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数字化技术能否让文物“永生”?

gecimao 发表于 2019-04-26 06:59 | 查看: | 回复:

  上周最令人揪心的消息,莫过于有着800多年历史的巴黎圣母院遭遇大火。尽管内部重要文物被救出,但由于其主体建筑是木质结构,屋顶随着大火燃烧后崩落,闻名于世的玫瑰花窗在大火中被烧毁。唯一令人感到安慰的是,美国瓦萨大学艺术学院副教授安德鲁·塔隆在2015年完成了对巴黎圣母院的数字化扫描工作,巴黎圣母院有望按照数字化的3D模型进行“复原”。

  巴黎圣母院大火,也引起了国内文物保护单位和团体对文物数字化记录的关注和回应。为此,记者采访了多位专家,他们均表示:“再完备的信息记录,都不能替代文物本体,但文物数字化‘建档’依然迫在眉睫。”

  要重建巴黎圣母院,建筑图纸和参考依据在哪?不少网友称,在游戏《刺客信条:大革命》中,巴黎圣母院被还原得非常好——设计师Caroline Miousse花了整整两年才在游戏中做出比例为1:1的巴黎圣母院。但在专家看来,靠这个来作为修复巴黎圣母院的“图纸”显然是不够严谨的。

  浙江大学文化遗产研究院副教授刁常宇告诉记者,2018年的秋冬学期,浙大引进了哈佛大学的一门VR考古课程,其中Peter Der Manuelian教授就曾多次引用该游戏中精致的“金字塔场景”,“但是用考古学的观点来看,场景中有非常多的错误。”专注于文化遗产与计算机视觉的交叉学科领域研究工作的刁常宇说,“绝大部分游戏中的场景并不注重真实还原度,人为添加了很多变化,以利于游戏的展开或是场景的视觉美感。”

  “把文物进行数字化归档将为未来的探索提供可靠的资源。”刁常宇说:“目前的技术远称不上完美,但却是火灾后唯一的希望。而且数字化也是传承文物的一种方式,本质上和古人的印刷复制、在石板上雕刻是一样的。也许有一天我们能够发明更好的方法来替代数字化,可是今天不完美的技术仍然能够在当前的时间完成它当下的责任。”

  在专家眼里,比游戏更加真实的是用激光扫描记录的巴黎圣母院。最常被提及的就是安德鲁·塔隆的版本:扫描点囊括大教堂内外50多个地点,对细节进行多次扫描,收集了超10亿个数据点的激光扫描。事实上,激光扫描技术已被多次运用到全球各地的文物保护工作中。激光扫描仪主要由颜色相机和激光摄像头组成,将扫描仪放置到一个点位,就可以通过计算激光发射后打到障碍物返回所需的时间,从而测算空间的距离。

  扫描速度有多快?“相当于1秒100万点,也就是说1秒要计100万次,在很短的时间就可以扫描一遍整个文物。”武汉大学遥感国家重点实验室教授黄先锋说,这是之前用皮尺等测量工具所做不到的。从事文物数字化保护和三维建模研究工作十多年,黄先锋做过数字敦煌工作,初步解决了高精度石窟数字化的关键技术难题。

  “3D记录会成为未来重建重要的参考,因为它是准确的测量记录。”浙江大学文化遗产研究院副教授李志荣认为。李志荣致力探讨用考古学的方法调查古代建筑遗存的可行性和实施办法,正从事中国石窟寺考古中3D数字技术的理论、方法和应用研究。

  她所在的浙江大学文化遗产研究院曾与云冈石窟研究院合作,运用3D打印技术,实现了全球首次大体量、高精度的文物复制,将世界文化遗产云冈石窟第3窟西后室原真呈现。

  李志荣认为,数字化文物保护的本质,就是用数字化的技术方法对文物的信息进行全面永久的保护,使其对于本体的保护与研究可持续进行。

  在国内,做数字化最早的是作为世界遗产地的各大石窟寺。大足、云冈、敦煌、龙门、须弥山等,特别是敦煌和云冈,以及西藏阿里托林寺白殿的壁画记录等,数字化成果卓著。而在2017年,数字化扫描首次运用于故宫博物院的古建筑。

  当前,除了激光扫描技术之外,多图像三维建模技术、摄影测量技术等,已经全面使用于以古建筑为代表的文化遗产数字化领域。

  用遥感测绘技术,除了表面看得到的,还可以透视内部看不到的,黄先锋说,古人在修建石窟时,不同的人凭不同的感觉挖,打穿石窟也很常见,如果在窟与窟连接非常薄的地方加固,就要小心进行甚至不做任何操作。

  在黄先锋看来,文物遗产数字化还有一个重要的功能,就是形成大数据,与人工智能、物联网技术相结合,数据的积累和这些新技术的应用,将对文物保护起到非常巨大的改变。

  “箭扣长城风化严重,人也很难爬上城垛测量。”2018年下半年,武汉大学遥感国家重点实验室与多个团队合作,航拍了1万多张照片,通过计算机合成了长城的厘米级精度三维模型,把AI技术和三维模型结合,可识别出垛口上缺失的砖块数量,还可以精准地测量城垛上的裂缝有多长、有多宽,为后续的修复提供了直观的依据。

  文明是全息的,随着数字化技术的介入,使得记录精准保真的文物的“形、色”信息,也就是它精准的空间形态和其表面的颜色、质感等信息,成为可能。

  “这样记录的结果是,文物身上沉淀的故人创造它们、保护维护它们付出的智慧,都可以开口说话,被我们看见、认识。”李志荣说。这个观点与黄先锋不谋而合,“数字化能让我们全方位记录这些遗产,让文物在数字世界中永生,并得以借助互联网传播让更多人了解文明”。

  建筑是最复杂的文物,中国建筑被认为呈现了中国文化的全息,所以涉及面广泛。专家认为,中国的建筑是以群的形态存在的,中国的所有建筑遗产,都需要进行数字化保护:包括对建筑群所在的环境、建筑群的布局、单体建筑的结构内外、建筑功能需要的彩塑壁画等附属艺术、历代维护的碑刻记录等一应文物和信息进行数字化采集和记录。

  黄先锋说,文物数字化的最终目标是做出“文物实体对象的数字孪生”。文物的种类、材质非常多,其包含内容差异也非常大,每一种文物最适合的技术、方法,记录的内容等都有很大的差距,所以文物数字化涉及的技术领域非常广泛。

  目前在古建筑保护中已经成功运用了地质勘探、航拍、大地测绘、三维扫描、摄影测量、高光谱成像、X光成像、微距摄影、显微摄影以及多种物质成分无损分析技术。例如,浙江大学与云冈石窟研究院已经成功完成了云冈石窟第3窟的3D打印复制,目前正在进行第12窟的复制工作,而且3D打印复制的大型文物可以用于异地展示,突破了空间局限性。

  刁常宇表示,在具体操作上,当前有两个问题比较迫切,一是工作的自动化,提高效率,减少成本;二是记录的完整性和精度提升,以更多地记录文物中蕴含的信息。黄先锋对此也感到苦恼,“目前用于文物修复的技术非常少、设备非常贵,人才培养周期又太长,工作过程十分艰苦。”为此,黄先锋开发出了可以通过拍摄照片实现自动建模的云平台技术,大幅降低了文物三维数字化重建的技术复杂度和成本:让普通人随手一拍然后上传到平台上,能免费自动生成三维模型,也能达到实物复制或文创利用的要求,如武汉大学学生就用这个技术复制了包括“昭陵六骏”在内的多个塑像。随着越来越多的文物在自己的平台上建模,便汇聚成了一个文物数据库和文博知识库。目前,这个让普通照片“秒变3D”、人人可以参与的平台已获得数千万元投资。

  幸运的是,中国已开始大规模地使用数字化技术保护文物信息,建立全国各省总的数据库。这是国家文物局统一的部署安排。早在2018年4月,国家文物局发布《关于加强可移动文物预防性保护和数字化保护利用工作的通知》,明确了可移动文物预防性保护、数字化保护利用工作内容。“再完备的信息记录,都不能替代文物本体。”受访专家多次提及文物数字化“建档”迫在眉睫,这次灾难给我们的警醒是:一是保护文物本体永远是最重要的工作,二是对文物的数字化记录必须赶快进行。

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