|
洞窟壁畫、石刻儀仗、古跡遺址……借助現(xiàn)代空間信息技術(shù)，敦煌石窟、靖江王陵等眾多古跡的三維場景栩栩如生煥發(fā)青春，向公眾展現(xiàn)自己的新生命。日前，由武漢大學(xué)教授、中國科學(xué)院、中國工程院院士李德仁團隊承擔的“靖江王陵三維數(shù)字化系統(tǒng)”項目，在廣西桂林順利通過驗收。 此前，他亦主持了“數(shù)字敦煌”項目。“文物古跡永生”的背后，有怎樣的故事？未來，旅游者能如何與古跡互動？
李德仁院士團隊主要成員在莫高窟
文物的數(shù)字化保護仍有很長的路要走
三維數(shù)字化系統(tǒng)中的康僖王陵場景
3D打印栩栩如生 單反相機用于攝影測量 在參觀敦煌莫高窟時，旅游者會被要求不得使用相機拍照。但在數(shù)字遺產(chǎn)保護過程中，技術(shù)人士要通過激光掃描和攝影測量技術(shù)來為古跡“三維建模”。日前，李德仁院士團隊核心成員黃先鋒副教授在接受E天下記者專訪時表示，高精度的文物三維模型建立需要兩個技術(shù)相結(jié)合：激光掃描+攝影測量技術(shù)。激光掃描通過激光測量技術(shù)，能快速采集高精度的表面幾何模型數(shù)據(jù)，可以達到2mm精度，每秒鐘可以測得50萬點。攝影測量技術(shù)采集則通過數(shù)碼相機拍攝到的圖像信息和位置信息，來建立和激光掃描數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)，達到紋理映射的目的。 “激光掃描用來獲取空間結(jié)構(gòu)、幾何形狀，攝影測量則負責(zé)表面紋理材質(zhì)構(gòu)建。整個過程類似于，先做一個無顏色的白模型，然后用攝影測量技術(shù)圖案的顏色給貼上去。”黃先鋒透露，他們給莫高窟的壁畫攝影測量時，使用的是佳能Mark III數(shù)碼相機。“其實用智能手機也可以測量，但對于壁畫等來說精度不夠。” 他還解釋，敦煌石窟不讓旅游者拍照，并非完全不能拍照，主要是因為如果絕大部分的旅游者都拍照很容易損傷文物，而且容易造成估計數(shù)據(jù)流失。記者了解到，目前的數(shù)字化技術(shù)，尚不能對敦煌壁畫的每一層進行探測，而只能探測每幅壁畫的表層。 逼真度超九成 未來可“還建” “人眼來看，敦煌壁畫和靖江王陵三維模型，逼真程度跟人眼看到的一樣。”黃先鋒說，石窟寺的數(shù)字化古跡，可稱真實復(fù)制，雖然不敢說逼真程度100%，但超過95%。當然也有遺憾，一些館藏的文物，比如象牙雕、雕花等太精細，現(xiàn)有技術(shù)還無法像壁畫、陵墓一樣數(shù)字化“再現(xiàn)真實”。 如此逼真的三維模型，文物古跡能否因此重建？黃先鋒說，他對此充滿信心。“上世紀90年代香港志蓮靜苑重建，建筑木構(gòu)工藝與唐朝的一模一樣，完全不使用一顆釘子。”事實上，志蓮靜苑就是以敦煌莫高窟第172窟繪制的壁畫為藍本建造而成，其三維數(shù)字化信息，同樣由李德仁團隊核心成員朱宜萱教授小組完成。 在“靖江王陵三維數(shù)字化系統(tǒng)”項目中，李德仁團隊利用三維激光掃描、無人機低空遙感、計算機虛擬仿真等數(shù)字空間技術(shù)，完整而精確地記錄展現(xiàn)了靖江王陵的現(xiàn)狀。李德仁院士認為，文物不可能永生，而項目組利用現(xiàn)代空間信息技術(shù)，用數(shù)字化方式記錄文物現(xiàn)狀，讓文物在數(shù)字空間中永生。 記者獲悉，以原武大副校長、現(xiàn)深圳大學(xué)校長李清泉教授為首席專家的“973計劃”項目“文化遺產(chǎn)數(shù)字化保護的理論與方法”已在今年3月啟動。其中，文物如壁畫的顏色演變過程、色彩變化逼真復(fù)原等難題正在被攻克。“后人依靠數(shù)字化古跡的模型，完全可以‘復(fù)原’古跡。”黃先鋒說。 明年以3D電影呈現(xiàn) 身在廣州，點開網(wǎng)站，就能在千里之外觀看敦煌壁畫？不受時間、空間影響，隨時隨地就能“身處”莫高窟或靖江王陵？據(jù)悉，無論是“數(shù)字敦煌”還是“數(shù)字靖江王陵”，建成后目前仍主要是以學(xué)術(shù)的方式留存，尚未向旅游者開放。 黃先鋒表示，預(yù)計2014年，“數(shù)字敦煌”會通過3D電影向前來參觀的旅游者開放。而在靖江王陵，游客可以通過現(xiàn)場的顯示屏操作，查閱王陵的相關(guān)資料，不挪步地進入陵內(nèi)“參觀”。 然而，這一方式并不完美。“沒有沉浸感，虛擬化再好也不如身臨其境。比如，身處莫高窟現(xiàn)場，感受其整體氛圍，體會古人作畫的難度，這是數(shù)字化所無法傳遞的信息。”黃先鋒坦言，數(shù)字化系統(tǒng)如今也未網(wǎng)絡(luò)化，公眾無法通過網(wǎng)絡(luò)查閱。 據(jù)悉，國內(nèi)除武漢大學(xué)、深圳大學(xué)外，清華大學(xué)、浙江大學(xué)、北京理工大學(xué)等多個團隊均在進行文物古跡數(shù)字化保護的工作。 記者還了解到，國外科技人士同樣使用相關(guān)技術(shù)保護名畫《蒙娜麗莎》，以及進行文物鑒定等。“國內(nèi)的技術(shù)和實踐不比國外差。”黃先鋒透露，他們開發(fā)出一款名為ModelPainter的軟件，專門負責(zé)完成激光掃描模型和圖片之間的紋理關(guān)聯(lián)，能處理超大的幾何模型和超大的圖像。因此，工業(yè)化“生產(chǎn)”成為可能。也因為技術(shù)的優(yōu)勢，該團隊已走出國門，將技術(shù)用于印度、伊朗、印度尼西亞、德國等的古跡保護。 解讀： 什么是“數(shù)字敦煌” 李德仁院士為“數(shù)字敦煌”設(shè)想三個內(nèi)容和研究方向——虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實和交互現(xiàn)實。三維模型和場景可以認為是虛擬現(xiàn)實部分；軟件系統(tǒng)中對三維模型進行各種操作和分析，可以理解為是增強現(xiàn)實的工作。而交互現(xiàn)實部分，敦煌研究院和國內(nèi)外多個大學(xué)機構(gòu)合作，應(yīng)該也在逐步的推進這個設(shè)想，就是希望游客和虛擬數(shù)據(jù)之間可以有更多的交互。 相關(guān)鏈接： ModelPainter軟件 國人首創(chuàng) 據(jù)悉，目前，國內(nèi)外將相機拍攝的紋理關(guān)聯(lián)到激光掃描幾何模型的軟件幾乎沒有。ModelPainter軟件屬于中國科研人員首創(chuàng)。現(xiàn)在，主流的做法是利用一些建模軟件來處理，雖然這些軟件不能完全利用激光掃描數(shù)據(jù)的能力，但沒有選擇的情況下只能用這些軟件，如Maya、ZBrush等進行紋理關(guān)聯(lián)。 但是，這些軟件中建立的三維文物紋理有以下問題：（1）準確度無法保證，即：在把相片貼到模型的過程中，精度無法保證（文物的要求非常高，普通處理方式達不到要求）；（2）處理的數(shù)據(jù)量達不到要求：文物的建模要求能根據(jù)數(shù)據(jù)恢復(fù)真實場景，因此，數(shù)據(jù)的細節(jié)要求很高，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)量非常大，而現(xiàn)有的軟件基本上沒有處理大數(shù)據(jù)的能力（例如電影《阿凡達》里邊的模型看起來很真實，但是數(shù)據(jù)的細節(jié)卻達不到為文物古跡恢復(fù)實景的細節(jié)要求）。 (責(zé)任編輯：白雪松) |
