莫高窟雕塑数字化与艺术表现

吴 健 余生吉 俞天秀

内容摘要：作者以莫高窟第158窟为研究对象，将窟内三尊塑像通过前期平行移动多点摄影方法和后期计算机拼接及艺术处理，获得了高精度全景图像，最终以全新视角展示了该窟彩塑颇高的艺术价值和审美价值，使观众更深切感受到敦煌莫高窟的石窟佛教氛围以及彩塑的千年神韵。

关键词：莫高窟；第158窟；雕塑；摄影；数字化

中图分类号：J421文献标识码：A文献标编号：1000-4106(2009)06-0109-03

一概述

莫高窟第158窟为吐蕃统治时期所建的，是中唐时期最具有代表性的洞窟之一。窟室东西进深：南壁6.9m、北壁7.5m；南北横宽(佛床基线)16.4m。窟中保存了通高4.8m、立姿的过去佛迦叶佛和通高4.85m、倚坐形未来佛弥勒佛，以及莫高窟最大长达15.8m的涅槃像。涅椠像表现的是释迦牟尼圆寂的情景，该佛像横卧于西壁佛坛上，右手支颐，左手轻置腿股部位，双目微睁，嘴露笑意，柔软的袈裟如丝绸一般覆于身躯上。此像温和宁静、气韵贯通，从其怡然恬淡的形貌，可以感受到涅槃再生的潜在生命力，与四周充满悲哀气氛的壁画——“各国王子哀悼图”和“十大弟子哀悼图”，形成强烈对比。该佛像与特有的建筑形制浑然一体，构成一部完整的涅槃场景，烘托出佛的崇高神圣。这三尊彩塑造像具有极高的艺术审美价值，但特定的空间阻碍了人们的视线，尤其是卧佛。一般人的视角是110度，要是用正投影的话，有效视角只能到75度左右，所以观赏15.8m长的涅槃像时往往需要宽视角、高分辨率的全景图像。由于受摄影镜头像场、洞窟形制的限制，一般只能进行拍摄佛像的局部。我们采取前期散点透视平行移动摄影手法和后期计算机拼接艺术处理，以此来获得全景图像，从而可以以全新视角来展示雕塑极高的艺术性和观赏性。

10年来，敦煌研究院在莫高窟壁画数字化领域与美国梅隆基金会、美国西北大学等长期合作，共同探索研究，已取得了可喜的成果。在不断优化壁画数字化技术的同时，我院数字中心对彩塑的数字化也进行了尝试和研究，并取得了一定的成效。为了全方位推动“数字敦煌”进程，进一步完善洞窟全面信息、影像的多种应用需求，我们以莫高窟第158窟中的三身彩塑为研究对象，进行了塑像数字化的深入研究与探索。

二雕塑数字化与艺术表现

为了将莫高窟第158窟三身塑像的全景呈现给观众，满足影像的多种应用需求，经过大量地深入细致地研究，我们采用了数字相机和胶片相机同时拍摄的方案。数字相机拍摄得到的数据文件和对胶片进行扫描得到另一个数据文件，采用相同的后期拼接、处理、合成技术，得出两个全新的莫高窟第158窟全景数字影像作品。具体流程如图1所示：

2.1前期准备

为能在有限的空间内，运用好我们现有的摄影器材，拍摄出高质量的图像，经过对洞窟东西进深和南北横宽进行全方位、多角度地分析测量和周密地计算，最终选用的摄影器材如下：

数字相机为佳能Eos-1Ds MarkⅢ。胶片相机为HORSEMAM45FA座机。胶片为Kodak Ek-tachrome 64T灯光型120彩色反转片，底片尺寸为6cm×9cm。

2.2制定拍摄方案

2.2.1定线与定点

前期拍摄是后期高品质拼接处理的重要基础。

首先为了拍摄的精准度和各种数据的一致性，保证单幅图像的准确拼接，拍摄师在窟内中央铺设了一条与塑像平行、长15m的轨道，将架设有相机的轨道车放置于轨道上，相机的高度、角度保持一致，考虑到后期拼接的需要，要求曝光时间、焦距和光圈也完全一致。

其次采用竖幅取景，这种取景方式可将塑像身躯和佛台上沿刚好涵盖进去，并且有拍摄范围跨度小的优点，在后期拼接时对视差校正有较多的调整余地。

2.2.2定光

根据拍摄塑像所需灯光的强度，我们采用了3200k反射式人造光源。布光方向与洞窟自然光相似。为了充分地表现塑像的层次和质地，更好地体现塑像的细部和立体感，及营造塑像所处的空间氛围，根据塑像的特征，我们选择和设置反光板的角度、高低、强度，光源的角度采用了侧光光源。

2.2.3光圈

在塑像图像信息的采集中，如果局部信息的丢失和变形、细节信息的清晰度降低，将影响塑像图像作品的质量和可利用价值。因此，在拍摄塑像时，如何选择镜头的最佳光圈，提高镜头的分辨率和控制好景深尤为重要。光圈大小对塑像景深的控制起着决定性作用，虽然缩小光圈后，塑像的景深可以得到很好的控制，但是随着光圈的缩小，光线的衍射会带来负面影响。所以，在拍摄雕塑时，既要考虑它的景深，又不能使用过小的光圈而影响了图像的分辨率。

2.2.4降噪

影响图像高品质的另一因素是噪点。为了进一步提高影像品质，在前期拍摄和后期处理上，不断改善降噪比。前期拍摄中相机使用的存储格式是Raw，机内降噪对Raw文件不起任何作用。如何解决好降噪问题，对此查阅了相关资料和现场进行了多次实验，得出结论；不必使用相机自身的降噪处理，而是经专门的后期软件进行处理效果更好，因为后期软件的降噪有更大的调整空间。处理数字图像降噪的解决方法，可以采用以下流程：

Raw格式——对应厂家的Raw格式处理软件转换成JPEG、TIFF格式——软件降噪——Photo-shop进行其他项目的处理——最后得到比较理想的图像。

2.2.5色彩控制

为了使莫高窟壁画和雕塑在后期的色彩稳定、准确，前期拍摄中应注意以下几个方面：

首先，对数码相机色彩空间进行设置，色彩空间决定色彩信息量的大小。专业数码相机的色彩空间设置中有Adobe RGB和sRGB两项。在拍摄壁画和塑像时，色彩空间应设定为Adobe RGB。

其次，色彩空间要取得最大化，必须控制好曝光量，曝光量直接影响色彩空间的大小。在拍摄过程中画面需放置色卡，由计算机软件识别拍摄获得的色卡色彩，当色卡中的白色RGB平均值为235-245之间时，白色为正常可视纯白，说明照相机对现场光源的曝光是准确的，可以真实地表现画面的色彩。

第三，前期拍摄中，为后期处理创造白平衡标准。洞窟内拍摄塑像，光的作用、环境色反射而影响到塑像本身颜色的真实再现。为了得到准确的色温值，必须借助色温表或标准色卡。前期拍摄中，每拍一幅图片，都应加一张柯达标准色卡，为后期转换Raw文件提供一个准确的色温依据。色卡板的信息还包括：洞窟号、拍摄位置、拍摄日期、计算机编号、相机镜头、相机光圈、快门速度、相机到塑像的距离、相机到地面的距离。

2.3现场拍摄

以上准备工作就绪后，摄影车在轨道上自南向北“平行移动，逐格拍摄”。考虑到雕塑在拍摄接片

时，每两幅图片之间会产生视差，故彼此之间重叠60％，为后期校正视差提供更多的空间，每幅平移80cm。第158窟卧佛雕塑共拍摄19张底片和数字图像。拍摄参数见表2：

2.4后期处理

2.4.1数字图像处理的色彩管理

在前期拍摄和后期处理过程中都离不开色彩管理。色彩管理是应用数字技术客观地描述物品的颜色特性以及在计算机输入输出设备正确呈现、转换的技术。虽然颜色是人眼对光线的感应，但在石窟文物数字化工作中不能由人眼的主观印象处理颜色，准确客观地管理颜色要通过专业设备和色彩管理软件。而专业的色彩管理需要在图像拍摄前以及拍摄处理过程中都要进行色彩管理工作的，可以说，没有进行色彩管理的文物数字照片是没有任何价值的。因为没有任何标准来规范它在计算机输入输出设备上的呈现，它所表现的色彩是个未知数。

整个拍摄和处理过程，利用专业色彩管理软件Eye-One对相机、扫描仪、电脑屏幕的Icc color profile文件进行制作，使这些仪器输出的色彩保持一致。

2.4.2硬件与软件平台

在图像的处理过程中，硬件：Dell Precision T7400工作站、EIZO$2231W显示器、软件：Adobe Photoshop CS3 v10.0，胶片经冲洗后用哈苏X5扫描仪进行数据扫描，为了达到胶片扫描的最佳清晰度，扫描分辨率定位3200 dpi，每张扫描文件大小为200 MB左右。

2.4.3拼接处理

图像拼接处理分为数码相机拍摄的数据文件和胶片拍摄扫描的数据文件两部分。这两部分数据采用了相同的基于特征的图像拼接技术和基于轮廓特征的拼接技术，图像拼接的关键是精确找出相邻两张图像中重叠部分的位置，然后确定两张图像的变换关系，最后进行局部对齐、全局调整拼接和拼缝融合。在拼接中克服了由于相机受环境和硬件等条件的影响，所要拼接的图像往往存在平移、旋转、大小、色差及其组合的形变与扭曲等差别_4]。由于塑像和壁画不在同一平面内，决定壁画和塑像分开拼接，然后再将拼接好完整的壁画和塑像进行合并，最终得出莫高窟158窟涅槃像、南北两身塑像的全景图。图版30、31分别为莫高窟第158窟横卧涅槃像、倚坐像数字全景图像拼接示意图，图版32、33为雕塑全景图像局部艺术表现。雕塑的整体形象与造型、质地、纹理、色彩、立体感等都充分地表现出来了。

三结论

莫高窟158窟三身雕塑全景摄影作品，是摄影艺术与高科技的完美结合。在有限的洞窟空间内，选择恰当的拍摄角度，合理利用光线的方向及主次，使雕塑的整体形象与造型、质地、纹理、色彩、立体感等都充分地表现出来了，令人耳目一新，更加深切感受到敦煌莫高窟彩塑艺术的神韵和魅力。