数字考古：在二进制世界留住历史

朱涵

引入数字化手段记录考古过程、保存文物遗迹信息，已经成为考古界的共识，越来越多的文物古迹建立起数字档案。即使未来文物遗迹遭受不可逆的破坏，也能够根据保存的原始信息对其进行复原。

漫长岁月中，历史文物在各种自然因素不可逆的影响下，渐渐变得面目模糊。如今，借助数字考古技术建立的高清数字档案，可将石窟和雕刻的每一处凿痕、壁画的每一笔起落都详尽记录。

目前，引入数字化手段记录考古过程、保存文物遗迹信息，已经成为考古界的共识，越来越多的文物古迹建立起数字档案。即使未来文物遗迹遭受不可逆的破坏，也能够根据保存的原始信息对其进行复原。

千里之外睹“真容”

绿荫掩映的浙江大学紫金港校区里，有一座“敦煌石窟”，洞窟的左、右两面墙壁上，覆盖着金碧辉煌的唐代风格大型壁画。

这是敦煌莫高窟第220窟的复制品。走进窟室中，看见的是完全一样的尺寸、一样的色彩、一样的斑驳痕迹，甚至细小起伏和泥底上剥露出的细麻和麦秸也完全一样。不一样的是，这个洞窟不再害怕风沙、光照和游人带来的负面影响。

它是由浙江大学数字化考古团队根据高精度数字档案复制而成。观众们能够在千里之外如身临其境般，与文化瑰宝实现近距离接触。

“先是按照数字测量结果，精确复制洞窟空间，然后再按照相关技术进行还原，就得到了这个还原度非常高的敦煌壁画窟。”浙江大学数字考古团队刁常宇副教授说。

“壁画呈现的是目前保存的真实面貌，色彩还原度达到95%以上。”浙江大学数字考古团队李志荣副教授说。

目前，引入数字化手段记录考古过程、保存文物遺迹信息，已经成为整个行业的共识，越来越多的文物古迹建立起数字化档案。浙江大学数字考古团队是我国最早开始探索数字技术在考古领域应用的团队之一，他们参与并推动敦煌莫高窟、须弥山石窟、阿里托林寺壁画等多项重大文物数字化工作，已经结出诸多丰硕成果。

目前，该团队已将文物数字化技术推广应用到全国20多个省、市、自治区的100多家文博单位及遗址点，部分成果图像、视频已经在互联网上对大众开放。

记录是最好的保护

在宁夏固原市须弥山南麓，峰峦叠嶂、怪石嶙峋，一百多处石窟开凿在鸿沟相隔的8座石山峭壁上。

这里的佛像，小的只有几十公分高，大的足有几十米高，占据大半个山坡。行走在须弥山石窟之间，游人能够真真切切地感受到，眼前绵延至今已有上千年的石窟，正在迅速衰老——石窟佛像、彩绘壁画出现大面积风化，棱角已被磨平的古道台阶上总有一层薄薄的红色沙粒。

上世纪80年代，曾经有文保团队对须弥山石窟进行化学保护试验，尝试将化学药水涂在岩石上延缓洞窟的风化，但阻止石质文物风化乃世界性难题，化学药水只能够渗透表层，而须弥山山体是粗砂砾岩石，易溶于水，一下雨，里头的岩石松了，外层却坚硬，岩体就更容易分离。

“目前还没有很好的化学、物理方法延缓和阻止石窟的风化，因此记录就是最好的保护。须弥山石窟、敦煌石窟、托林寺壁画都是如此。”李志荣说。

在过去，石窟寺考古中最耗费时间的工作是洞窟的测量，而石窟遗迹复杂、造像繁富，三维测绘也很难精准。数字化技术介入石窟寺考古，把研究人员从繁琐的工作中解脱出来，对遗迹的观察和记录的全面程度得到很大的提升。

数字化设备包括带轨道的高保真壁画采集设备、相机、补光设备和色彩管理设备等。由于洞窟、壁画等工作对象大小不一，损毁程度、光照条件都不同，田野工作中研究人员往往需要针对每一项任务研发不同的设备和软件，制定不同的实施方案。

在莫高窟，浙江大学数字化团队自主研发的壁画拍摄设备已更新到第四代，该设备可以向上自动升高到4.5米，通过铺轨道的方式向前无限延伸，顶部的灯光能够自动调节，从而保证相机拍摄照片的整体效果。

从壁画的起始到结束，每分钟拍4张照片，每张照片的拍摄面积大约是60厘米×40厘米，采样率达到每英寸300个像素，一面24平方米的壁画需要拍摄四五百张照片，一整面墙的图像采集和拼接过程，需要大约3天时间。

“在得到高分辨率的图像后，用浙江大学自主研发的壁画自动化拼接软件进行处理，可以得到壁画的精确正射投影数据。”刁常宇说，在拼接、制图的同时，系统会抽出原画的典型色彩进行校色，色彩还原度达到95%以上，整体变形的偏差控制在 2毫米之内。

三维复制石窟和造像难度更大。目前，云冈石窟研究院联合浙大团队正在进行云冈石窟3窟和12窟的三维复制项目。如何将石窟复制得形象接近、质感逼真是当前的难题。通过近两年的实验，现已取得多项技术突破。未来，“克隆”的12窟将有可能进行远距离“旅行”，作为中华文化的使者走向世界。

高精确度揭千年谜团

数字化采集获取了传统摄影方法无法取得的高精度图像，研究人员将之称为“笔触级”还原，意为能够看清画或造像中每一根线条和工艺的起落次第，也因此呈现出易被人眼忽略的细节。

在托林寺白殿东壁的一组图像下方，研究者首次通过高精度图像发现了一处因雨水冲刷而字迹不明的重要题记。经辨认，确定画像中央主尊为释迦牟尼佛，从而确认周围壁画表现的是大迦叶“修头陀行”的故事。

山西忻州定襄居士山山脊有一块高近2.8米、宽约1.3米的摩崖碑，被自然侵蚀得字迹模糊，身世年代长期没有定论。研究人员利用三维激光扫描、多视图三维重构技术、高精度自动纹理映射技术等多项综合技术，全方位采集居士山摩崖碑的每一处刻痕形成三维数字图像后，在上面辨识出了“晋”字，从而确认了此碑是年代为西晋的胡奋纪功碑。

“过去是猜也猜不出，现在是猜都不用猜。新技术能帮我们‘看到很多不可能。”山西博物院学术委员会主任渠传福说。

“我们坚信，数字化技术会对考古记录和研究水平的提高产生长远影响。”李志荣说，数字考古的另一个重要意义在于文化普及与传承，为文化研究和传播提供可信、可持续、可不断发掘的文化资源。endprint