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洞窟壁畫(huà)、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(chǎng)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(guó)科學(xué)院、中國(guó)工程院院士李德仁團(tuán)隊(duì)承擔(dān)的“靖江王陵三維數(shù)字化系統(tǒng)”項(xiàng)目，在廣西桂林順利通過(guò)驗(yàn)收。 此前，他亦主持了“數(shù)字敦煌”項(xiàng)目。“文物古跡永生”的背后，有怎樣的故事？未來(lái)，旅游者能如何與古跡互動(dòng)？
李德仁院士團(tuán)隊(duì)主要成員在莫高窟
文物的數(shù)字化保護(hù)仍有很長(zhǎng)的路要走
三維數(shù)字化系統(tǒng)中的康僖王陵場(chǎng)景
3D打印栩栩如生 單反相機(jī)用于攝影測(cè)量 在參觀敦煌莫高窟時(shí)，旅游者會(huì)被要求不得使用相機(jī)拍照。但在數(shù)字遺產(chǎn)保護(hù)過(guò)程中，技術(shù)人士要通過(guò)激光掃描和攝影測(cè)量技術(shù)來(lái)為古跡“三維建模”。日前，李德仁院士團(tuán)隊(duì)核心成員黃先鋒副教授在接受E天下記者專訪時(shí)表示，高精度的文物三維模型建立需要兩個(gè)技術(shù)相結(jié)合：激光掃描+攝影測(cè)量技術(shù)。激光掃描通過(guò)激光測(cè)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(dá)到2mm精度，每秒鐘可以測(cè)得50萬(wàn)點(diǎn)。攝影測(cè)量技術(shù)采集則通過(guò)數(shù)碼相機(jī)拍攝到的圖像信息和位置信息，來(lái)建立和激光掃描數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)，達(dá)到紋理映射的目的。 “激光掃描用來(lái)獲取空間結(jié)構(gòu)、幾何形狀，攝影測(cè)量則負(fù)責(zé)表面紋理材質(zhì)構(gòu)建。整個(gè)過(guò)程類似于，先做一個(gè)無(wú)顏色的白模型，然后用攝影測(cè)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(huà)攝影測(cè)量時(shí)，使用的是佳能Mark III數(shù)碼相機(jī)。“其實(shí)用智能手機(jī)也可以測(cè)量，但對(duì)于壁畫(huà)等來(lái)說(shuō)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?yàn)槿绻^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(jì)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(duì)敦煌壁畫(huà)的每一層進(jìn)行探測(cè)，而只能探測(cè)每幅壁畫(huà)的表層。 逼真度超九成 未來(lái)可“還建” “人眼來(lái)看，敦煌壁畫(huà)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(shuō)，石窟寺的數(shù)字化古跡，可稱真實(shí)復(fù)制，雖然不敢說(shuō)逼真程度100%，但超過(guò)95%。當(dāng)然也有遺憾，一些館藏的文物，比如象牙雕、雕花等太精細(xì)，現(xiàn)有技術(shù)還無(wú)法像壁畫(huà)、陵墓一樣數(shù)字化“再現(xiàn)真實(shí)”。 如此逼真的三維模型，文物古跡能否因此重建？黃先鋒說(shuō)，他對(duì)此充滿信心。“上世紀(jì)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(shí)上，志蓮靜苑就是以敦煌莫高窟第172窟繪制的壁畫(huà)為藍(lán)本建造而成，其三維數(shù)字化信息，同樣由李德仁團(tuán)隊(duì)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(xiàng)目中，李德仁團(tuán)隊(duì)利用三維激光掃描、無(wú)人機(jī)低空遙感、計(jì)算機(jī)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(rèn)為，文物不可能永生，而項(xiàng)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(zhǎng)、現(xiàn)深圳大學(xué)校長(zhǎng)李清泉教授為首席專家的“973計(jì)劃”項(xiàng)目“文化遺產(chǎn)數(shù)字化保護(hù)的理論與方法”已在今年3月啟動(dòng)。其中，文物如壁畫(huà)的顏色演變過(guò)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(shuō)。 明年以3D電影呈現(xiàn) 身在廣州，點(diǎn)開(kāi)網(wǎng)站，就能在千里之外觀看敦煌壁畫(huà)？不受時(shí)間、空間影響，隨時(shí)隨地就能“身處”莫高窟或靖江王陵？據(jù)悉，無(wú)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(kāi)放。 黃先鋒表示，預(yù)計(jì)2014年，“數(shù)字敦煌”會(huì)通過(guò)3D電影向前來(lái)參觀的旅游者開(kāi)放。而在靖江王陵，游客可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的顯示屏操作，查閱王陵的相關(guān)資料，不挪步地進(jìn)入陵內(nèi)“參觀”。 然而，這一方式并不完美。“沒(méi)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(chǎng)，感受其整體氛圍，體會(huì)古人作畫(huà)的難度，這是數(shù)字化所無(wú)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(wú)法通過(guò)網(wǎng)絡(luò)查閱。 據(jù)悉，國(guó)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(gè)團(tuán)隊(duì)均在進(jìn)行文物古跡數(shù)字化保護(hù)的工作。 記者還了解到，國(guó)外科技人士同樣使用相關(guān)技術(shù)保護(hù)名畫(huà)《蒙娜麗莎》，以及進(jìn)行文物鑒定等。“國(guó)內(nèi)的技術(shù)和實(shí)踐不比國(guó)外差。”黃先鋒透露，他們開(kāi)發(fā)出一款名為ModelPainter的軟件，專門(mén)負(fù)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?yàn)榧夹g(shù)的優(yōu)勢(shì)，該團(tuán)隊(duì)已走出國(guó)門(mén)，將技術(shù)用于印度、伊朗、印度尼西亞、德國(guó)等的古跡保護(hù)。 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(gè)內(nèi)容和研究方向——虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和交互現(xiàn)實(shí)。三維模型和場(chǎng)景可以認(rèn)為是虛擬現(xiàn)實(shí)部分；軟件系統(tǒng)中對(duì)三維模型進(jìn)行各種操作和分析，可以理解為是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的工作。而交互現(xiàn)實(shí)部分，敦煌研究院和國(guó)內(nèi)外多個(gè)大學(xué)機(jī)構(gòu)合作，應(yīng)該也在逐步的推進(jìn)這個(gè)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(guó)人首創(chuàng) 據(jù)悉，目前，國(guó)內(nèi)外將相機(jī)拍攝的紋理關(guān)聯(lián)到激光掃描幾何模型的軟件幾乎沒(méi)有。ModelPainter軟件屬于中國(guó)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(lái)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(méi)有選擇的情況下只能用這些軟件，如Maya、ZBrush等進(jìn)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(wèn)題：（1）準(zhǔn)確度無(wú)法保證，即：在把相片貼到模型的過(guò)程中，精度無(wú)法保證（文物的要求非常高，普通處理方式達(dá)不到要求）；（2）處理的數(shù)據(jù)量達(dá)不到要求：文物的建模要求能根據(jù)數(shù)據(jù)恢復(fù)真實(shí)場(chǎng)景，因此，數(shù)據(jù)的細(xì)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(méi)有處理大數(shù)據(jù)的能力（例如電影《阿凡達(dá)》里邊的模型看起來(lái)很真實(shí)，但是數(shù)據(jù)的細(xì)節(jié)卻達(dá)不到為文物古跡恢復(fù)實(shí)景的細(xì)節(jié)要求）。 (責(zé)任編輯：白雪松) |
