“瑞像九尋驚巨塑，飛天萬(wàn)態(tài)現(xiàn)秋毫。”延續(xù)近2000年的敦煌文化，是世界現(xiàn)存規(guī)模最大、延續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)、內(nèi)容最豐富、保存最完整的藝術(shù)寶庫(kù)，是世界文明長(zhǎng)河中的一顆璀璨明珠，也是研究中國(guó)古代各民族政治、經(jīng)濟(jì)、軍事、文化、藝術(shù)的珍貴史料。

　　如今，1∶1實(shí)景洞窟三維模型的構(gòu)建，將遠(yuǎn)在大漠中的千年瑰寶展現(xiàn)在世人面前；數(shù)字敦煌上線，全球網(wǎng)民只要輕叩鼠標(biāo)，就可以瀏覽超高清壁畫(huà)圖像……“窟內(nèi)文物窟外看”的實(shí)現(xiàn)，離不開(kāi)科研人員數(shù)十年的接續(xù)攻關(guān)。本報(bào)采訪了參與數(shù)字敦煌項(xiàng)目的部分武漢大學(xué)研究人員，聽(tīng)他們講述讓敦煌在數(shù)字空間永存的幕后故事。

　　全景復(fù)原洞窟

　　“敦煌莫高窟”來(lái)武漢了！最近一段時(shí)間，武漢人的朋友圈里，這條消息刷屏了。

　　由武漢大學(xué)和敦煌研究院主辦的“萬(wàn)里千年——敦煌石窟考古特展”，正在武漢大學(xué)萬(wàn)林藝術(shù)博物館展出。外交部發(fā)言人趙立堅(jiān)發(fā)布微博點(diǎn)贊：“武漢大學(xué)運(yùn)用先進(jìn)的文物掃描和復(fù)制技術(shù)，把敦煌石窟‘搬’進(jìn)了學(xué)校博物館?！?/p>

　　走進(jìn)萬(wàn)林藝術(shù)博物館，一眼就能看到一尊震撼人心的巨大臥佛像，神情安詳，微含笑意。這里還原的是莫高窟南端著名的158窟場(chǎng)景。158窟是莫高窟著名的涅槃窟之一，這尊涅槃像為石胎泥塑像，身長(zhǎng)15.8米。洞窟正壁上部繪有菩薩、羅漢、梵釋天人、天龍八部、佛弟子及散花飛天，洞窟左壁內(nèi)側(cè)畫(huà)有十大弟子舉哀圖。

　　這尊完美的復(fù)制品，是數(shù)字敦煌和3D打印相結(jié)合的產(chǎn)物。它被分成好幾塊搬運(yùn)進(jìn)場(chǎng)館內(nèi)，再組合成一尊完整佛像。展出時(shí)，整個(gè)佛身嚴(yán)絲合縫，絲毫看不出拼接的痕跡。本次展覽一共有4個(gè)全景復(fù)原洞窟，參觀者在這些復(fù)原洞窟前久久佇立，沉浸式地探索、感受。

　　參觀者中，有一位80多歲的老者，他便是兩院院士、著名測(cè)繪專家李德仁。

　　“記得我和敦煌研究院名譽(yù)院長(zhǎng)樊錦詩(shī)初次見(jiàn)面時(shí)，她跟我說(shuō)：文化遺產(chǎn)不能永存，文化遺產(chǎn)也不可重生。我接著她的話講：文化遺產(chǎn)可以在數(shù)字空間永存。”李德仁院士告訴記者，自己和敦煌的緣分，從一場(chǎng)文化遺產(chǎn)的保護(hù)接力開(kāi)始。

　　20世紀(jì)80年代，李德仁院士和他的夫人——武漢大學(xué)測(cè)繪遙感信息工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室朱宜萱教授，就開(kāi)始著手保護(hù)正在遭受侵蝕的敦煌莫高窟文物。后來(lái)，隨著技術(shù)逐漸成熟，數(shù)字敦煌逐漸成為現(xiàn)實(shí)。

　　“利用我們的數(shù)據(jù)，可以用3D打印機(jī)把敦煌的臥佛打印出來(lái)?，F(xiàn)場(chǎng)的文物不能碰，但數(shù)字化的文物可以任意變換。我們還利用數(shù)字成果做成了一系列的文創(chuàng)產(chǎn)品?！崩畹氯试菏空f(shuō)，“借助人工智能、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，文物學(xué)家、歷史學(xué)家、考古學(xué)家在數(shù)字敦煌里可以進(jìn)行‘現(xiàn)場(chǎng)’科研，壁畫(huà)上動(dòng)不了的‘飛天’，在元宇宙里可以盡情歌舞。”

　　保護(hù)迫在眉睫

　　敦煌作為中國(guó)通向西域的重要門(mén)戶，古代中國(guó)文明同來(lái)自古印度、古希臘、古波斯等不同國(guó)家和地區(qū)的思想、宗教、藝術(shù)、文化在這里匯聚交融。中華文明以海納百川、開(kāi)放包容的廣闊胸襟，不斷吸收借鑒域外優(yōu)秀文明成果，造就了獨(dú)具特色的敦煌文化和絲路精神。

　　每一個(gè)去過(guò)莫高窟的人，都會(huì)贊嘆它的精美。但是，石窟寺看起來(lái)堅(jiān)如磐石，歷經(jīng)千年，在柔韌的水、尖利的風(fēng)以及熱脹冷縮、蟲(chóng)咬蟻蛀的磨蝕、淘空下，大多面臨結(jié)構(gòu)失穩(wěn)、水害侵蝕、風(fēng)化破壞等頑癥的折磨。

　　樊錦詩(shī)在《我心歸處是敦煌》一書(shū)中介紹，目前，莫高窟壁畫(huà)病害主要有空鼓、起甲、酥堿三種。

　　畫(huà)工繪制壁畫(huà)之前，要用泥土混合碎麥秸，然后涂抹在巖壁上作為壁畫(huà)的泥質(zhì)地仗層。隋唐以前大都直接在地仗層上作畫(huà)，自隋唐開(kāi)始，畫(huà)工會(huì)在地仗層上再抹上一層薄如蛋殼的白灰，經(jīng)過(guò)打磨后才可以作為壁畫(huà)的底色。洞窟歷經(jīng)千年之后，泥質(zhì)的地仗層逐漸從巖體上脫離開(kāi)來(lái)，形成了壁畫(huà)與巖體之間的空隙，這便是空鼓。一旦遭遇地震或大風(fēng)，壁畫(huà)很容易整體脫落，掉至地面就會(huì)“粉身碎骨”，很難修復(fù)。

　　起甲的表現(xiàn)形式是壁畫(huà)白粉層及其上面的顏料層發(fā)生龜裂，進(jìn)而形成鱗片狀翹起。翹起來(lái)的龜裂層，時(shí)間長(zhǎng)了就會(huì)脫落。久而久之只剩下壁畫(huà)的泥層，嚴(yán)重的還會(huì)導(dǎo)致壁畫(huà)消失。

　　壁畫(huà)的酥堿病害，被稱為壁畫(huà)的“癌癥”，其現(xiàn)象是壁畫(huà)地仗泥層黏結(jié)性喪失，泥土顆粒逐漸掉落酥粉。在水和潮濕空氣的作用下，崖體及壁畫(huà)地仗層中大量的硫酸鈉和氯化鈉活動(dòng)遷移，聚積在壁畫(huà)地仗層和顏料層中，反復(fù)溶解、結(jié)晶，從而產(chǎn)生酥堿病變。

　　李德仁介紹，近年來(lái)，敦煌地區(qū)氣候變化，濕度上升、降雨量增加、河道漲水，都不利于壁畫(huà)保存，游客參觀時(shí)呼出的二氧化碳也會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，對(duì)壁畫(huà)造成影響，保護(hù)工作迫在眉睫。

　　2005年前后，三維激光掃描技術(shù)得到快速發(fā)展。正巧朱宜萱和樊錦詩(shī)都參與了香港志蓮凈苑的數(shù)字化保護(hù)工程。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。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。

　　2005年，李德仁夫婦前往敦煌考察，見(jiàn)到了樊錦詩(shī)。大家討論后決定，在數(shù)字空間里重建敦煌勝景：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。

　　多年辛苦攻關(guān)

　　很快，武漢大學(xué)測(cè)繪遙感信息工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和朱宜萱教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)始了莫高窟整體測(cè)繪數(shù)據(jù)采集工作。

　　2007年11月，研究激光掃描、剛剛博士畢業(yè)的黃先鋒來(lái)到了敦煌莫高窟。他要做的，是用激光掃描石窟。第一次以崖體作為測(cè)試對(duì)象進(jìn)行測(cè)試掃描，掃描儀精度低、速度慢，效果很不好。經(jīng)過(guò)構(gòu)網(wǎng)、拼接、去噪等技術(shù)處理，數(shù)據(jù)質(zhì)量依然不高。

　　幾個(gè)月后，黃先鋒再次來(lái)到敦煌。這一次，掃描儀的問(wèn)題解決了，但沒(méi)有能用的數(shù)據(jù)處理工具，數(shù)據(jù)處理的結(jié)果，依然無(wú)法真實(shí)反映塑像及其紋理的面目。

　　“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)?！币恢芎?，黃先鋒再次帶著遺憾作別河西走廊。

　　2008年6月，不服輸?shù)狞S先鋒第三次來(lái)到莫高窟。這一次，團(tuán)隊(duì)中還有一名成員，李德仁院士的博士生張帆。

　　經(jīng)分析，塑像的數(shù)字化完全是在光照下進(jìn)行的，而室內(nèi)非自然光狀態(tài)下，因角度和視線的不同，呈現(xiàn)的圖像紋理是不一樣的。黃先鋒決定棄用國(guó)外的商業(yè)軟件，打造一款有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的自主紋理映射軟件。

　　那段時(shí)間，團(tuán)隊(duì)白天在石窟內(nèi)采集數(shù)據(jù)，晚上繼續(xù)回到出租房開(kāi)發(fā)軟件、研究技術(shù)。為表決心，他們?cè)诙鼗褪袇^(qū)找了家路邊理發(fā)店，一人花10元錢剪了個(gè)光頭，笑稱：“不完成任務(wù)，就別想著回去！”

　　就這樣，張帆寫(xiě)代碼，黃先鋒做算法設(shè)計(jì)，有時(shí)候白天采集數(shù)據(jù)，晚上寫(xiě)程序，經(jīng)常連續(xù)工作30個(gè)小時(shí)。三個(gè)月后，一款名為“貼圖大師”（ModelPainter）的軟件在出租屋誕生，以它為工具，獲得了敦煌塑像的高質(zhì)量紋理重建，結(jié)果讓敦煌研究院大為滿意。

　　掃清了技術(shù)障礙后，李德仁又提出“空地融合、室內(nèi)外一體化”數(shù)據(jù)采集的方案，他認(rèn)為，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。

　　2009年6月，黃先鋒帶領(lǐng)張帆等9人團(tuán)隊(duì)開(kāi)始攻堅(jiān)莫高窟窟內(nèi)外全方位數(shù)字檔案，動(dòng)用機(jī)載激光掃描、地面激光掃描、攝影測(cè)量、手持式精細(xì)掃描等復(fù)刻敦煌。

　　敦煌有沙都之稱，尤其夏天，烈日之下、沙塵滾滾。有時(shí)剛打開(kāi)盒飯，一陣風(fēng)沙襲來(lái)，飯菜里全是沙。戶外作業(yè)高溫暴曬，窟內(nèi)又很陰冷，長(zhǎng)時(shí)間在窟內(nèi)作業(yè)，黃先鋒的雙腿都染上了風(fēng)濕。

　　終于，歷經(jīng)2年，構(gòu)想成為現(xiàn)實(shí)，莫高窟的空中、中距、近距和微距數(shù)據(jù)全部獲得?！斑^(guò)去沒(méi)有全貌3D數(shù)據(jù)，無(wú)法知道莫高窟洞窟與洞窟之間的距離?，F(xiàn)在連墻壁的厚度都可以知曉，為洞窟進(jìn)行加固保護(hù)提供了數(shù)據(jù)支撐。”黃先鋒解釋。

　　這些年來(lái)，黃先鋒去敦煌的次數(shù)超過(guò)50次，累計(jì)待了一年以上?；貞浧鹉嵌螝q月，黃先鋒向記者感嘆：“當(dāng)時(shí)真是立下了‘不做好項(xiàng)目終不還’的決心，當(dāng)然，這里邊離不開(kāi)敦煌研究院的信任和支持?！毕氲?0多歲的朱宜萱教授在敦煌科研現(xiàn)場(chǎng)親自登上20多米的高臺(tái)，進(jìn)行立體攝影測(cè)量；80多歲的李德仁院士，依舊常年奔波在外，為團(tuán)隊(duì)爭(zhēng)取科研資料和經(jīng)費(fèi)，團(tuán)隊(duì)成員們不辭辛勞，黃先鋒動(dòng)情地說(shuō)，“我們希望做的，就是通過(guò)數(shù)字技術(shù)，讓文物得以永世流傳?！?/p>

　　傳承敦煌文化

　　一座球狀和線條混搭的建筑拔地而起，黃色的外貌和周圍的戈壁渾然一體，這便是觀眾到敦煌莫高窟的第一站——數(shù)字展示中心看到的景象。在實(shí)地參觀莫高窟之前，觀眾在這里觀賞《千年莫高》《夢(mèng)幻佛宮》兩部高清電影，與千年前的匠人進(jìn)行一場(chǎng)跨越時(shí)空的對(duì)話。

　　在數(shù)代科研人員的接力下，敦煌文物的數(shù)字化工作已達(dá)到很高水平，文物保護(hù)也開(kāi)啟“攝影測(cè)量+自動(dòng)建?！钡男履Ｊ?。

　　黃先鋒向記者展示了一款軟件，只要上傳一件文物不同角度的照片，便可生成文物的3D模型。不同于科研人員使用的專業(yè)設(shè)備，即使是普通人用手機(jī)拍攝的照片，軟件也能進(jìn)行處理。

　　“除了對(duì)敦煌石窟和相關(guān)文物進(jìn)行全面的數(shù)字化采集、加工和存儲(chǔ)，我們還做了崖體形變測(cè)量、壁畫(huà)色彩還原等。把莫高窟保護(hù)好，把敦煌文化傳承好，是中華民族為世界文明進(jìn)步應(yīng)負(fù)的責(zé)任?！崩畹氯试菏拷榻B，“未來(lái)，我們還要繼續(xù)研究。例如，應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，總結(jié)不同年代繪畫(huà)風(fēng)格，有助于確定壁畫(huà)的年代?！?/p>

　　朱宜萱也感到，敦煌文化保護(hù)傳承工作需要更多科研人員參與?；叵肫鸪跻?jiàn)莫高窟的情形，朱宜萱思緒萬(wàn)千。1963年至1971年，她作為國(guó)家測(cè)繪總局第一分局地形七隊(duì)隊(duì)員，在大西北的沙漠戈壁中進(jìn)行過(guò)外業(yè)測(cè)量。1964年，進(jìn)行航空攝影測(cè)量外業(yè)工作的她，騎著駱駝進(jìn)了敦煌。

　　“當(dāng)時(shí)莫高窟的保護(hù)剛起步，洞窟還沒(méi)有門(mén)，黑乎乎的，借著白天的光線才能看到一點(diǎn)壁畫(huà)，但是對(duì)我觸動(dòng)很大：敦煌學(xué)是巨大的知識(shí)寶庫(kù)，值得我們?nèi)パ芯亢捅Ｗo(hù)?！敝煲溯嬲f(shuō)。

　　多年的敦煌工作經(jīng)歷也給了黃先鋒這個(gè)“只懂技術(shù)的理科生”美的熏陶。他告訴記者，看了這么多次敦煌壁畫(huà)，現(xiàn)在自己也能賞析一幅繪畫(huà)作品了?！岸鼗捅诋?huà)里的色彩搭配、線條處理等，真的很美！”葉 子