文物古跡的數字化闡釋與公眾傳播

李陽

摘? ? 要：本文系浙江省文旅廳2018年度廳級文化科研項目《虛擬現實（VR）技術在文物古跡數字化修復及展示中的應用研究——以全國重點文保單位天龍寺造像為例》研究成果

關鍵詞：文物古跡;數字化;公眾傳播

一、天龍寺摩崖造像的現狀與困境

杭州是十世紀以后中國佛教及其藝術的中心之一，保存著內容豐富的佛教石窟與摩崖造像。天龍寺造像與慈云嶺造像、煙霞洞造像共同組成了西湖南山造像，憑借著外觀雅致，雕刻細膩，神態飽滿等特點，是五代吳越國佛教造像中的杰出代表，頗具江南獨特的氣息。這些造像承襲了唐代北方石窟藝術歷史風格，在中國石窟造像上擁有特殊地位。天龍寺造像于1986年4月23日被杭州市人民政府公布為第一批市級文物保護單位。2006年5月25日，以西湖南山造像名義被國務院公布為第六批全國重點文物保護單位。

目前很大一部分的石窟造像隨著時間的流逝已經開始逐漸自然老化，還有一部分石窟造像因為人類的貪念和毀滅心理被破壞了完整性，留下了很難看的印記。這些危害不單單只是傷害了石窟造像內容，更大程度上是對這類藝術品傳承的一種毀滅。

傳統的文化產物學派人士通常是利用科學的方法保護摩崖造像實體免受損害，借助工程上的地址分析技術和實時檢測手段，增加了石窟結構的固定性;另一方面他們不斷地探尋摩崖造像出現被損傷的根本原因和潛在危機，利用物理方法對摩崖造像進行還原。可是摩崖造像作為一種藝術的傳承，它已然已經擁有了自身的固有屬性，從古痕跡的角度來說，必須秉持著高度遵循造像真實性的理念來進行修復工作，因此大多數的實體還原技術并不能很好地緩解摩崖造像所遭受到的創傷，也不能還原出原有造像藝術內容。

在數字化領域對摩崖造像類文物古跡進行保護和復原，可以突破時間和空間的限制，是文物古跡得以“再生”和“永生”的重要途徑。這些年以來，互聯網高度發達帶來了計算機整體水平和操作技術的上升，信息化、數字化開始慢慢被提上了人們生活的必需屬性。在石窟造像藝術品領域，數字化更是帶來了前所未有的便捷和實用性，人們開始著手于通過信息化技術，計算機智能化對一些珍貴文物、古董、歷史名跡進行保護、數據記錄、宣傳和繼承。其中運用了很多計算機專業技術，例如數字影像、算法模擬、VR技術、智能化信息交互平臺、互聯網社群傳播等等。通過把數字化的理念融入到石窟造像這種珍貴藝術品中，給文物古跡的復原和傳承帶來了嶄新的活力。

二、現有的摩崖造像數字化復原方法

摩崖造像作為一類受損嚴重的文物類保護單位，目前已經開始基于信息化一體的三維空間來存儲信息，并完整地展開其藝術特性，現有的技術大多通過計算機領域中的圖形學分支、數字圖像采集和分析方法，著重與摩崖造像的實體化紋理進行修復工作。利用現有的數字化技術手段，完成了客觀的實際紋理修復工作，取得了階段性的勝利。

國內外的文保護單位已經開展了基于信息化技術對摩崖造像的修復工作，目前主要通過研發對于摩崖造像的修復軟件，通過計算機技術對摩崖造像進行修復工作。浙江大學的潘云鶴教授等致力于文物古跡保護的學者嘗試通過計算機模擬技術，模擬出摩崖造像的細膩化模型。也稱作基于計算機輔助生成模型圖，這種方法是通過對計算機設定指令，并自動獲取輸入的摩崖造像各類關鍵數據信息，通過人際一體化的集成環境下的交互技術開始進行細節上的修復工作。這類方法通常被用于修復一些線條被損害較低的摩崖造像。另一方面中國另外一部分致力于保護造像藝術文化的學者們研發出一種演變模擬技術，通過對摩崖造像屬性的深刻了解，與現有的保存程度較高的摩崖造像進行模擬實驗，對比分析兩者固有屬性的差異，并通過這類保存程度較高的摩崖造像作為實際對照物，進行摩崖造像修復工作。最后還有一部分學者致力于利用MAYA方法進行摩崖造像的修復工作，通過MAYA軟件程序對摩崖造像進行修復工作也是一種可行性較高的辦法。根據模擬修復的結果可以作為參照，在實際摩崖造像修復時提出關鍵性意見。國外一些研究人員采用了一種自動化監測摩崖造像上是否存在裂痕并通過相關材料自動化進行填補，這類方法通常使用在統一化雕刻的一類摩崖造像上，如果遇到一些造型變化頻繁的摩崖造像就會顯得十分乏力。

三、交互式破損摩崖造像數字化復原研究

通過上述文章中的一些技術可行性分析和實際情況的權衡，筆者最終采用了傾斜攝影技術進行摩崖造像信息化修復工作的數據信息收集手段，基于一種利用計算機的人機交互模式，全方面展開對摩崖造像可視化的建設，并通過用戶調研、需求分析、數據準備、核心理論、系統設計、用戶實驗等幾個角度，著手于解密用戶調研、需求分析、數據準備、核心理論、系統設計、用戶實驗等幾個角度修復的核心原理。最終為一種智能化的摩崖造像信息采集修復實施修復系統打好了厚實的基礎。

（一）用戶定位和用戶需求

本次設計始終堅持以用戶為核心，首先進行用戶群體的需求調研工作，并及時總結整理出這種系統需要實現的幾種功能模塊，再經過一系列的軟件測試緩解和體驗報告收集來進行設計過程的優化工作。

通過信息化、數字形式的摩崖造像修復成果實際上可以看做為實體摩崖造像修復工作提供的模擬數據，起到了良好的參考作用。目前，基于目前的科技發展仍無法實現完整性的可觸摸程度上的實體摩崖造像內容修復工作。因此在開展實體摩崖造像修復工作之前，就必須通過模擬的形式，進行模擬修復實驗，這并不是無效工作，反之這是一項開展實體修復工作前的必須工序。

（二）數字化復原理論與數據準備

本次設計的交互式摩崖造像數字化復原系統通過輸入一些資料記載上的經典損壞摩崖造像的數據記錄，第一步進行數據輸入并搭建摩崖造像模擬化模型，第二步開始展開對摩崖造像的結構分割和模型優化處理，并按分割成形后劃分對應區域，第三步采取使用損害標記算法，針對摩崖造像一些出現問題的區域進行標記，這種標記手段實際上是基于智能化計算機人機交互展開的，標記接收后進行損壞區域的劃分，第四步利用交互式填補的技術對上一步驟中損壞區域進行信息數據的填補，這里的填補通常是針對一些摩崖造像實體紋理信息的填補，最后一步把填補結束的摩崖造像模擬模型結構輸出，這里的輸出模型必須滿足摩崖造像實體修復工作的一些關鍵性技術指標。

（三）系統原型設計

參考本次論文中設計的一種數字化摩崖造像修復的知識體系，同時融入了針對用戶群體和典型藝術保護單位的需求調研材料，并最終整理出可行性報告。在這次的系統設計上，采取了基于實際模型處理的設計理念，其中含有界面設計、交互設計和程序設計。本次系統設計主要設計了三種交互形式：

3.1圖像分割：這種交互形式通過一種計算機領域內常用到的自動分割化圖形、圖像算法，采用數據化形態下的模擬數據模型數據信息對石窟藝術草圖進行第一次操作。后續反饋中，如果出現了問題，可以在問題的基礎上展開新的交互形式下的設計優化工作。從圖像分割交互形式下的計算機主頁面和第一次分析測試成果數據中不難發現，第一次步驟下的算法會進行自動化圖像分割操作，這樣會導致摩崖造像圖像演變為多個帶有視覺形態的的細化領域。可是大部分原定于同一類視覺部分下的子區域并沒有實現自動化分類。從實際角度來說，像造像的上身部位中的臉部和手臂 ，還有部分區域理論上應該會自動化分類但是尚未全部分類。這個時候可以考慮采取區域合并（拆分）的手法來實現對上述問題的解決。并最終達到修復工程優化設計的愿望。

3.2破損標注：通常都是利用人為行為進行人工輔助，通過把摩崖造像中的一部分受各種因素遭到破壞的部分和區域標記出來。根據上面提到的因為摩崖造像的損害形式較復雜、受損程度比較嚴重，同時由于摩崖造像本身繁瑣的構造，自動化測試的手段沒有辦法檢測出受損傷的地方，為此特意考慮了一種交互式技術開展半自動化標注。

3.3內容填充：針對摩崖造像的智能化數字修復技術的最終一步同樣也是最關鍵的一步就是利用交互式形態下的人與計算機同時開展修復工作，對已經被標注過的破損地方進行內容的填補，這里的填補大多數情況下都是對一些顏色或者紋理層面的內容填充。作為整個數據化摩崖造像修復工作關鍵一步，我通過對一種 Criminisi的算法的使用和進行自我創新。首先第一步就是要計算復合連續性的像素點，在這一步設計當中，我采用考慮使用最優像素點有限的方式，全方面的進行破損區域的填充。當使用者確定了接下來要修復的目標后。通過選定一個對應模擬數據參考目標，利用該參考目標內已有的顏色和紋理用于填補選定的修復目標，倘若使用者選定的修復目標被損害程度較小，那么被選定的這個修復目標同時也可以直接作為參考目標，直接利用已有的顏色和紋理數據進行修復工作。在區域內容填充的最后，使用者要根據實際需求進行選擇：1.填充所有區域;2.只填充損壞區域。進行選擇實際上是基于選定的目標區域內，被破壞的程度所占范圍。第一類選擇通常適用于被損害部分占目標區域比例較大，這樣發通過填滿整個目標區域可以在視覺上給參觀者一種美感。第二類選擇則相反，僅僅針對于受損面占比較小的一種造像。

（四）復原結果與用戶實驗

盡管現在社會科技不斷發展，信息化也在不斷的完善，但是在文物古跡領域內，特別是數字形式下的復原扔還沒有出現成熟的技術手段，還是處于未統一的一類領域。簡單來說，如何才能判斷這次修復工作的可行性，誰是這個制定評分指標的人，如何才能打破評判是一個主觀意義下的現實情形。為了保證本次設計的摩崖造像數字化復原最終數據結果的真實性和客觀性，很榮幸邀請到了信息網絡保文物保護處和地方文物保護單位科研所的幾位專業人士，根據他們基于專業性質的評審，得到了本次系統設計對摩崖造像數字化復原相關成果最終的客觀性評論。

結語

本次的天龍寺摩崖造像數字化復原項目中，筆者通過交互式的理念和數據模擬造像模型的搭建，提出了基于模型圖的交互式摩崖造像數字化復原方法，實現了交互式摩崖造像數字化復原軟件的原型設計，數字化復原成果在文物古跡保護與傳播領域有易學易用的特點，同時又可以向大眾普及和展示數字化復原技術與成果，有助于其文物古跡保護意識的提升。

由于現有知識的不充分和現實條件的局限性，本次系統設計還存在改良的可能性，以后針對文物古跡修復、文化遺產保護、數據算法優化、交互設計理念等方面筆者也會繼續進行這方面的探索。

參考文獻：

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