基于VR技術下的白沙壁畫數字“活化”思考

陳濤

摘 要：文章從古文物數字化保護的角度出發，通過對白沙壁畫數字活化過程的研究，提出數字活化的方向。探析白沙壁畫數字活化的意義和難題，利用現有的技術手段最大限度還原原作精美絕倫震撼心靈的視覺效果。從而推動數字活化文物的發展，為文物的保護和宣傳做出貢獻。

關鍵詞：VR 數字活化 逆向還原

隨著3D掃描、VR等技術日趨成熟，VR技術在文物保護工作方面的應用也越來越多，數字化格局越來越大，敦煌數字化保護、江西《探秘海昏侯大幕》VR互動體驗、龍門石窟數字化保護、婦好墓VR復原均屬典型，由于VR技術優勢在于空間的真實呈現，國內關于VR文物保護的文獻比較集中在建筑和瓷器，文物三維掃描后再利用VR技術呈現。文章指出的數字活化區別于傳統數字化和紙面印刷，利用VR立體成像的特點將壁畫表面的機理和壘金等工藝用數字化的方式呈現出來，同時加以動態化出發讓文物“活”起來。

一、基于VR技術的白沙壁畫數字化保護的必要性

1.VR技術在文物保護中的優點突出

隨著VR技術的發展，VR應用在文物保護領域已經是大勢所趨，在《探討VR技術在文物保護工作方面的應用》文章提到“VR技術具備技術綜合性、超文本特性、信息保存持久性等特征”。觀眾利用VR技術將視覺，聽覺，觸覺以及嗅覺等多種感官參與到互動中，各個角度的細節都能真實反饋打破了傳統的觀賞模式。不受溫濕度、光輻射、有害氣體、灰塵、微生物等因素影響讓文物永久保存成為了可能。

2.白沙壁畫是我國西南地區少數民族佛教壁畫中藝術研究價值較高的藝術寶庫

白沙壁畫融合了漢、藏、納西族的繪畫風格兼容并蓄形成了獨特的繪畫語言，《論白沙壁畫藝術價值》提到“白沙壁畫既有漢畫洗練、勻稱的傳統繪畫風格，又吸收了藏傳佛教彩色絢麗、線條流暢的繪畫風格，還有納西東巴畫粗礦、浪漫的繪畫特點”。原來二百多幅作品現僅存55幅壁畫分布在大寶積宮、琉璃殿、大定閣和束河的大覺宮等四座寺廟里。大寶積宮的壁畫在1996年被國家公布為第四批重點文物保護單位。

3.當地政府高度重視對白沙壁畫的保護修復工作

白沙壁畫經過歷時變遷導致很多地方墻面空鼓、起甲，褪色。受濕度、灰塵、光照、空氣等因素影響限給沙壁畫保護與修復工作帶來巨大壓力。1994年對大定閣壁畫進行了揭取加固，國務院在1996年11月將大寶積宮與琉璃殿列為第四批全國重點文物保護單位。1986至1987年對琉璃殿和大寶積宮壁畫進行了揭取加固，2010年《云南麗江白沙壁畫保護方案》獲得國家文物局的批準，2014年7月份兩個階段對其進行了搶救性保護修復工作。

二、“數字敦煌”對白沙數字活化的啟示

VR技術在文物保護領域逐漸成熟的今天，白沙壁畫數字化保護已經是當務之急，提到文物數字化保護不得不提的“數字敦煌”敦煌數字化保護。20世紀九十年代敦煌研究院開始對壁畫數字化的技術進行研究，1999年4月敦煌研究院與美國美國梅隆基金會、美國西北大學合作對敦煌進行攝像采集和圖像處理工作， 2010年，敦煌研究院與上海顥汗數字技術公司合作對石窟彩塑三維數字化重建。隨著“數字敦煌”工作的推進也讓更多的文物數字活化工作有了寶貴的經驗值得參考。

1.增加拍攝篇幅降低照片畸變

利用照片中心的畸變是最小的原理，增加拍攝篇幅并用十字拼接的方法從中間再延伸至四周降低了壁照失真的風險，局部出現重影的位置再通過人工微調的方式進行修正。

2.根據空間布局鋪設適合拍攝的軌道

壁畫拍攝與器物拍攝相比，因為壁畫位置無法改變，壁畫的拍攝的空間大小不一，怎樣保證1：1的還原壁畫細節且不發生變形？要保證設備在穩定的前提下工作需要安裝防抖設備和鋪設軌道和框架。在充分考慮壁畫實際布局后應該對拍攝路線和拍攝的軌跡進行規劃。

3.三維數字化逆向重建

石窟彩塑三維數字化重建是通過一臺可以采集貼圖的六軸三維掃描儀。盡管采集精度高和采集技術先進，但是在掃描過程中仍然存在掃描不到的死角，這時候就需要采用三維模型的逆向重建。將采集的三維數據導入到三維軟件中進行缺失細節的重建和修復。制作團隊在經過很長時間的努力終于完成了332、45、259等洞窟二十余尊大型彩塑三維數字重建。

4.基于VR的互聯網+虛擬漫游讓數字敦煌走向世界

2016年敦煌研究院啟動了“數字敦煌”資源庫平臺，在互聯網平臺開放了30個洞窟的高清圖像和虛擬現實漫游體驗，2017年英文版上線進一步推進了數字敦煌全球共享的模式。

綜上所述，白沙壁畫的數字活化可以根據地形和畫幅的不同，合理使用大平臺掃描設備或搭建視覺設備分塊拍攝拼接的方式保證數據的原真性，三維重建與逆向建模結合使用，提高模型的完整度，最后結合虛擬現實技術實現參與式動態化體驗。

三、白沙壁畫數字“活化”思路

白沙壁畫與敦煌壁畫相比畫幅尺寸和規模不大，需要采集的三維數據比較少且采集難度較小但采集地點較分散，采集空間狹小軌道鋪設困難，如果只是簡單的信息采集和VR虛擬漫游體驗缺乏創意和特點。根據白沙壁畫的實際情況“數字白沙壁畫保護”首先可借鑒“數字敦煌”對白沙壁畫進行三維數字化資源庫的搭建，其次再利用數碼技術對數據進行壁畫修復，最后是動態化處理也是本文提出文物“活化”。

1.三維數字化資源庫的搭建

以大寶積宮壁畫為例，正壁《大寶積經無量壽如來會》圖，高3.67米，寬4.98米。右面《妙法蓮華經· 觀世音菩薩普門》圖，左面《南無孔雀明王大佛母海會》圖。正壁后是帶有藏傳佛教的壁畫，正壁與后面的墻壁形成了一條狹長的一條走道連接左右兩面墻壁。這里需要指出的是光線、氣體和溫度都可能對壁畫產生損害，壁畫保存在一個密封且光線昏暗的的空間中，白沙壁畫中惟妙惟肖精美絕倫的視覺感受很難展示出來，然而將VR技術和三維掃描逆向建模思路結合，搭建三維數字化資源庫，觀眾利用設備在虛擬的白沙壁畫中漫游享受沉浸式的體驗效果。目前工業級三維掃描儀器已經能達到0.01的掃描精度，保證模型逆向還原的真實性，在對大寶積宮空間布局三維掃描的過程中很多死角是無法被捕捉的，這部分缺失的部分就需要導入到三維軟件當中進行逆向建模還原。值得注意的問題是三維掃描儀比較擅長捕捉三維空間像壁畫這種二維空間的捕捉不是它的優勢所在，壁畫可以用已有的數碼圖像資源在模型上拼貼的方式處理。在對壁畫中大量的描金和貼金工藝進行材質后期處理后就可以上傳到VR虛擬現實制作平臺。

2.“數碼修復”

與白沙壁畫修復相比利用數碼技術對其修復更容易，在數碼軟件中取色避免了顏色的色差問題，利用數碼軟件對壁畫科學合理的校色最大限度還原壁畫昔日的風采，脫落的部分通過人工數碼修復的方式對細節進行修復且不影響原作。

3.“活化”

活化指的是文物動態化，利用動畫技術將白沙壁畫里的人物花鳥以動態化的方式呈現出來，這是作畫者腦海里的外化形式，也是符合時代需求的觀看模式。同樣是白沙壁畫載體數字化后的新的傳播方式的嘗試。2010年中國世博會中國館推出的《清明上河圖》動態版震驚了世人眼球，給人以動態的視覺沖擊，利用投影技術、三維制作技術、電影三者融合打造的《清明上河圖》成為了中國館的震館之寶。清明上河圖之所以動態效果震撼除了制作精良之外還在于原作數量龐大的各色人物，牛，騾，驢等畜生，車、轎、大小船只，房屋、橋梁、城樓在視覺上形成密集的空間分布從而達到震撼的視覺效果。白沙壁畫也有同樣的特點，大寶積宮“天尊、大帝、元君、后母、天君、天王、帝釋、元君、東王公、風雨雷電四神、二十八星神、星官、五岳、仙官、仙真”。神態各異，場面壯觀。兩者在描繪重點上也各有側重，清明上河圖突出景而白沙壁畫則突出人物，題材上一個記實，一個來自神話。在表現難度上白沙壁畫動態版對神態動作及故事性的要求會更高，由此可以看出白沙壁畫數字“活化”將再次打破人們對白沙壁畫的印象。

四、白沙壁畫數字“活化”方法探究

1.數字“活化”的瓶頸

顧名思義就是采用動畫技術實現白沙壁畫動態化，《基于數字動畫技術的白沙壁畫保護策略研究》中提到“讓平面的壁畫活起來、動起來，穿越時空的阻礙與觀眾交流互動”這種“活化”方式優勢在于能夠與原作畫面效果保持一致，白沙壁畫的動態版中佛祖儀態安詳，雙手接印，帝王后母威嚴莊重，菩薩慈眉善目，普度眾生，仙官衣袂飄飄，騰云駕霧，天女婀娜多姿，飄飄欲仙，帶領觀眾回到了五百多年前畫者神往的神話世界。通過動畫的方式將民族藝術“活”起來，讓文物有更強的生命力和感染力。然而本文認為在讓白沙壁畫“活”起來的同時且完整保留其華麗的色彩細膩的線條是很有必要的，在1999年由俄羅斯導演亞歷山大·彼德洛夫導演的《老人與海》動畫短片，將寫實油畫風格搬上了銀幕獲得了72屆奧斯卡最佳動畫短片獎，該片是通過指尖沾油彩在玻璃板表面進行動畫制作，利用玻璃分層的方法將前景，中景，背景分開制作，影片在帶給觀眾動畫視覺效果的同時，也將油畫其濃濃的藝術質感也帶給了觀眾，看動畫的同時也是一種沉浸在藝術品中的享受過程。白沙壁畫動態版不僅是一個文物的動態表現，更應該是一件藝術品，那么原作中貼金描金工藝豐富的細節也應該得到動態體現，這就是白沙壁畫數字“活化”過程中的一大難題。

2.數字“活化”的思路

在參考了大量傳統繪畫動畫制作的方法同時結合白沙壁畫自身的特點，數字“活化”可分為以下幾個階段：

（1）動畫草圖階段

首先在電腦軟件中按照背景、中景、前景的方式分層處理，其次角色動作幅度小的再利用2DMG動畫制作軟件搭建骨骼并進行動畫。其次少量角色動作幅度較大的可進行3D建模綁定和動作設置，最后將動畫以序列幀的方式輸出保存;

（2）動畫線稿階段

將完成的序列幀用勾線毛筆拷貝至紙面上，為了最大限度的保留細節，紙面的尺寸可和壁畫尺寸一致;

（3）動畫填色階段

對每一幀線稿進行巖彩著色，同時將藏畫中獨特的貼金和描金工藝融入其中，對色彩的判斷要根據具體的情況及畫紙上反應出的效果來判斷，考慮到后期可以通過電腦軟件強大的調色功能實現校色，填色階段的色彩不易太純;

（4）動畫后期階段

利用掃描或拍攝的方式將手工完成的序列幀轉化成數字圖像，并利用電腦軟件合成為動畫，最后對動畫進行動畫修正和顏色校正和配音，至此白沙壁畫動畫完成。

結語

白沙壁畫數字“活化”的過程也是大型數字動態化方式的意蘊表達的一種新的嘗試，對于文物的數字化保護來說也是一個新的方向，數字動畫的可復制性讓文物永恒保存成為可能，隨著虛擬現實技術的不斷發展，5G時代的到來，更多體感設備產品的出現，文物數字化動態化保護將為傳統意義的文化保護賦予更多的時代內涵。

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