“瑞像九尋驚巨塑，飛天萬態(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)時間最長、內(nèi)容最豐富、保存最完整的藝術(shù)寶庫，是世界文明長河中的一顆璀璨明珠，也是研究中國古代各民族政治、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圖像……“窟內(nèi)文物窟外看”的實現(xiàn)，離不開科研人員數(shù)十年的接續(xù)攻關(guān)。本報采訪了參與數(shù)字敦煌項目的部分武漢大學(xué)研究人員，聽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”來武漢了！最近一段時間，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“萬里千年——敦煌石窟考古特展”，正在武漢大學(xué)萬林藝術(shù)博物館展出。外交部發(fā)言人趙立堅發(fā)布微博點贊：“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。”

　　走進(jìn)萬林藝術(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)場館內(nèi)，再組合成一尊完整佛像。展出時，整個佛身嚴(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、著名測繪專家李德仁。

　　“記得我和敦煌研究院名譽(yù)院長樊錦詩初次見面時，她跟我說：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?！崩畹氯试菏扛嬖V記者，自己和敦煌的緣分，從一場文化遺產(chǎn)的保護(hù)接力開始。

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

　　“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?，F(xiàn)場的文物不能碰，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，“借助人工智能、增強(qiáng)現(xiàn)實，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’科研，壁畫上動不了的‘飛天’，在元宇宙里可以盡情歌舞。”

　　保護(hù)迫在眉睫

　　敦煌作為中國通向西域的重要門戶，古代中國文明同來自古印度、古希臘、古波斯等不同國家和地區(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，造就了獨具特色的敦煌文化和絲路精神。

　　每一個去過莫高窟的人，都會贊嘆它的精美。但是，石窟寺看起來堅如磐石，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。

　　樊錦詩在《我心歸處是敦煌》一書中介紹，目前，莫高窟壁畫病害主要有空鼓、起甲、酥堿三種。

　　畫工繪制壁畫之前，要用泥土混合碎麥秸，然后涂抹在巖壁上作為壁畫的泥質(zhì)地仗層。隋唐以前大都直接在地仗層上作畫，自隋唐開始，畫工會在地仗層上再抹上一層薄如蛋殼的白灰，經(jīng)過打磨后才可以作為壁畫的底色。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來，形成了壁畫與巖體之間的空隙，這便是空鼓。一旦遭遇地震或大風(fēng)，壁畫很容易整體脫落，掉至地面就會“粉身碎骨”，很難修復(fù)。

　　起甲的表現(xiàn)形式是壁畫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。翹起來的龜裂層，時間長了就會脫落。久而久之只剩下壁畫的泥層，嚴(yán)重的還會導(dǎo)致壁畫消失。

　　壁畫的酥堿病害，被稱為壁畫的“癌癥”，其現(xiàn)象是壁畫地仗泥層黏結(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，崖體及壁畫地仗層中大量的硫酸鈉和氯化鈉活動遷移，聚積在壁畫地仗層和顏料層中，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，敦煌地區(qū)氣候變化，濕度上升、降雨量增加、河道漲水，都不利于壁畫保存，游客參觀時呼出的二氧化碳也會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，對壁畫造成影響，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。志蓮凈苑是一個仿唐木構(gòu)佛寺建筑群，以敦煌莫高窟第172窟壁畫為藍(lán)本建造而成。朱宜萱帶領(lǐng)團(tuán)隊對它的每個構(gòu)件進(jìn)行了數(shù)字化處理，在計算機(jī)中再建了一座三維動態(tài)數(shù)字化志蓮凈苑，通過虛擬漫游系統(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，見到了樊錦詩。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)代攝影測量與遙感技術(shù)，對敦煌莫高窟進(jìn)行三維數(shù)字重建，在計算機(jī)上建立一個立體敦煌。

　　多年辛苦攻關(guān)

　　很快，武漢大學(xué)測繪遙感信息工程國家重點實驗室和朱宜萱教授團(tuán)隊開始了莫高窟整體測繪數(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試對象進(jìn)行測試掃描，掃描儀精度低、速度慢，效果很不好。經(jīng)過構(gòu)網(wǎng)、拼接、去噪等技術(shù)處理，數(shù)據(jù)質(zhì)量依然不高。

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

　　“壁畫、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，總是對不準(zhǔn)。”一周后，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先鋒第三次來到莫高窟。這一次，團(tuán)隊中還有一名成員，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。黃先鋒決定棄用國外的商業(yè)軟件，打造一款有自主知識產(chǎn)權(quán)的自主紋理映射軟件。

　　那段時間，團(tuán)隊白天在石窟內(nèi)采集數(shù)據(jù)，晚上繼續(xù)回到出租房開發(fā)軟件、研究技術(shù)。為表決心，他們在敦煌市區(qū)找了家路邊理發(fā)店，一人花10元錢剪了個光頭，笑稱：“不完成任務(wù)，就別想著回去！”

　　就這樣，張帆寫代碼，黃先鋒做算法設(shè)計，有時候白天采集數(shù)據(jù)，晚上寫程序，經(jīng)常連續(xù)工作30個小時。三個月后，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)隊開始攻堅莫高窟窟內(nèi)外全方位數(shù)字檔案，動用機(jī)載激光掃描、地面激光掃描、攝影測量、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。有時剛打開盒飯，一陣風(fēng)沙襲來，飯菜里全是沙。戶外作業(yè)高溫暴曬，窟內(nèi)又很陰冷，長時間在窟內(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，莫高窟的空中、中距、近距和微距數(shù)據(jù)全部獲得?！斑^去沒有全貌3D數(shù)據(jù)，無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，黃先鋒去敦煌的次數(shù)超過50次，累計待了一年以上。回憶起那段歲月，黃先鋒向記者感嘆：“當(dāng)時真是立下了‘不做好項目終不還’的決心，當(dāng)然，這里邊離不開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)場親自登上20多米的高臺，進(jìn)行立體攝影測量；80多歲的李德仁院士，依舊常年奔波在外，為團(tuán)隊爭取科研資料和經(jīng)費，團(tuán)隊成員們不辭辛勞，黃先鋒動情地說，“我們希望做的，就是通過數(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。在實地參觀莫高窟之前，觀眾在這里觀賞《千年莫高》《夢幻佛宮》兩部高清電影，與千年前的匠人進(jìn)行一場跨越時空的對話。

　　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)也開啟“攝影測量+自動建模”的新模式。

　　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，我們還做了崖體形變測量、壁畫色彩還原等。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。”李德仁院士介紹，“未來，我們還要繼續(xù)研究。例如，應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，總結(jié)不同年代繪畫風(fēng)格，有助于確定壁畫的年代?！?/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?；叵肫鸪跻娔呖叩那樾危煲溯嫠季w萬千。1963年至1971年，她作為國家測繪總局第一分局地形七隊隊員，在大西北的沙漠戈壁中進(jìn)行過外業(yè)測量。1964年，進(jìn)行航空攝影測量外業(yè)工作的她，騎著駱駝進(jìn)了敦煌。

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

　　多年的敦煌工作經(jīng)歷也給了黃先鋒這個“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，現(xiàn)在自己也能賞析一幅繪畫作品了?！岸鼗捅诋嬂锏纳蚀钆?、線條處理等，真的很美！”葉 子