數字媒體技術在敦煌壁畫樂器數字化上的應用

西北民族大學 包程陽

如今我國數字技術發展迅速，以數字形式的各類文化創意成果紛紛出現在大眾視野。其中，數字媒體技術在其具體的應用過程中得到了很好的發展和體現，其作用不可小覷。而對被列為世界文化遺產之一的敦煌莫高窟中，有大量的壁畫中出現了樂器圖像，可作為復原和研究的資料，對于整個世界音樂史都具有不可估量的藝術價值。目前對于壁畫樂器的復原工作一直在陸續的推進，但仍存在大眾對壁畫樂器的熟悉度不足，缺乏交互體驗以及復原出的樂器資源稀缺等問題。本文主要通過闡述數字媒體技術在敦煌壁畫樂器上的具體應用方向，為廣大工作者提供借鑒，然后提到了文化遺產數字化的相關政策背景，最后，指出其數字化應用中可能面臨的問題并做出總結。

敦煌石窟文化歷史悠久，石窟上的壁畫蘊藏有古代樂器圖像約6000余件，包括吹奏、拉弦、彈撥、打擊各類樂器[1]。而對于壁畫上樂器的仿制工作研究從最早的鄭汝中先生為代表到今天的馬成虎先生一直在進行，壁畫中的樂器也陸陸續續的從墻上“走”了出來。截至2018年，統計出敦煌壁畫中97種245件樂器已被等比例還原，讓大眾有機會能直觀感受到精美絕倫的古代樂器[2]。但大部分復原后的樂器都是實體，而且十分珍貴。因此，在本文章中我們探討如何利用數字媒體技術對敦煌壁畫樂器進行全面地數字化開發，結合網絡媒體和數字技術，把樂器文化向社會推廣和普及，同時對敦煌文化也起到了保護和傳承的作用。

1 數字媒體技術

數字媒體技術，是數字技術與媒體有機結合的產物，涉及圖文音像的采集、處理、存儲、傳播、再現等非常復雜的信息處理過程及諸多相關技術。它以媒體內容的圖文音像數字化、數據結構化表達、數據頁面描述和多媒介輸出為主要內容，能夠滿足感覺媒體、表示媒體、顯示媒體、存儲媒體及傳輸媒體等類型媒體的內容表達要求，具有數字化、交互性、娛樂性、多媒體和多樣性等5個主要特點[3]，如圖1所示。而數字媒體技術在實際應用中主要突出在數據云存儲、數字媒體信息獲取與處理、虛擬現實技術、增強現實技術、數字壓縮技術、游戲引擎、三維建模以及3D打印技術等強大的綜合性技術。

圖1 數字媒體技術主要特點Fig.1 Main features of digital media technology

2 敦煌壁畫樂器的仿制現狀

據可查資料統計[1]，早期敦煌壁畫樂器的復制工作因樂器種類繁多、工作艱巨總共進行了兩期。第一期復制工作是在1988-1992年，由敦煌研究院的吳堅先生作為總策劃，鄭汝中先生和莊壯先生聯手共同負責研制，經過5年的考察與制作，研制出了敦煌壁畫樂器種類共34種，數量54件。第二期復制工作在1993年開始，2009年結束，是由莊壯先生獨自帶領進行研制工作，共研制樂器種類60種，數量240件。到了近期的2018年，由從英國留學畢業回國后的馬成虎先生所帶領的團隊繼續推進敦煌壁畫樂器的仿制工作，最后統計出在2018年最新的一次仿制，一共完成彈撥、吹奏、打擊、拉弦4大類97種245件樂器[2]。

3 數字媒體技術在敦煌壁畫樂器數字化中的具體應用

3.1 建立數據資源庫

在使用數字媒體技術統一數據設置的標準下，建立敦煌壁畫樂器的數據資源庫。針對石窟中還未仿制出的壁畫樂器圖像資料，利用數字攝影攝像技術進行最大限度的記錄，而對于已仿制出的樂器，進行對各類樂器的音色采集，并收集各類有關壁畫樂器的仿制、技藝、作品、傳說等。再將這些已收集的數據經后期處理后，進行各級數據庫利用ER關系搭建，并實現各級資源數據庫互聯互通和數字資源的整合管理以及數據共享。最后利用多媒體技術將其精華內容向外界展示，以提供給廣大興趣愛好者以及研究工作者學習、參考[4]。

3.2 數字MG動畫開發

MG動畫設計，是把原本處于靜態的平面圖像和形狀轉變為動態的視覺效果，并且將靜態的文字轉化成動態的文字動畫。而制做MG動畫的步驟流程一般為劇本文案、腳本分鏡、制作素材、后期處理合成，常用的制作MG動畫的軟件有After Effects、萬彩動畫大師等。

對于壁畫上靜態化的樂器圖像，如圖2所示，可以針對樂器的歷史發展、種類，以及樂伎演奏形式來制作相關科普類的MG動畫，使樂器的歷史故事背景更加具有感染力。在基于現代的互聯網平臺傳播廣的特點，這種創意類的文化傳播形式，也能有效地向社會群眾推廣。

圖2 琵琶的MG動畫講解Fig.2 MG animation explanation of pipa

3.3 三維建模

三維建模，主要是利用三維制作軟件通過三維虛擬空間來建立三維數據的場景模型，而建模類型又劃分為三維靜態建模和三維動態建模。前者是根據采集的實體或圖像資料進行物體還原，后者則是在靜態模型基礎上賦予動畫幀，進行抽象的動態還原。實際中較常見的三維軟件有3D Max、MAYA、Cinema 4D以及Blender，而常見模型格式有OBJ、FBX、STL等。

如圖3所示，可根據收集或實地拍攝的樂器圖片進行圖像建模，實現比例還原。之后整理生成一個三維模型數據庫，作為資料儲存。我們還能根據已有的樂器模型、音色等資源，設計各種有關樂器的交互軟件以及平臺、網頁，實現三維樂器模型的多方面展現。或者，把三維模型融入到現實博物館中作為數字展覽的一種形式，向游客提供更細致的樂器講解。

圖3 壁畫樂器模型：古琴、阮、琵琶、塤（從左到右）Fig.3 Mural musical instrument models: Guqin, Ruan, Pipa and Xun (from left to right)

3.4 增強現實技術

增強現實技術，簡稱為AR(Augmented Reality)，是如今被作為文化遺產領域前沿性的數字化技術手段，能通過交互性設備呈現出虛擬數字信息疊加在現實生活環境中的虛擬場景，特別適合用于虛實融合地展示與交互體驗。對于AR交互系統，包括手持移動設備式、頭戴式、空間式[5]。

對于敦煌壁畫樂器，可針對壁畫樂器種類，結合圖像識別、Slam空間定位、3D建模等技術，設計一種手持設備式的AR交互系統，通過移動設備上的屏幕顯示，使壁畫上二維的樂器變成可交互的三維模型。大幅度提高了大眾在觀摩時的交互性與趣味性，但缺點為空間的沉浸感不足。

3.5 虛擬現實技術

虛擬現實技術，簡稱為VR（Virtual Reality），是以計算機技術為核心，結合相關科學技術，生成與一定范圍真實環境在視、聽、觸感等方面高度近似的數字化環境，用戶借助必要的裝備與數字化環境中的對象進行交互，產生親臨真實環境的感受和體驗[6]。其能夠重建多維文化的虛擬環境，使體驗者完全沉浸在一個可交互的數字虛擬空間，現在逐漸成為了文化遺產研究、應用、傳播的重要工具。

如圖4所示，我們可根據壁畫上樂伎的演奏、環境、服裝、身段以及表演的樂器，先進行構建音頻、圖像等數字資源庫，再根據三維建模制作需要的模型，最后導入所有資源交互引擎并搭建虛擬場景，做出一個虛擬現實交互系統或平臺，全方面地展現壁畫中樂伎演奏環境以及樂器的細節。在此基礎上結合Leap Motion、Kinect、HTC Vive等頭戴式交互設備，并在交互功能上全方面設計，可使體驗者親自感受樂器演奏，從聽覺和視覺上豐富了樂器的體驗形式，沉浸感十足。

圖4 虛擬現實平臺實施流程（提供參考）Fig.4 Implementation process of virtual reality platform (for reference)

3.6 游戲引擎

目前，以通過游戲引擎手段來傳播和保護文化遺產的趨勢在不斷地上升，在國內以Unity平臺和Unreal虛幻引擎為代表。通過具有教育性質的嚴肅游戲，來提高大眾對文化領域的參與性。從玩家體驗的故事情節，最大化地實現人們從被動去了解到主動吸收歷史事件、文化知識等特點來說，嚴肅游戲具有一定的傳播價值。但嚴肅游戲仍處于探索階段，是否適用于文化遺產領域的保護與傳播，還需要進行深入的研究[7]。

可根據敦煌壁畫樂器的發展歷史，開發多元素類的嚴肅游戲，通過用戶的第一視角體驗來提高敦煌文化的感染力，實現文化傳播的多樣性。

3.7 3D打印及文物周邊產品

3D打印即快速成型技術的一種，是采用數字技術材料打印機下的一種以數字模型文件為基礎，運用塑料或者粉末狀金屬等可粘合材料，選擇其模型進行切片，再通過逐層打印的方式來構建物體的技術。目前此技術在文創產品上的應用在逐步擴大，文化元素在慢慢地走入我們的生活。

結合已生成的模型數據庫，并融合敦煌元素，設計任意的三維文創產品并進行3D打印。常見的3D打印操作步驟為：建模軟件設計、STL文件轉換和操作、切片，將切片好的模型文件導入3D打印機開始打印、最后進行表面處理。

4 相關國家政策

近十年，我國的文化遺產保護得到了國家政策的大力支持，中國非遺數字化保護獲得了國家與社會各界的廣泛關注。從2005 年，國務院公布的《關于加強中國非物質文化遺產保護工作的意見（國辦發[2005]18號）中明確指出的保存措施：“用文字、錄音、錄像、數字化多媒體等手段，對保護對象進行真實、全面、系統的記錄。”到2021年，國務院再次公布《關于進一步加強非物質文化遺產保護工作的意見》，其中提到“加強檔案數字化建設，妥善保存相關實物、資料，實施非物質文化遺產記錄工程，運用現代科技手段等措施。”保證了文化遺產數字化工作的穩定推展，而敦煌文化作為世界文化遺產，有必要進行全面的數字化開發。

5 反思問題

伴隨著現代文化科技的逐步發展，我們也要重視文化數字版權的問題。對于如今主流的3D建模、3D打印、數字掃描、虛擬現實、數字記錄等技術手段，在文化遺產數字化的應用中給我們帶來了文化數字成果多樣性的同時，這些文化遺產數字資源是否會被濫用，以及這些文化數字復制產品與應用技術手段，是否具有獨創性和應受到版權保護等問題，我們仍然需要進行深入的研究與劃分[8]。

6 總結與展望

在敦煌壁畫樂器數字化的具體應用上，本文主要總結了數字媒體在推廣與展現敦煌文化方面上的技術可實施性與策略方向，提供了一個嶄新的視角，為廣大工作者提供借鑒。其技術在具體應用時，還需要根據使用場景來進行詳細分析與規劃。

數字媒體技術作為現代互聯網背景下產生的新興技術，其具有交互性、綜合性的技術性特點，能為文化遺產的保護與展示提供多種形式選擇。創作者合理地將數字媒體技術應用到文化遺產數字化領域中，不僅能提高文化遺產的影響力、推廣度以及大眾的關注度，還能有效地推動我國文化遺產數字化的進展。但如果數字化的文化產品一旦涉及到商業用途、個人用途等時，也同時需要我們注重對數字版權保護問題的研討。

引用

[1]莊壯.敦煌壁畫樂器復制應用之思考[C]//漢唐音樂史首屆國際研討會論文集,2009.

[2]敦煌壁畫樂器“復活記”_央廣網 (cnr.cn))[N].中國青年報,2021.

[3]王強,楊安寧,黃渝琪.數字媒體技術及其未來發展[J].數字印刷,2019(2):1-6.

[4]趙衛.數字媒體技術在惠山泥人非遺傳承與保護中的應用研究[J].科技視界,2020(23):185-187.

[5]潘志庚,袁慶曙,陳勝男,等.文化遺產數字化展示與互動技術研究與進展[J].浙江大學學報(理學版),2020,47(3):261-273.

[6]趙沁平.虛擬現實綜述[J].中國科學(F輯:信息科學),2009,39(1):2-46.

[7]馬曉娜,圖拉,徐迎慶.非物質文化遺產數字化發展現狀[J].中國科學(信息科學),2019,49(2):121-142.

[8]魏鵬舉,魏西笑.文化遺產數字化實踐的版權挑戰與應對[J].山東大學學報(哲學社會科學版),2022(2):38-47.