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深读丨巴黎圣母院大火让人神伤 数字化保护与时间赛跑 

2019-04-18 18:43 |浙江新闻客户端 |记者 曾福泉

巴黎圣母院的大火,让世界心碎神伤。这种感同身受的痛惜之情再一次让我们明白,文物之殇,就是文明之痛。每一件传世瑰宝的逝去,都是在全人类的精神世界中剥下一块碎片。

此刻,大文豪雨果在不朽名著《巴黎圣母院》里发出的疾呼,尤显振聋发聩:不管建筑艺术的将来如何,在我们期待着新的纪念性建筑的时候,还是把古老的纪念性建筑保存下来吧!

如何让传世文物保持当下的姿态继续在历史长河中前行,使将来的人们仍然能与今天的我们一样,追思先民创造的灿烂文明?

考古工作者告诉我们:利用现代科技为文物建立数字档案,能让文物在二进制的世界中获得永生。巴黎圣母院此前即经过充分的数字化采集。今天,我们应能格外体认这项工作的重大价值和深远意义。

巴黎圣母院的劫难还提出了警醒:记录保存文物原真数据是在与时间赛跑,亟须更多专业力量投入,在一切变得太迟之前——让历经千年的容颜永驻。

银器文物的数字化成果。

文化遗产

幸有数字档案

“所有我们今天得见的文物都是劫后余生。”浙江大学文化遗产研究院,一座竹林掩映的小楼里,浙大文物数字化团队李志荣副教授翻看着巴黎圣母院大火的新闻报道,心情沉重。

“抛开其他种种破坏不谈,还有一项最终的不可抗力:时间。不仅文物的本体受到威胁,其承载的信息也时时发生变化。”李志荣说,“如果我们不去记录,可能文物在下一秒就会永远消失。”

这让人难以接受,却是事实。多少代人习惯了看到巴黎圣母院矗立在塞纳河畔,她安然经历了两次世界大战,却在一个普通平静的下午陷于大火。那高高耸立的尖塔,在人们心目中似乎从来就在那里、并且永远会在那里的,竟在忽然间轰然倒塌。

令人感到慰藉的是,巴黎圣母院已经有了一份堪称精确可靠的数字档案,将在未来的重建中发挥不可替代的作用。

安德鲁·塔隆团队一项成果:一处法国中世纪建筑的彩色三维点云。图源美国瓦萨学院塔隆教授个人网页。

美国瓦萨学院的历史学者安德鲁·塔隆,花费数年时间对这座中世纪哥特式建筑实施激光三维扫描,用先进的科技手段探索8个世纪以来时光蕴藏的秘密。他得到了超过10亿个数据点,形成所谓“三维点云数据”,这帮助他搭建起巴黎圣母院初步的三维模型——仔细看的话,会发现这个模型还是由一个个不连续的点构成的。他还从多个角度拍摄了大量巴黎圣母院的高清照片,获得全景浏览数据和单张的建筑细节图版。

塔隆于2018年底去世,在瓦萨学院他的个人网页上,可查阅到巴黎圣母院数字化工作的阶段性成果。这项未竟的事业,在李志荣和同事们中间引发了源自同道者的共鸣。

浙大文物数字化工程师欧阳盼仔细查看了塔隆的工作,认为其总体思路和实施方法都与浙大团队非常类似。2018年,浙大和山西文博集团合作,完成了对山西省一处元代建筑群——广胜寺水神庙的数字化采集,正是采用三维激光扫描和多图像三维重建相结合的技术方案。目前,这座在14世纪早期建成的古代庙宇所包含的大量数据正在进行后期处理,以期得到最终的彩色精细三维模型。

浙大文物数字化团队与敦煌研究院合作,按1:1的比例尺寸精确复制了莫高窟第220窟。

近10年来,沿着中国文化边疆和陆、海丝绸之路的主要站点,浙大文物数字化团队与遍布全国的合作者们已经完成了数以百计的项目。敦煌莫高窟第220窟在浙大按1∶1的比例尺寸重建,初唐精美雕像和壁画的色彩与质感精确还原。云冈石窟10米高的坐佛按原比例高精度3D打印,“走出”山西,在青岛落户。青藏高原深处古代寺庙的珍贵壁画,原真采集、在江南重现,千年前的笔触纤毫毕见。脆弱不堪的泉州出水宋船,第一次有了全真三维模型,在数字世界中再度“扬帆出海”……所有这些文物,都是人类文明不可割舍的珍宝。

“凭借自主研发、不断升级的文物数字技术,我们让更多的文物‘活起来’。”浙大文化遗产研究院院长曹锦炎教授表示,浙大文物数字化团队多年来开展的工作,正是为中国文化遗产建立数字档案,为中国乃至世界文明史保存和贡献数字时代卓越的地方知识和文化记忆。

浙大文物数字化团队工作场景。

先进科技

引发考古新探索

“在很长一段时间里,我们用来测量描绘中世纪建筑的,仍然是中世纪的工具:铅垂、绳子、尺子、铅笔。”塔隆谈及激光扫描巴黎圣母院时说的这番话并非调侃之语,而是道出了考古工作面对的一个急迫问题:先进技术的缺席,正在妨碍我们获得可靠的成果。

“把浙大实力雄厚的数字信息技术引入考古工作,使我们对文物的数字化记录达到了最高标准,即可复原的水平。”李志荣说。在更广阔的视野中,与理工学科的交叉融合,也是文科发展的新探索。

新技术带来了新发现。对文物的数字化记录,成为一种深刻的学术工作,能够弥补错漏,启迪新知。

山西水神庙彩塑的文物数字化成果,探索制定文物数字化标准。

在山西水神庙,浙大数字化团队不仅用激光扫描精确捕获古建筑的结构,对寺庙中的雕像、壁画也一一周密记录。“用多光谱探测水神庙应王殿内一处壁画时,我们惊喜地发现现有图层下藏着年代更为久远的笔触,显然这里经过历朝画师的修复。”欧阳盼说,这层层涂抹的壁画,既向今人诉说水神庙漫长历史中此前不为人知的故事,也为艺术史研究提供了全新的材料。

重建一块刻有百余字的古代石碑,如何真实地还原每一道刻痕的纹理,成为困扰考古学家的难题。靠人工,一位熟练的专家尝试了近两个月,仍无法完美地实现。而采用浙大研发的高精度纹理自动映射技术,软件通过分析大量高清图片,自动在数以亿计的像素中选中最优的一块,映射回这些像素原本的位置上去,两个小时就完成了准确重建。山东青州龙兴寺佛像石雕繁复的纹理,泉州宋船每一片木板的纹路,都以这种方法完美实现了三维重建。

浙大文物数字化团队3D打印复制云冈石窟。浙江大学文化遗产研究院供图。

位于青岛的云冈石窟复制模型,由842块3D打印部件拼装、填充、拼缝处理而成,最终效果让人用肉眼无法分辨出这是真石窟还是复制品。打印这些部件,20台3D打印机用0.4毫米粗的“画笔”,昼夜不停“画”了6个月。置身复制窟中,即使触摸着岩壁与雕像,强烈的砂砾感也给人原真的触觉,如果手势重一些,还会有几粒沙子粘到手指,像极了石窟寺被风化的痕迹。这是浙大团队专门研发的喷漆材料,呈现了逼真的黄砂岩质感。

“在考古工作中引入先进的科学技术来代替手工操作,不只是因为这样速度快,更重要的是,计算机技术能达到人力难以企及的精确度。”浙大文物数字化团队计算机专家刁常宇副教授说,“我们总是在追求原真记录文物本身。在‘求真’这一目标上,给自己定的是最高标准。”

守护文脉

文化传统绵延不绝

抢救文物信息,传承文化遗产,绝非是等到文物蒙受大难后才幡然醒悟的举动。在迅猛的现代化进程中,我们必须做出明确的选择:守护传统,存续文脉。

浙大积极担起文化传承这一大学的重要使命:2008年组建了文物与博物馆学系,2009年决定筹建艺术与考古博物馆,2010年建立文化遗产研究院……

这一系列前瞻性布局的重要价值如今日益凸显。仅在2018年,浙大文物数字化团队就完成了十余个项目:浙江省档案馆参事室全部馆藏文书、馆藏的数字化,为其建立了档案数据库,是1949年前后至今浙江历史档案的珍存和再现;成都市90%壁画的数字化保存工作,为各种濒危壁画建立了可靠的数字档案;西安碑林博物馆19件套(193件)国宝级碑刻的数字化,采集了目前数字化工作中级别最高的数据……“一年新增数据量达到60T,相当于收录了6座博物馆。”李志荣说。

扫描丝绸文物。

雨果在《巴黎圣母院》里曾提出一个深刻的命题:“这个将毁灭那个。”他指的是印刷术将使建筑彻底丧失作为文化载体的功能。今天,在印刷术之后,人类又发明了数字信息技术。新技术不仅没有带来毁灭,反而使收藏在禁宫里的文物、陈列在广阔大地上的遗产、书写在古籍里的文字获得了全新的储存和传播方式,传统文化的丰厚给养注入了更多人心中。

专家表示,文物数字化现在已成为文物保护的一项基础性工作,亟需加快推广专业方法,制定专业标准,培养专业人才,系统性地提升文化遗产数据库的建设和文物数据的共享利用。据了解,在山西水神庙的工作中,浙大团队开展大量试验,以验证、完善古建筑、彩塑、壁画等文物数字化的系列标准,成果将于近期发布。

“让1000年后的人仍然可以通过我们记录的图像、色彩、造型、材质来了解那些曾经生活过的人们,获知他们的日常生活和心灵世界。”李志荣说,“这就是我们对于这项工作的希望。”

李志荣(左)和刁常宇在莫高窟复制窟内。

【浙江新闻+】

浙大文物数字化团队近年来的代表性工作

云冈石窟数字化

山西大同云冈石窟开凿于北魏时期,距今已1500余年,是世界文化遗产。2017年12月16日,云冈石窟第3窟西后室原比例三维打印复制项目在青岛揭幕。浙江大学与云冈石窟研究院联合攻关,首次使用3D打印技术实现的大体量文物复制,复制窟整体长17.9米,宽13.6米,高10米。

浙江大学文化遗产研究院文物数字化团队采用的三维激光扫描技术和多图像三维重建技术相结合的技术方法,三维采样点间距小于2毫米,整体三维重建误差小于5毫米,纹理图像采样分辨率达到了150DPI,实现了文物的三维数字化高保真采集与处理。项目中首次将3D打印应用于大体量文物复制工程,3D打印共计分为842块,使用了20台大型3D打印设备同步加工制作,历时一年。该石窟的成功复制,标志着中国大型石质文物3D打印技术,在材料强度、分块拼接和工程安装方面取得突破。

该项目的落地标志着中国大型石质文物的数字化全息高保真记录已达到复原水平。

凭借数字化技术,西藏托林寺古代壁画在江南原真重现。浙江大学文化遗产研究院供图。

西藏托林寺白殿数字化

托林寺坐落于西藏自治区阿里地区扎达县城西北的象泉河畔,始建于北宋时期,是古格王国(公元10到17世纪)在阿里地区建造的第一座佛寺。白殿是托林寺保存较完好的殿堂之一,白殿壁画内容丰富、技艺精湛。

2015年7月浙大文物数字化团队完成托林寺白殿壁画数字化采集工作,完整记录了白殿的壁画、建筑及彩塑数字化信息。同年出版了图书作品《阿里壁画:托林寺白殿》。本书获2016年第九届上海印刷大奖“全场大奖”,2016年美国第67届印制大奖 Premier Print Award 优异奖,2017年第四届中国出版政府奖提名奖。数字化壁画成果参加深圳文博会获一致好评。

须弥山考古数字化

须弥山石窟位于宁夏回族自治区固原市原州区西北的须弥山上,是一批开凿于北朝至唐代的石窟的总称,部分石窟被开凿于明清时期。

浙江大学文化遗产研究院与宁夏文物考古研究所自 2012 年起联合开展须弥山石窟考古工作,至今已经完成了圆光寺、子孙宫、相国寺共三期工作。各洞窟采用多图像三维重建技术进行数字化扫描测量,重建洞窟高保真模型,然后按石窟寺考古记录遗迹需要,输出正射影像图,绘制考古线图。3D 数字技术引入石窟寺考古之后,对传统的石窟寺考古报告编写、出版起到有力支撑作用,为石窟考古调查工作提供了新的模式。

山东青州龙兴寺佛像的数字化成果。浙江大学文化遗产研究院供图。

山东省青州市博物馆龙兴寺佛像精品数字化陈列

青州龙兴寺窖藏佛教造像,1996 年被评为“全国考古十大发现”和“二十世纪中国百项考古大发现”,具有珍贵的历史价值和艺术价值。浙大数字化团队运用 360 度HDR 全景、三维建模、高清摄影等多种数字化手段,采集了55件套文物的高保真数据,建立虚实结合的实地展览、基于 WEB 的虚拟展览、基于 APP 的文化专题展览和面向专家学者的专业资源库系统。通过数字化工作,为考古制图提供支撑,同时,把考古线图无法完全表达的全方位信息准确表达出来。弥补了青州博物馆地域偏僻、文物脆弱不适合大量外展的缺陷,将更丰富、更全面、更保真的数字资源通过多种形式传达给不同类型的用户。

杭州闸口白塔的数字化成果。浙江大学文化遗产研究院供图。

杭州闸口白塔数字化考古

闸口白塔石塔自上世纪三十年代被“中国营造学社”梁思成先生调查以来,举世驰名,被公认为中国现存仿木结构楼阁式塔中仿木程度最高、制作最精良的一座。

浙大文化遗产院于 2013 年对闸口白塔进行了全面的科学记录和数字化重建,最大限度地抢救和记录白塔本体及其反映的历史、选址、营建、石作、造像、修缮、现状、病害等全面信息,并完成了 1:10 比例的白塔三维打印复制品,制作了时长约 15 分钟的三维动画宣传片。

浙大文物数字化团队采集泉州宋船数据。浙江大学文化遗产研究院供图。

泉州湾宋代海船三维数字化项目

泉州湾宋代海船 1974年出土于福建省泉州市东郊的后渚港区,是我国考古发现的体量较大、年代较早且保存相对完整的古代沉船,被英国著名科学史专家李约瑟博士誉为“中国自然科学最重要的发现之一”,为联合国教科文组织将泉州认定为“海上丝绸之路”起点,提供了重要的物证。

团队2016年实施了泉州海船三维数字化工作,克服船体体型巨大(残长 24.20 米,宽 9.15 米;复原后长 34 米,宽11米)、本体脆弱性、非接触性、船底支架区域遮挡等困难,建立了全方位、高精度、高分辨率的彩色三维模型,为解决文物保护与利用之间的矛盾提供了重要支持。

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