黃河文化遺產廊道河南中小型石窟數字化復原與展示研究*

汪新葉

（河南財政金融學院,河南鄭州 450000）

為了更好地發揮各類傳統文化資源的效能，加強傳統文化資源的數字化公共服務體系建設，2012年8月，科技部、文化部、中宣部等六部委聯合印發《國家文化科技創新工程綱要》，明確提出要加強文化資源數字化保護和開發利用。2020年5月11日，習近平到云岡石窟考察時強調，要始終把歷史文化遺產保護放在第一位。由此可見，借助三維重建技術進行數字化復原，并利用VR成像展示等一系列舉措，探索出一條數字化研究、保護、開發利用之路，不僅具有國家的法律保障；而且也獲得了社會各界的高度認可。

一、“黃河文化遺產廊道”戰略下河南中小型石窟數字化保護的必要性和可行性

1.“黃河文化遺產廊道”戰略下河南中小型石窟數字化保護的必要性

河南中小型石窟是指龍門石窟以外的規模相對較小的石窟，它們多分布于洛陽周圍的豫西地區和安陽周圍的豫北地區，其時代始自北魏，終于明朝。然而大多數石窟損毀嚴重，面目全非，所剩造像完建者不多，具有代表性的石窟豫西地區的石窟大多開鑿于北魏時期。主要有鞏縣石窟寺、義馬鴻慶寺石窟、偃師水泉石窟、新安西沃石窟等。豫北地區的石窟多開鑿于東魏至宋代，如開鑿于東魏的鶴壁五巖寺石窟、北齊的小南海石窟、林縣千佛洞石窟、?？h摩崖大佛、隋代的靈泉寺石窟、博愛石佛灘摩崖造像、唐代的波縣千佛洞石窟、淇縣青巖石窟等。這些石窟的分部以洛陽、安陽這兩座文化底蘊豐厚的古都為中心向周圍輻射，有其明顯的時代特性和深厚的文化背景。對于敦煌莫高窟、云岡石窟、龍門石窟等重要的石窟寺，國家已經實施了比較全面的保護工作，效果十分顯著。但是，河南省中小型石窟自北魏開鑿至今，已有1500多年的歷史，由于地質營力的不斷作用以及人為因素的影響和破壞，并且大多山體為黃綠色粉砂巖，抗風化、耐凍融性薄弱，且吸水性強，一直存在著滲水、風化和裂縫等多種病害，至今還未進行過有效的保護工作，保存狀況依然很差，急需遵循“不改變文物原狀”的原則，將石窟造像及其歷史環境的真實性和完整性進行數字化復原。

2.“黃河文化遺產廊道”戰略下河南中小型石窟數字化保護的可行性

習近平總書記說：“要推進黃河文化遺產的系統保護，守好老祖宗留給我們的寶貴遺產?！毕到y保護，指的是有序、科學、全面的保護，這是個龐大而長期的系統工程。對黃河流域河南段散落的中小型石窟進行整體性、系統性的保護，也必將推進黃河文化遺產的系統保護。

從地圖上可以看出，河南省中小型石窟的分布都是以洛陽、安陽這兩座文化底蘊豐厚的古都為中心向周圍輻射，有其明顯的時代特性和深厚的文化背景。同時，這樣的分布形態也和河南省“黃河生態廊道”戰略的路線規劃有部分空間上的吻合。河南中小型石窟文化遺產保護要充分利用這一地緣契合帶來的政策契機，從根本上提高河南中小型石窟的保護水平，一旦助力成功，河南中小型石窟文化的收益將是全面的可持續性的，不僅能夠做到河南中小型石窟文化遺產的系統保護，還助力于河南文化遺產廊道的打造。

2020年著力打造黃河文化遺產廊道，是由鄭州市政府提出并推動重要戰略舉措。在這樣的視域下，建立系統的石窟文化保護與推廣的格局顯得尤為重要，河南中小型石窟文化遺產廊道正好符合這樣的愿景。

二、黃河文化遺產廊道河南中小型石窟數字化復原

1.收集、整理、歸檔“河南中小型石窟”文化遺產資料

按照“河南中小型石窟”的窟龕形制和造像體態，以石窟形成時間進行排序。對于在整理過程中，材料之間存在沖突的，可以在文件目錄中對該文檔號互見注釋，如果檔案特別重要，也可進行復制后歸檔。在整理過程中需要對造型模糊的造像、佛龕、摩崖等進行數據標注，特別是破損嚴重的造像進行數字化虛擬復原。對“河南中小型石窟”進行現場拍攝，收集真實資料，利用計算機編輯系統詳細標注出造像名稱、造型特點、建造年代、文物編號、出處等。然后逐一拍照存檔。堅持真實完整、科學有效、主動建檔的原則外，還必須要明確河南中小型石窟文化遺產歸檔范圍的標準和規范。

2.對“河南中小型石窟”進行數字圖像處理

使用數碼相機對河南中小型石窟進行現場拍攝，收集一手資料，將獲取的數字信息利用計算機Agisoft PhotoScan軟件、Adobe Photoshop軟件、AutoCAD軟件等，進行數字化編輯與處理。首先將采集的數據進行計算機輸入，對“河南中小型石窟”進行數字化歸檔，針對破損的雕像進行計算機三維重建，并對造像進行人物重建、紋理重建、服飾重建等。人物重建主要是對造像的身體結構和面部表情進行三維重建，利用計算機Agisoft PhotoScan軟件對造像人體比例進行編輯處理，并使用Adobe Photoshop軟件對人物表情，特別是眼部、嘴角表情進行校正調整。“河南中小型石窟”人物造像大多是北魏、北齊、唐代等，距現在已經很久遠，并且許多都是暴露于室外，風吹日曬，再加上雨水的浸泡，文物表面已經變色、褪色，部分造像服飾造型也模糊不清，需要對造像紋理進行三維重建。在紋理中間過程中，主要使用Adobe Photoshop軟件，并結合手繪板進行數據輸入編輯處理，手繪板具有較強的可修改性，并且可以加入主觀情感，對色彩的飽和度、明度、對比度處理更加自由。對于部分造像紋理破損嚴重，可以使用3Dmax軟件中的UV貼圖命令進行編輯處理，

首先要對原始模型進行圖像劃分，然后再制作好模型貼圖，最后將制作的貼圖利用貼圖坐標賦予破損模型，實現紋理重建?！昂幽现行⌒褪摺痹煜竦姆椩煨途哂泻軓姷乃囆g性，行云流水、飄逸灑脫，對造像服飾進行復原直接影響整個造像復原的效果。首先，將數碼相機拍攝的原始數據輸入到計算機里，利用Adobe Photoshop軟件對破損區域進行劃分標注，并使用手繪板繪制復原初步圖，然后對造像服飾進行三維重建，并使用3Dmax軟件按照初步圖范樣進行建模渲染，最后輸出三維模型，在二維平面軟件中進行編輯調整?！昂幽现行⌒褪摺睌底謭D像處理過程分為圖像標注、破損整理、三維重建等步驟，呈線性先后有序分布。輸出的“河南中小型石窟”數字圖像結果必須符合造像實體復原的原則。

3.建立“河南中小型石窟”數據庫

對“河南中小型石窟”的造像、佛龕、摩崖石像等進行數字化復原后形成數字檔案，利用計算機大數據系統進行數據整合，并根據“河南中小型石窟”的特點進行創新，增加圖像圖形的展示信息，建立“河南中小型石窟”數據庫，并利用數字化博物館網絡平臺提供大眾查詢服務，實現“河南中小型石窟”文物查詢系統入口、造像影像、佛龕影像、摩崖影像、歷史語音講解等界面功能系統?！昂幽现行⌒褪摺睌祿觳坏軡M足旅游者和用戶的觀看和瀏覽，而且還對于科研部門、教育機構、文化活動提供便利的學習途徑，提供形象直觀、內容詳細的石窟藝術資料。建立“河南中小型石窟”數據庫不僅要注重數據資料信息的真實性，而且還要注重造像圖像的生動形象性，將歷史文物進行有效形象的展示，便于用戶的網絡體驗。

三、構建線上相融通的互動式網絡平臺

石窟造像進行數字化復原之后，必須要讓更多的觀眾欣賞到這些數字化成果，通過動態的、直觀的視頻和高清畫面，可以使民眾真實全面地了解它的博大精深。我們從人的認知特點出發，構建基于用戶界面的互動式網絡平臺，通過網絡對制作成果進行展示傳播。

交互式網絡系統平臺包括3個子系統：網絡多媒體點播系統、觀眾體驗展示系統、信息交互系統。

1.網絡多媒體點播系統

河南中小型石窟造像數字化網絡多媒體點播系統的主界面，主要包括數字化技術規范、數字化技術、數字化資源和動畫展示等。數字化技術規范版塊詳細介紹了河南中小型石窟造像的數字化采集規范和元數據的記錄標準。數字化技術版塊對河南中小型石窟殘損造像數字化復原技術方法進行管理。數字化資源庫對河南中小型石窟殘損造像數字化復原成果進行歸類和展示。

“河南中小型石窟”網絡多媒體點播系統注重界面的美觀性和方便性，利用電子屏觸摸技術，讓用戶隨心所欲快捷進入所需板塊。數字化資源庫是點播系統的主要組成部分，通過大量的石窟造像圖像進行生動形象的展示，同時配有文字和語音解說。

2.觀眾體驗展示系統

觀眾體驗系統采用三維建模形式構建虛擬石窟造像展廳，利用漫游平臺給用戶提供強大的觀看控制權，用戶只要點擊鼠標，就可以進行觀看速度的加快和減慢，還可以進行場景內三維角度的切換，在虛擬的展廳中自由行走、停留、觀看。該漫游平臺主要包括自由漫游模塊、自動漫游模塊、自然環境控制模塊、時段控制模塊、音樂控制模塊、幫助模塊等。在觀眾體驗展示系統里，所有版塊都可以自由點播，并且制作出許多動畫視頻，以方便用戶全浸入式的體驗“河南中小型石窟”網絡平臺，全面了解石窟文化。

3.信息交互系統

信息交互系統通過計算機對用戶瀏覽信息的統計，并對訪客關注的問題、感興趣的話題以及瀏覽率低的信息內容進行數據分析和歸納，為交互式網絡系統平臺進一步完善和優化提供依據。“河南中小型石窟”信息交互系統，根據用戶的人際關系表現出來的行為特征，利用大數據進行統計，注重用戶心理及其規律的歸納分析，不斷完善“河南中小型石窟”數字化平臺，將文化遺產數字圖像轉化為向社會大眾傳播、可永久保存的數字化文化空間，實現最佳的保護物質文化遺產的目的。

四、結語

在文化遺產數字化背景下，探索多視角影像三維重建技術，并有效利用計算機圖像技術，不但對河南中小型殘損造像，而且對北魏、北齊、唐等主要歷史文化活動進行數字化復原與展示，實現河南中小型石窟殘損造像數字化復原系統的實踐，從而有效的保護與傳承石窟寺文化。