黃河文化遺產(chǎn)廊道河南中小型石窟數(shù)字化復(fù)原與展示研究*

汪新葉

（河南財政金融學(xué)院,河南鄭州 450000）

為了更好地發(fā)揮各類傳統(tǒng)文化資源的效能，加強傳統(tǒng)文化資源的數(shù)字化公共服務(wù)體系建設(shè)，2012年8月，科技部、文化部、中宣部等六部委聯(lián)合印發(fā)《國家文化科技創(chuàng)新工程綱要》，明確提出要加強文化資源數(shù)字化保護和開發(fā)利用。2020年5月11日，習(xí)近平到云岡石窟考察時強調(diào)，要始終把歷史文化遺產(chǎn)保護放在第一位。由此可見，借助三維重建技術(shù)進行數(shù)字化復(fù)原，并利用VR成像展示等一系列舉措，探索出一條數(shù)字化研究、保護、開發(fā)利用之路，不僅具有國家的法律保障；而且也獲得了社會各界的高度認(rèn)可。

一、“黃河文化遺產(chǎn)廊道”戰(zhàn)略下河南中小型石窟數(shù)字化保護的必要性和可行性

1.“黃河文化遺產(chǎn)廊道”戰(zhàn)略下河南中小型石窟數(shù)字化保護的必要性

河南中小型石窟是指龍門石窟以外的規(guī)模相對較小的石窟，它們多分布于洛陽周圍的豫西地區(qū)和安陽周圍的豫北地區(qū)，其時代始自北魏，終于明朝。然而大多數(shù)石窟損毀嚴(yán)重，面目全非，所剩造像完建者不多，具有代表性的石窟豫西地區(qū)的石窟大多開鑿于北魏時期。主要有鞏縣石窟寺、義馬鴻慶寺石窟、偃師水泉石窟、新安西沃石窟等。豫北地區(qū)的石窟多開鑿于東魏至宋代，如開鑿于東魏的鶴壁五巖寺石窟、北齊的小南海石窟、林縣千佛洞石窟、?？h摩崖大佛、隋代的靈泉寺石窟、博愛石佛灘摩崖造像、唐代的波縣千佛洞石窟、淇縣青巖石窟等。這些石窟的分部以洛陽、安陽這兩座文化底蘊豐厚的古都為中心向周圍輻射，有其明顯的時代特性和深厚的文化背景。對于敦煌莫高窟、云岡石窟、龍門石窟等重要的石窟寺，國家已經(jīng)實施了比較全面的保護工作，效果十分顯著。但是，河南省中小型石窟自北魏開鑿至今，已有1500多年的歷史，由于地質(zhì)營力的不斷作用以及人為因素的影響和破壞，并且大多山體為黃綠色粉砂巖，抗風(fēng)化、耐凍融性薄弱，且吸水性強，一直存在著滲水、風(fēng)化和裂縫等多種病害，至今還未進行過有效的保護工作，保存狀況依然很差，急需遵循“不改變文物原狀”的原則，將石窟造像及其歷史環(huán)境的真實性和完整性進行數(shù)字化復(fù)原。

2.“黃河文化遺產(chǎn)廊道”戰(zhàn)略下河南中小型石窟數(shù)字化保護的可行性

習(xí)近平總書記說：“要推進黃河文化遺產(chǎn)的系統(tǒng)保護，守好老祖宗留給我們的寶貴遺產(chǎn)?！毕到y(tǒng)保護，指的是有序、科學(xué)、全面的保護，這是個龐大而長期的系統(tǒng)工程。對黃河流域河南段散落的中小型石窟進行整體性、系統(tǒng)性的保護，也必將推進黃河文化遺產(chǎn)的系統(tǒng)保護。

從地圖上可以看出，河南省中小型石窟的分布都是以洛陽、安陽這兩座文化底蘊豐厚的古都為中心向周圍輻射，有其明顯的時代特性和深厚的文化背景。同時，這樣的分布形態(tài)也和河南省“黃河生態(tài)廊道”戰(zhàn)略的路線規(guī)劃有部分空間上的吻合。河南中小型石窟文化遺產(chǎn)保護要充分利用這一地緣契合帶來的政策契機，從根本上提高河南中小型石窟的保護水平，一旦助力成功，河南中小型石窟文化的收益將是全面的可持續(xù)性的，不僅能夠做到河南中小型石窟文化遺產(chǎn)的系統(tǒng)保護，還助力于河南文化遺產(chǎn)廊道的打造。

2020年著力打造黃河文化遺產(chǎn)廊道，是由鄭州市政府提出并推動重要戰(zhàn)略舉措。在這樣的視域下，建立系統(tǒng)的石窟文化保護與推廣的格局顯得尤為重要，河南中小型石窟文化遺產(chǎn)廊道正好符合這樣的愿景。

二、黃河文化遺產(chǎn)廊道河南中小型石窟數(shù)字化復(fù)原

1.收集、整理、歸檔“河南中小型石窟”文化遺產(chǎn)資料

按照“河南中小型石窟”的窟龕形制和造像體態(tài)，以石窟形成時間進行排序。對于在整理過程中，材料之間存在沖突的，可以在文件目錄中對該文檔號互見注釋，如果檔案特別重要，也可進行復(fù)制后歸檔。在整理過程中需要對造型模糊的造像、佛龕、摩崖等進行數(shù)據(jù)標(biāo)注，特別是破損嚴(yán)重的造像進行數(shù)字化虛擬復(fù)原。對“河南中小型石窟”進行現(xiàn)場拍攝，收集真實資料，利用計算機編輯系統(tǒng)詳細(xì)標(biāo)注出造像名稱、造型特點、建造年代、文物編號、出處等。然后逐一拍照存檔。堅持真實完整、科學(xué)有效、主動建檔的原則外，還必須要明確河南中小型石窟文化遺產(chǎn)歸檔范圍的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。

2.對“河南中小型石窟”進行數(shù)字圖像處理

使用數(shù)碼相機對河南中小型石窟進行現(xiàn)場拍攝，收集一手資料，將獲取的數(shù)字信息利用計算機Agisoft PhotoScan軟件、Adobe Photoshop軟件、AutoCAD軟件等，進行數(shù)字化編輯與處理。首先將采集的數(shù)據(jù)進行計算機輸入，對“河南中小型石窟”進行數(shù)字化歸檔，針對破損的雕像進行計算機三維重建，并對造像進行人物重建、紋理重建、服飾重建等。人物重建主要是對造像的身體結(jié)構(gòu)和面部表情進行三維重建，利用計算機Agisoft PhotoScan軟件對造像人體比例進行編輯處理，并使用Adobe Photoshop軟件對人物表情，特別是眼部、嘴角表情進行校正調(diào)整?！昂幽现行⌒褪摺比宋镌煜翊蠖嗍潜蔽?、北齊、唐代等，距現(xiàn)在已經(jīng)很久遠(yuǎn)，并且許多都是暴露于室外，風(fēng)吹日曬，再加上雨水的浸泡，文物表面已經(jīng)變色、褪色，部分造像服飾造型也模糊不清，需要對造像紋理進行三維重建。在紋理中間過程中，主要使用Adobe Photoshop軟件，并結(jié)合手繪板進行數(shù)據(jù)輸入編輯處理，手繪板具有較強的可修改性，并且可以加入主觀情感，對色彩的飽和度、明度、對比度處理更加自由。對于部分造像紋理破損嚴(yán)重，可以使用3Dmax軟件中的UV貼圖命令進行編輯處理，

首先要對原始模型進行圖像劃分，然后再制作好模型貼圖，最后將制作的貼圖利用貼圖坐標(biāo)賦予破損模型，實現(xiàn)紋理重建?！昂幽现行⌒褪摺痹煜竦姆椩煨途哂泻軓姷乃囆g(shù)性，行云流水、飄逸灑脫，對造像服飾進行復(fù)原直接影響整個造像復(fù)原的效果。首先，將數(shù)碼相機拍攝的原始數(shù)據(jù)輸入到計算機里，利用Adobe Photoshop軟件對破損區(qū)域進行劃分標(biāo)注，并使用手繪板繪制復(fù)原初步圖，然后對造像服飾進行三維重建，并使用3Dmax軟件按照初步圖范樣進行建模渲染，最后輸出三維模型，在二維平面軟件中進行編輯調(diào)整。“河南中小型石窟”數(shù)字圖像處理過程分為圖像標(biāo)注、破損整理、三維重建等步驟，呈線性先后有序分布。輸出的“河南中小型石窟”數(shù)字圖像結(jié)果必須符合造像實體復(fù)原的原則。

3.建立“河南中小型石窟”數(shù)據(jù)庫

對“河南中小型石窟”的造像、佛龕、摩崖石像等進行數(shù)字化復(fù)原后形成數(shù)字檔案，利用計算機大數(shù)據(jù)系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)整合，并根據(jù)“河南中小型石窟”的特點進行創(chuàng)新，增加圖像圖形的展示信息，建立“河南中小型石窟”數(shù)據(jù)庫，并利用數(shù)字化博物館網(wǎng)絡(luò)平臺提供大眾查詢服務(wù)，實現(xiàn)“河南中小型石窟”文物查詢系統(tǒng)入口、造像影像、佛龕影像、摩崖影像、歷史語音講解等界面功能系統(tǒng)。“河南中小型石窟”數(shù)據(jù)庫不但能滿足旅游者和用戶的觀看和瀏覽，而且還對于科研部門、教育機構(gòu)、文化活動提供便利的學(xué)習(xí)途徑，提供形象直觀、內(nèi)容詳細(xì)的石窟藝術(shù)資料。建立“河南中小型石窟”數(shù)據(jù)庫不僅要注重數(shù)據(jù)資料信息的真實性，而且還要注重造像圖像的生動形象性，將歷史文物進行有效形象的展示，便于用戶的網(wǎng)絡(luò)體驗。

三、構(gòu)建線上相融通的互動式網(wǎng)絡(luò)平臺

石窟造像進行數(shù)字化復(fù)原之后，必須要讓更多的觀眾欣賞到這些數(shù)字化成果，通過動態(tài)的、直觀的視頻和高清畫面，可以使民眾真實全面地了解它的博大精深。我們從人的認(rèn)知特點出發(fā)，構(gòu)建基于用戶界面的互動式網(wǎng)絡(luò)平臺，通過網(wǎng)絡(luò)對制作成果進行展示傳播。

交互式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)平臺包括3個子系統(tǒng)：網(wǎng)絡(luò)多媒體點播系統(tǒng)、觀眾體驗展示系統(tǒng)、信息交互系統(tǒng)。

1.網(wǎng)絡(luò)多媒體點播系統(tǒng)

河南中小型石窟造像數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)多媒體點播系統(tǒng)的主界面，主要包括數(shù)字化技術(shù)規(guī)范、數(shù)字化技術(shù)、數(shù)字化資源和動畫展示等。數(shù)字化技術(shù)規(guī)范版塊詳細(xì)介紹了河南中小型石窟造像的數(shù)字化采集規(guī)范和元數(shù)據(jù)的記錄標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)字化技術(shù)版塊對河南中小型石窟殘損造像數(shù)字化復(fù)原技術(shù)方法進行管理。數(shù)字化資源庫對河南中小型石窟殘損造像數(shù)字化復(fù)原成果進行歸類和展示。

“河南中小型石窟”網(wǎng)絡(luò)多媒體點播系統(tǒng)注重界面的美觀性和方便性，利用電子屏觸摸技術(shù)，讓用戶隨心所欲快捷進入所需板塊。數(shù)字化資源庫是點播系統(tǒng)的主要組成部分，通過大量的石窟造像圖像進行生動形象的展示，同時配有文字和語音解說。

2.觀眾體驗展示系統(tǒng)

觀眾體驗系統(tǒng)采用三維建模形式構(gòu)建虛擬石窟造像展廳，利用漫游平臺給用戶提供強大的觀看控制權(quán)，用戶只要點擊鼠標(biāo)，就可以進行觀看速度的加快和減慢，還可以進行場景內(nèi)三維角度的切換，在虛擬的展廳中自由行走、停留、觀看。該漫游平臺主要包括自由漫游模塊、自動漫游模塊、自然環(huán)境控制模塊、時段控制模塊、音樂控制模塊、幫助模塊等。在觀眾體驗展示系統(tǒng)里，所有版塊都可以自由點播，并且制作出許多動畫視頻，以方便用戶全浸入式的體驗“河南中小型石窟”網(wǎng)絡(luò)平臺，全面了解石窟文化。

3.信息交互系統(tǒng)

信息交互系統(tǒng)通過計算機對用戶瀏覽信息的統(tǒng)計，并對訪客關(guān)注的問題、感興趣的話題以及瀏覽率低的信息內(nèi)容進行數(shù)據(jù)分析和歸納，為交互式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)平臺進一步完善和優(yōu)化提供依據(jù)?！昂幽现行⌒褪摺毙畔⒔换ハ到y(tǒng)，根據(jù)用戶的人際關(guān)系表現(xiàn)出來的行為特征，利用大數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，注重用戶心理及其規(guī)律的歸納分析，不斷完善“河南中小型石窟”數(shù)字化平臺，將文化遺產(chǎn)數(shù)字圖像轉(zhuǎn)化為向社會大眾傳播、可永久保存的數(shù)字化文化空間，實現(xiàn)最佳的保護物質(zhì)文化遺產(chǎn)的目的。

四、結(jié)語

在文化遺產(chǎn)數(shù)字化背景下，探索多視角影像三維重建技術(shù)，并有效利用計算機圖像技術(shù)，不但對河南中小型殘損造像，而且對北魏、北齊、唐等主要歷史文化活動進行數(shù)字化復(fù)原與展示，實現(xiàn)河南中小型石窟殘損造像數(shù)字化復(fù)原系統(tǒng)的實踐，從而有效的保護與傳承石窟寺文化。