畫(huà)數(shù)字“活化”思考

陳濤

摘 要：文章從古文物數(shù)字化保護(hù)的角度出發(fā)，通過(guò)對(duì)白沙壁畫(huà)數(shù)字活化過(guò)程的研究，提出數(shù)字活化的方向。探析白沙壁畫(huà)數(shù)字活化的意義和難題，利用現(xiàn)有的技術(shù)手段最大限度還原原作精美絕倫震撼心靈的視覺(jué)效果。從而推動(dòng)數(shù)字活化文物的發(fā)展，為文物的保護(hù)和宣傳做出貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：VR 數(shù)字活化 逆向還原

隨著3D掃描、VR等技術(shù)日趨成熟，VR技術(shù)在文物保護(hù)工作方面的應(yīng)用也越來(lái)越多，數(shù)字化格局越來(lái)越大，敦煌數(shù)字化保護(hù)、江西《探秘海昏侯大幕》VR互動(dòng)體驗(yàn)、龍門(mén)石窟數(shù)字化保護(hù)、婦好墓VR復(fù)原均屬典型，由于VR技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于空間的真實(shí)呈現(xiàn)，國(guó)內(nèi)關(guān)于VR文物保護(hù)的文獻(xiàn)比較集中在建筑和瓷器，文物三維掃描后再利用VR技術(shù)呈現(xiàn)。文章指出的數(shù)字活化區(qū)別于傳統(tǒng)數(shù)字化和紙面印刷，利用VR立體成像的特點(diǎn)將壁畫(huà)表面的機(jī)理和壘金等工藝用數(shù)字化的方式呈現(xiàn)出來(lái)，同時(shí)加以動(dòng)態(tài)化出發(fā)讓文物“活”起來(lái)。

一、基于VR技術(shù)的白沙壁畫(huà)數(shù)字化保護(hù)的必要性

1.VR技術(shù)在文物保護(hù)中的優(yōu)點(diǎn)突出

隨著VR技術(shù)的發(fā)展，VR應(yīng)用在文物保護(hù)領(lǐng)域已經(jīng)是大勢(shì)所趨，在《探討VR技術(shù)在文物保護(hù)工作方面的應(yīng)用》文章提到“VR技術(shù)具備技術(shù)綜合性、超文本特性、信息保存持久性等特征”。觀眾利用VR技術(shù)將視覺(jué)，聽(tīng)覺(jué)，觸覺(jué)以及嗅覺(jué)等多種感官參與到互動(dòng)中，各個(gè)角度的細(xì)節(jié)都能真實(shí)反饋打破了傳統(tǒng)的觀賞模式。不受溫濕度、光輻射、有害氣體、灰塵、微生物等因素影響讓文物永久保存成為了可能。

2.白沙壁畫(huà)是我國(guó)西南地區(qū)少數(shù)民族佛教壁畫(huà)中藝術(shù)研究?jī)r(jià)值較高的藝術(shù)寶庫(kù)

白沙壁畫(huà)融合了漢、藏、納西族的繪畫(huà)風(fēng)格兼容并蓄形成了獨(dú)特的繪畫(huà)語(yǔ)言，《論白沙壁畫(huà)藝術(shù)價(jià)值》提到“白沙壁畫(huà)既有漢畫(huà)洗練、勻稱(chēng)的傳統(tǒng)繪畫(huà)風(fēng)格，又吸收了藏傳佛教彩色絢麗、線條流暢的繪畫(huà)風(fēng)格，還有納西東巴畫(huà)粗礦、浪漫的繪畫(huà)特點(diǎn)”。原來(lái)二百多幅作品現(xiàn)僅存55幅壁畫(huà)分布在大寶積宮、琉璃殿、大定閣和束河的大覺(jué)宮等四座寺廟里。大寶積宮的壁畫(huà)在1996年被國(guó)家公布為第四批重點(diǎn)文物保護(hù)單位。

3.當(dāng)?shù)卣叨戎匾晫?duì)白沙壁畫(huà)的保護(hù)修復(fù)工作

白沙壁畫(huà)經(jīng)過(guò)歷時(shí)變遷導(dǎo)致很多地方墻面空鼓、起甲，褪色。受濕度、灰塵、光照、空氣等因素影響限給沙壁畫(huà)保護(hù)與修復(fù)工作帶來(lái)巨大壓力。1994年對(duì)大定閣壁畫(huà)進(jìn)行了揭取加固，國(guó)務(wù)院在1996年11月將大寶積宮與琉璃殿列為第四批全國(guó)重點(diǎn)文物保護(hù)單位。1986至1987年對(duì)琉璃殿和大寶積宮壁畫(huà)進(jìn)行了揭取加固，2010年《云南麗江白沙壁畫(huà)保護(hù)方案》獲得國(guó)家文物局的批準(zhǔn)，2014年7月份兩個(gè)階段對(duì)其進(jìn)行了搶救性保護(hù)修復(fù)工作。

二、“數(shù)字敦煌”對(duì)白沙數(shù)字活化的啟示

VR技術(shù)在文物保護(hù)領(lǐng)域逐漸成熟的今天，白沙壁畫(huà)數(shù)字化保護(hù)已經(jīng)是當(dāng)務(wù)之急，提到文物數(shù)字化保護(hù)不得不提的“數(shù)字敦煌”敦煌數(shù)字化保護(hù)。20世紀(jì)九十年代敦煌研究院開(kāi)始對(duì)壁畫(huà)數(shù)字化的技術(shù)進(jìn)行研究，1999年4月敦煌研究院與美國(guó)美國(guó)梅隆基金會(huì)、美國(guó)西北大學(xué)合作對(duì)敦煌進(jìn)行攝像采集和圖像處理工作， 2010年，敦煌研究院與上海顥汗數(shù)字技術(shù)公司合作對(duì)石窟彩塑三維數(shù)字化重建。隨著“數(shù)字敦煌”工作的推進(jìn)也讓更多的文物數(shù)字活化工作有了寶貴的經(jīng)驗(yàn)值得參考。

1.增加拍攝篇幅降低照片畸變

利用照片中心的畸變是最小的原理，增加拍攝篇幅并用十字拼接的方法從中間再延伸至四周降低了壁照失真的風(fēng)險(xiǎn)，局部出現(xiàn)重影的位置再通過(guò)人工微調(diào)的方式進(jìn)行修正。

2.根據(jù)空間布局鋪設(shè)適合拍攝的軌道

壁畫(huà)拍攝與器物拍攝相比，因?yàn)楸诋?huà)位置無(wú)法改變，壁畫(huà)的拍攝的空間大小不一，怎樣保證1：1的還原壁畫(huà)細(xì)節(jié)且不發(fā)生變形？要保證設(shè)備在穩(wěn)定的前提下工作需要安裝防抖設(shè)備和鋪設(shè)軌道和框架。在充分考慮壁畫(huà)實(shí)際布局后應(yīng)該對(duì)拍攝路線和拍攝的軌跡進(jìn)行規(guī)劃。

3.三維數(shù)字化逆向重建

石窟彩塑三維數(shù)字化重建是通過(guò)一臺(tái)可以采集貼圖的六軸三維掃描儀。盡管采集精度高和采集技術(shù)先進(jìn)，但是在掃描過(guò)程中仍然存在掃描不到的死角，這時(shí)候就需要采用三維模型的逆向重建。將采集的三維數(shù)據(jù)導(dǎo)入到三維軟件中進(jìn)行缺失細(xì)節(jié)的重建和修復(fù)。制作團(tuán)隊(duì)在經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)時(shí)間的努力終于完成了332、45、259等洞窟二十余尊大型彩塑三維數(shù)字重建。

4.基于VR的互聯(lián)網(wǎng)+虛擬漫游讓數(shù)字敦煌走向世界

2016年敦煌研究院?jiǎn)?dòng)了“數(shù)字敦煌”資源庫(kù)平臺(tái)，在互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)開(kāi)放了30個(gè)洞窟的高清圖像和虛擬現(xiàn)實(shí)漫游體驗(yàn)，2017年英文版上線進(jìn)一步推進(jìn)了數(shù)字敦煌全球共享的模式。

綜上所述，白沙壁畫(huà)的數(shù)字活化可以根據(jù)地形和畫(huà)幅的不同，合理使用大平臺(tái)掃描設(shè)備或搭建視覺(jué)設(shè)備分塊拍攝拼接的方式保證數(shù)據(jù)的原真性，三維重建與逆向建模結(jié)合使用，提高模型的完整度，最后結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)參與式動(dòng)態(tài)化體驗(yàn)。

三、白沙壁畫(huà)數(shù)字“活化”思路

白沙壁畫(huà)與敦煌壁畫(huà)相比畫(huà)幅尺寸和規(guī)模不大，需要采集的三維數(shù)據(jù)比較少且采集難度較小但采集地點(diǎn)較分散，采集空間狹小軌道鋪設(shè)困難，如果只是簡(jiǎn)單的信息采集和VR虛擬漫游體驗(yàn)缺乏創(chuàng)意和特點(diǎn)。根據(jù)白沙壁畫(huà)的實(shí)際情況“數(shù)字白沙壁畫(huà)保護(hù)”首先可借鑒“數(shù)字敦煌”對(duì)白沙壁畫(huà)進(jìn)行三維數(shù)字化資源庫(kù)的搭建，其次再利用數(shù)碼技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壁畫(huà)修復(fù)，最后是動(dòng)態(tài)化處理也是本文提出文物“活化”。

1.三維數(shù)字化資源庫(kù)的搭建

以大寶積宮壁畫(huà)為例，正壁《大寶積經(jīng)無(wú)量壽如來(lái)會(huì)》圖，高3.67米，寬4.98米。右面《妙法蓮華經(jīng)· 觀世音菩薩普門(mén)》圖，左面《南無(wú)孔雀明王大佛母海會(huì)》圖。正壁后是帶有藏傳佛教的壁畫(huà)，正壁與后面的墻壁形成了一條狹長(zhǎng)的一條走道連接左右兩面墻壁。這里需要指出的是光線、氣體和溫度都可能對(duì)壁畫(huà)產(chǎn)生損害，壁畫(huà)保存在一個(gè)密封且光線昏暗的的空間中，白沙壁畫(huà)中惟妙惟肖精美絕倫的視覺(jué)感受很難展示出來(lái)，然而將VR技術(shù)和三維掃描逆向建模思路結(jié)合，搭建三維數(shù)字化資源庫(kù)，觀眾利用設(shè)備在虛擬的白沙壁畫(huà)中漫游享受沉浸式的體驗(yàn)效果。目前工業(yè)級(jí)三維掃描儀器已經(jīng)能達(dá)到0.01的掃描精度，保證模型逆向還原的真實(shí)性，在對(duì)大寶積宮空間布局三維掃描的過(guò)程中很多死角是無(wú)法被捕捉的，這部分缺失的部分就需要導(dǎo)入到三維軟件當(dāng)中進(jìn)行逆向建模還原。值得注意的問(wèn)題是三維掃描儀比較擅長(zhǎng)捕捉三維空間像壁畫(huà)這種二維空間的捕捉不是它的優(yōu)勢(shì)所在，壁畫(huà)可以用已有的數(shù)碼圖像資源在模型上拼貼的方式處理。在對(duì)壁畫(huà)中大量的描金和貼金工藝進(jìn)行材質(zhì)后期處理后就可以上傳到VR虛擬現(xiàn)實(shí)制作平臺(tái)。

2.“數(shù)碼修復(fù)”

與白沙壁畫(huà)修復(fù)相比利用數(shù)碼技術(shù)對(duì)其修復(fù)更容易，在數(shù)碼軟件中取色避免了顏色的色差問(wèn)題，利用數(shù)碼軟件對(duì)壁畫(huà)科學(xué)合理的校色最大限度還原壁畫(huà)昔日的風(fēng)采，脫落的部分通過(guò)人工數(shù)碼修復(fù)的方式對(duì)細(xì)節(jié)進(jìn)行修復(fù)且不影響原作。

3.“活化”

活化指的是文物動(dòng)態(tài)化，利用動(dòng)畫(huà)技術(shù)將白沙壁畫(huà)里的人物花鳥(niǎo)以動(dòng)態(tài)化的方式呈現(xiàn)出來(lái)，這是作畫(huà)者腦海里的外化形式，也是符合時(shí)代需求的觀看模式。同樣是白沙壁畫(huà)載體數(shù)字化后的新的傳播方式的嘗試。2010年中國(guó)世博會(huì)中國(guó)館推出的《清明上河圖》動(dòng)態(tài)版震驚了世人眼球，給人以動(dòng)態(tài)的視覺(jué)沖擊，利用投影技術(shù)、三維制作技術(shù)、電影三者融合打造的《清明上河圖》成為了中國(guó)館的震館之寶。清明上河圖之所以動(dòng)態(tài)效果震撼除了制作精良之外還在于原作數(shù)量龐大的各色人物，牛，騾，驢等畜生，車(chē)、轎、大小船只，房屋、橋梁、城樓在視覺(jué)上形成密集的空間分布從而達(dá)到震撼的視覺(jué)效果。白沙壁畫(huà)也有同樣的特點(diǎn)，大寶積宮“天尊、大帝、元君、后母、天君、天王、帝釋、元君、東王公、風(fēng)雨雷電四神、二十八星神、星官、五岳、仙官、仙真”。神態(tài)各異，場(chǎng)面壯觀。兩者在描繪重點(diǎn)上也各有側(cè)重，清明上河圖突出景而白沙壁畫(huà)則突出人物，題材上一個(gè)記實(shí)，一個(gè)來(lái)自神話。在表現(xiàn)難度上白沙壁畫(huà)動(dòng)態(tài)版對(duì)神態(tài)動(dòng)作及故事性的要求會(huì)更高，由此可以看出白沙壁畫(huà)數(shù)字“活化”將再次打破人們對(duì)白沙壁畫(huà)的印象。

四、白沙壁畫(huà)數(shù)字“活化”方法探究

1.數(shù)字“活化”的瓶頸

顧名思義就是采用動(dòng)畫(huà)技術(shù)實(shí)現(xiàn)白沙壁畫(huà)動(dòng)態(tài)化，《基于數(shù)字動(dòng)畫(huà)技術(shù)的白沙壁畫(huà)保護(hù)策略研究》中提到“讓平面的壁畫(huà)活起來(lái)、動(dòng)起來(lái)，穿越時(shí)空的阻礙與觀眾交流互動(dòng)”這種“活化”方式優(yōu)勢(shì)在于能夠與原作畫(huà)面效果保持一致，白沙壁畫(huà)的動(dòng)態(tài)版中佛祖儀態(tài)安詳，雙手接印，帝王后母威嚴(yán)莊重，菩薩慈眉善目，普度眾生，仙官衣袂飄飄，騰云駕霧，天女婀娜多姿，飄飄欲仙，帶領(lǐng)觀眾回到了五百多年前畫(huà)者神往的神話世界。通過(guò)動(dòng)畫(huà)的方式將民族藝術(shù)“活”起來(lái)，讓文物有更強(qiáng)的生命力和感染力。然而本文認(rèn)為在讓白沙壁畫(huà)“活”起來(lái)的同時(shí)且完整保留其華麗的色彩細(xì)膩的線條是很有必要的，在1999年由俄羅斯導(dǎo)演亞歷山大·彼德洛夫?qū)а莸摹独先伺c?！穭?dòng)畫(huà)短片，將寫(xiě)實(shí)油畫(huà)風(fēng)格搬上了銀幕獲得了72屆奧斯卡最佳動(dòng)畫(huà)短片獎(jiǎng)，該片是通過(guò)指尖沾油彩在玻璃板表面進(jìn)行動(dòng)畫(huà)制作，利用玻璃分層的方法將前景，中景，背景分開(kāi)制作，影片在帶給觀眾動(dòng)畫(huà)視覺(jué)效果的同時(shí)，也將油畫(huà)其濃濃的藝術(shù)質(zhì)感也帶給了觀眾，看動(dòng)畫(huà)的同時(shí)也是一種沉浸在藝術(shù)品中的享受過(guò)程。白沙壁畫(huà)動(dòng)態(tài)版不僅是一個(gè)文物的動(dòng)態(tài)表現(xiàn)，更應(yīng)該是一件藝術(shù)品，那么原作中貼金描金工藝豐富的細(xì)節(jié)也應(yīng)該得到動(dòng)態(tài)體現(xiàn)，這就是白沙壁畫(huà)數(shù)字“活化”過(guò)程中的一大難題。

2.數(shù)字“活化”的思路

在參考了大量傳統(tǒng)繪畫(huà)動(dòng)畫(huà)制作的方法同時(shí)結(jié)合白沙壁畫(huà)自身的特點(diǎn)，數(shù)字“活化”可分為以下幾個(gè)階段：

（1）動(dòng)畫(huà)草圖階段

首先在電腦軟件中按照背景、中景、前景的方式分層處理，其次角色動(dòng)作幅度小的再利用2DMG動(dòng)畫(huà)制作軟件搭建骨骼并進(jìn)行動(dòng)畫(huà)。其次少量角色動(dòng)作幅度較大的可進(jìn)行3D建模綁定和動(dòng)作設(shè)置，最后將動(dòng)畫(huà)以序列幀的方式輸出保存;

（2）動(dòng)畫(huà)線稿階段

將完成的序列幀用勾線毛筆拷貝至紙面上，為了最大限度的保留細(xì)節(jié)，紙面的尺寸可和壁畫(huà)尺寸一致;

（3）動(dòng)畫(huà)填色階段

對(duì)每一幀線稿進(jìn)行巖彩著色，同時(shí)將藏畫(huà)中獨(dú)特的貼金和描金工藝融入其中，對(duì)色彩的判斷要根據(jù)具體的情況及畫(huà)紙上反應(yīng)出的效果來(lái)判斷，考慮到后期可以通過(guò)電腦軟件強(qiáng)大的調(diào)色功能實(shí)現(xiàn)校色，填色階段的色彩不易太純;

（4）動(dòng)畫(huà)后期階段

利用掃描或拍攝的方式將手工完成的序列幀轉(zhuǎn)化成數(shù)字圖像，并利用電腦軟件合成為動(dòng)畫(huà)，最后對(duì)動(dòng)畫(huà)進(jìn)行動(dòng)畫(huà)修正和顏色校正和配音，至此白沙壁畫(huà)動(dòng)畫(huà)完成。

結(jié)語(yǔ)

白沙壁畫(huà)數(shù)字“活化”的過(guò)程也是大型數(shù)字動(dòng)態(tài)化方式的意蘊(yùn)表達(dá)的一種新的嘗試，對(duì)于文物的數(shù)字化保護(hù)來(lái)說(shuō)也是一個(gè)新的方向，數(shù)字動(dòng)畫(huà)的可復(fù)制性讓文物永恒保存成為可能，隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展，5G時(shí)代的到來(lái)，更多體感設(shè)備產(chǎn)品的出現(xiàn)，文物數(shù)字化動(dòng)態(tài)化保護(hù)將為傳統(tǒng)意義的文化保護(hù)賦予更多的時(shí)代內(nèi)涵。

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