来自 新宝文物 2020-03-21 15:51 的文章
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是浙大利用高科技数字技术历时4年高仿真重建,展现在记者眼前的竟然是一座宁夏须弥山石窟

  基于多图像的三维重构这套算法最早由美国科学家发明。刁常宇团队将其应用于文物考古,他们从2010年即开始着手研发,前后编写代码数万行。得到的成果是:三维模型的几何形状精度高,点间距小于0.02毫米;模型完整无死角,可以重现原有的色彩。

  据悉,利用数字化手段保护和传承文化遗产,涵盖了浙大考古、历史、中文、艺术、计算机、光学、自动化、物理、化学等多个学科,融合多学科优势解决文化考古、文物保护,成为浙大文理学科交叉的优秀案例。

  这是田野考古的一场革命吗?

  “在相当程度上,可以达到‘能根据记录恢复石窟原貌’的严苛要求。”刁常宇说,理论上,可以把洞窟的全部信息采集,在实验室重建,并用3D打印技术予以复原。

  到了!伴随着浙江大学文化遗产研究院院长曹锦炎的一声轻唤,在浙大考古艺术博物馆,展现在记者眼前的竟然是一座宁夏须弥山石窟。技艺精湛,令现代人也望尘莫及。

  据介绍,“石窟”壁画由浙大计算机系专门研发的仪器在莫高窟拍摄下来,再通过科研团队自主开发的精确拼接系统和校色系统形成。电子图拼完成之后,被打印在一种特殊的宣纸上。同时,研究团队根据三维建模的数据和洞窟建造特点,搭建“浙大220号石窟”的建筑,最后粘上打印好的宣纸。

  刁常宇向记者介绍,他们的团队今后将利用三维雕刻技术,对石窟进行立体复原,经过对材料的特殊处理,也能够恢复文物的沧桑气质。也许不远的未来,人们通过互联网和计算机,可以随时随地、身临其境般地欣赏文物,其保真性之高,足以满足学术研究的要求。

  刁常宇说,壁画文物数字化要求每英寸不少于300个像素点,像素点越多,数字化后的信息就越丰富。为保证图像不变形,他们一面24平方米的墙拍摄的照片量就达五六千张。

  石窟所在的须弥山南坡为第三系砂岩,呈紫红色、橙黄色中粗沙粒状结构,主要由黏土质矿物及铁质、碳酸盐所胶结。疏松的石质、剧烈的风力和逐年增加的雨水等,令须弥山石窟遇水遇湿极易风化剥落。

  事实上,不仅是这个博览会上,现在如果想看敦煌最具影响力的作品之一的第220号石窟,不用去西北大漠。在现代科技帮助下,研究者甚至可以在杭州得到比亲临莫高窟更加精确的研究材料。

  记录文物信息的手段,主要是基于肉眼、常规观察的文字描述、测量线图、拓片、照相图版等。现代数字技术日新月异,正在被越来越广泛地引入文物信息采集领域。新技术介入之后的文物记录,与传统手段相比,能否带来惊喜?

  须弥山石窟是浙大运用这一技术正在进行的数字化考古项目。前不久,记者随浙大文化遗产研究院和宁夏文物考古研究所团队来到须弥山,探访数字化考古调查的工作现场。

  圆光寺区45号窟,保存有45尊北周时期的造像。王宇翻看着20世纪80年代多次综合调查测绘时拍摄的照片,石像的头、冠完整,眉目发髻完存。而当他拿起手电筒看向眼前的石像时,菩萨的面目已十分模糊。

  “精确记录就是对文物最好的保护”

  风雨侵蚀之于须弥山,正如游人呼出的二氧化碳之于莫高窟、满含烟尘的空气之于云冈。文物的生命自有其期限,人们很早就尝试用各种方法来延长它。在须弥山,部分坍塌的石壁上还留存着明清时代的戗木。这说明当时的匠人就试图修复已经残损的壁面,但这种努力并没有战胜自然力量。

  在今天、在“互联网+”环境下,数字信息获取、多元数据库的建设,以及数据永久存储、大数据价值挖掘、分析和可视化研究、人工智能技术应用等高科技手段,为文化遗产的永久保存提供了可能,也让历经千年风雨的文化遗产凭借数字技术而“青春永驻”。

终将消逝的千年石窟

  据了解,浙大须弥山数字化考古工作的目标是,用5——7年时间,以多图像三维重建技术替代传统人工洞窟测绘,同时将其作为与传统的文字、测图、照相、拓片等记录手段同等的石窟寺记录工具和手段,对须弥山石窟进行全面、科学、详尽的考古测量和记录,客观、忠实、完整地记录须弥山石窟全面遗迹信息,为学术界提供包括海量数字化信息在内可靠的第一手资料的同时,建立须弥山石窟群全息数据库。

  这不由引发记者更多的美好想象:如果须弥山风化加速,世人再没有机会一睹它的真容时,那么或者无须再坐飞机、颠汽车,奔波数千公里,我们就近就可以看到浙大在一个21世纪初为人类打造的须弥山石窟。

  “克隆”的莫高窟

新宝6 ,  但是后来发现,这些修复都存在问题。比如化学药水的渗透力有限,外部看上去坚固了,但事实上粗沙砾岩石溶水性很好,一下雨,里头松了,外面还是化学药物铸成的硬体,里外特别容易分离,加上风吹,反倒加剧衰败。李志荣介绍说。

  与过去考古人员踩着扶梯、举着皮尺,一点点测量石像数据不同,在须弥山36号石窟,浙大文化遗产研究院的工作人员正用普通的数字相机进行基础数据的信息采集。

  刁常宇自豪地说:它们的偏差不足0.1毫米,相当于一根头发丝儿的粗细。

新宝 ,  与原洞窟一模一样的“石窟”,就建在浙大紫金港在建的西区考古实验基地。

浙江大学校园内复原的石窟

  不仅是须弥山。李志荣说,由于受到人为、自然、病虫害等影响,一直以来,人们就尝试各种方法来延长文物的生命,但人类不可能战胜自然,是文物,终有其生命期限,终究都会凐灭、消亡。

  为了加固石像,曾经有考古队在20世纪80年代对须弥山石窟进行修复:将化学药水涂在红砂岩上进行加固保护。

  文化遗产的数字化生存

  在须弥山的石窟里,记者看到,浙大文化遗产研究院的韩羽等数字化工程师是这样工作的:适当布光后,使用一台数码照相机,不断选取角度按动快门,就完成了数据采集,分析和重建工作则交给计算机。这样做,不触碰文物,得到的数据却更准确,更解决了重建彩色贴图等过去靠人工不可能完成的任务。

  据悉,为复制这个石窟,浙大运用数字化技术,将石窟壁画原真记录,形成资源库以及复制洞窟,不仅留存下珍贵的文物数据资料,而且还能对石窟壁画研究与保护工作提供有力的支持。

  目前,各区洞窟间原有山间蹬道现在几乎风化无存;整修工程中新剔凿的蹬道,距今不到三十年,有的也已风化殆尽。洞窟内部,风湿潮解不断,有些洞窟的造像已经风化到极难测量描摹的地步。

  手扶着红砂岩的山壁,走在陡峭的、台阶已被侵蚀得不甚分明的古蹬道,李志荣脚下,是山石年复一年风化后变成的红色尘土。

  社科院考古所、北京大学考古文博学院等石窟寺考古界、出版界权威学者对浙大文化遗产研究院首次全程使用3D数字技术的石窟寺考古案例工作成果给予高度评价,认可利用3D数字技术从田野信息采集到信息整理后获得的所有成果,一致认为该探索将开辟石窟寺考古和研究的全新面貌。

  如今,数字技术在文化遗产保存与利用领域已显示出广泛应用。目前,浙大与各地文物部门携手,正在推进更多的文化遗产的数字化采集、整理、存档,并探索文化遗产高保真资源数字出版的技术与模式。新疆博物馆、西藏阿里托林寺、山西大同云冈石窟等,都有浙大团队在利用这套技术,精确地记录文物的形象。去年,刁常宇团队还利用3D打印技术,把软件生成的杭州闸口白塔三维结构打印成了高精度的模型。

  数字技术带来的惊喜

  这个克隆的“石窟”是浙大利用高科技数字技术历时4年高仿真重建。克隆的“石窟”按1∶1比例重建,浙江大学文化遗产研究科技考古中心副教授刁常宇说,其数据误差不会超过0.2厘米。

  多图像三维重构技术的引入彻底改变了石窟考古的工作模式。

  “这样做,不触碰文物,得到的数据却更准确,还解决了重建彩色贴图等过去靠人工不可能完成的任务。”数据采集完成后,分析和重建工作则交给了计算机。

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