文物古迹的数字化阐释与公众传播

李阳

摘    要：本文系浙江省文旅厅2018年度厅级文化科研项目《虚拟现实（VR）技术在文物古迹数字化修复及展示中的应用研究——以全国重点文保单位天龙寺造像为例》研究成果

关键词：文物古迹;数字化;公众传播

一、天龙寺摩崖造像的现状与困境

杭州是十世纪以后中国佛教及其艺术的中心之一，保存着内容丰富的佛教石窟与摩崖造像。天龙寺造像与慈云岭造像、烟霞洞造像共同组成了西湖南山造像，憑借着外观雅致，雕刻细腻，神态饱满等特点，是五代吴越国佛教造像中的杰出代表，颇具江南独特的气息。这些造像承袭了唐代北方石窟艺术历史风格，在中国石窟造像上拥有特殊地位。天龙寺造像于1986年4月23日被杭州市人民政府公布为第一批市级文物保护单位。2006年5月25日，以西湖南山造像名义被国务院公布为第六批全国重点文物保护单位。

目前很大一部分的石窟造像随着时间的流逝已经开始逐渐自然老化，还有一部分石窟造像因为人类的贪念和毁灭心理被破坏了完整性，留下了很难看的印记。这些危害不单单只是伤害了石窟造像内容，更大程度上是对这类艺术品传承的一种毁灭。

传统的文化产物学派人士通常是利用科学的方法保护摩崖造像实体免受损害，借助工程上的地址分析技术和实时检测手段，增加了石窟结构的固定性;另一方面他们不断地探寻摩崖造像出现被损伤的根本原因和潜在危机，利用物理方法对摩崖造像进行还原。可是摩崖造像作为一种艺术的传承，它已然已经拥有了自身的固有属性，从古痕迹的角度来说，必须秉持着高度遵循造像真实性的理念来进行修复工作，因此大多数的实体还原技术并不能很好地缓解摩崖造像所遭受到的创伤，也不能还原出原有造像艺术内容。

在数字化领域对摩崖造像类文物古迹进行保护和复原，可以突破时间和空间的限制，是文物古迹得以“再生”和“永生”的重要途径。这些年以来，互联网高度发达带来了计算机整体水平和操作技术的上升，信息化、数字化开始慢慢被提上了人们生活的必需属性。在石窟造像艺术品领域，数字化更是带来了前所未有的便捷和实用性，人们开始着手于通过信息化技术，计算机智能化对一些珍贵文物、古董、历史名迹进行保护、数据记录、宣传和继承。其中运用了很多计算机专业技术，例如数字影像、算法模拟、VR技术、智能化信息交互平台、互联网社群传播等等。通过把数字化的理念融入到石窟造像这种珍贵艺术品中，给文物古迹的复原和传承带来了崭新的活力。

二、现有的摩崖造像数字化复原方法

摩崖造像作为一类受损严重的文物类保护单位，目前已经开始基于信息化一体的三维空间来存储信息，并完整地展开其艺术特性，现有的技术大多通过计算机领域中的图形学分支、数字图像采集和分析方法，着重与摩崖造像的实体化纹理进行修复工作。利用现有的数字化技术手段，完成了客观的实际纹理修复工作，取得了阶段性的胜利。

国内外的文保护单位已经开展了基于信息化技术对摩崖造像的修复工作，目前主要通过研发对于摩崖造像的修复软件，通过计算机技术对摩崖造像进行修复工作。浙江大学的潘云鹤教授等致力于文物古迹保护的学者尝试通过计算机模拟技术，模拟出摩崖造像的细腻化模型。也称作基于计算机辅助生成模型图，这种方法是通过对计算机设定指令，并自动获取输入的摩崖造像各类关键数据信息，通过人际一体化的集成环境下的交互技术开始进行细节上的修复工作。这类方法通常被用于修复一些线条被损害较低的摩崖造像。另一方面中国另外一部分致力于保护造像艺术文化的学者们研发出一种演变模拟技术，通过对摩崖造像属性的深刻了解，与现有的保存程度较高的摩崖造像进行模拟实验，对比分析两者固有属性的差异，并通过这类保存程度较高的摩崖造像作为实际对照物，进行摩崖造像修复工作。最后还有一部分学者致力于利用MAYA方法进行摩崖造像的修复工作，通过MAYA软件程序对摩崖造像进行修复工作也是一种可行性较高的办法。根据模拟修复的结果可以作为参照，在实际摩崖造像修复时提出关键性意见。国外一些研究人员采用了一种自动化监测摩崖造像上是否存在裂痕并通过相关材料自动化进行填补，这类方法通常使用在统一化雕刻的一类摩崖造像上，如果遇到一些造型变化频繁的摩崖造像就会显得十分乏力。

三、交互式破损摩崖造像数字化复原研究

通过上述文章中的一些技术可行性分析和实际情况的权衡，笔者最终采用了倾斜摄影技术进行摩崖造像信息化修复工作的数据信息收集手段，基于一种利用计算机的人机交互模式，全方面展开对摩崖造像可视化的建设，并通过用户调研、需求分析、数据准备、核心理论、系统设计、用户实验等几个角度，着手于解密用户调研、需求分析、数据准备、核心理论、系统设计、用户实验等几个角度修复的核心原理。最终为一种智能化的摩崖造像信息采集修复实施修复系统打好了厚实的基础。

（一）用户定位和用户需求

本次设计始终坚持以用户为核心，首先进行用户群体的需求调研工作，并及时总结整理出这种系统需要实现的几种功能模块，再经过一系列的软件测试缓解和体验报告收集来进行设计过程的优化工作。

通过信息化、数字形式的摩崖造像修复成果实际上可以看做为实体摩崖造像修复工作提供的模拟数据，起到了良好的参考作用。目前，基于目前的科技发展仍无法实现完整性的可触摸程度上的实体摩崖造像内容修复工作。因此在开展实体摩崖造像修复工作之前，就必须通过模拟的形式，进行模拟修复实验，这并不是无效工作，反之这是一项开展实体修复工作前的必须工序。

（二）数字化复原理论与数据准备

本次设计的交互式摩崖造像数字化复原系统通过输入一些资料记载上的经典损坏摩崖造像的数据记录，第一步进行数据输入并搭建摩崖造像模拟化模型，第二步开始展开对摩崖造像的结构分割和模型优化处理，并按分割成形后划分对应区域，第三步采取使用损害标记算法，针对摩崖造像一些出现问题的区域进行标记，这种标记手段实际上是基于智能化计算机人机交互展开的，标记接收后进行损坏区域的划分，第四步利用交互式填补的技术对上一步骤中损坏区域进行信息数据的填补，这里的填补通常是针对一些摩崖造像实体纹理信息的填补，最后一步把填补结束的摩崖造像模拟模型结构输出，这里的输出模型必须满足摩崖造像实体修复工作的一些关键性技术指标。

（三）系统原型设计

参考本次论文中设计的一种数字化摩崖造像修复的知识体系，同时融入了针对用户群体和典型艺术保护单位的需求调研材料，并最终整理出可行性报告。在这次的系统设计上，采取了基于实际模型处理的设计理念，其中含有界面设计、交互设计和程序设计。本次系统设计主要设计了三种交互形式：

3.1图像分割：这种交互形式通过一种计算机领域内常用到的自动分割化图形、图像算法，采用数据化形态下的模拟数据模型数据信息对石窟艺术草图进行第一次操作。后续反馈中，如果出现了问题，可以在问题的基础上展开新的交互形式下的设计优化工作。从图像分割交互形式下的计算机主页面和第一次分析测试成果数据中不难发现，第一次步骤下的算法会进行自动化图像分割操作，这样会导致摩崖造像图像演变为多个带有视觉形态的的细化领域。可是大部分原定于同一类视觉部分下的子区域并没有实现自动化分类。从实际角度来说，像造像的上身部位中的脸部和手臂 ，还有部分区域理论上应该会自动化分类但是尚未全部分类。这个时候可以考虑采取区域合并（拆分）的手法来实现对上述问题的解決。并最终达到修复工程优化设计的愿望。

3.2破损标注：通常都是利用人为行为进行人工辅助，通过把摩崖造像中的一部分受各种因素遭到破坏的部分和区域标记出来。根据上面提到的因为摩崖造像的损害形式较复杂、受损程度比较严重，同时由于摩崖造像本身繁琐的构造，自动化测试的手段没有办法检测出受损伤的地方，为此特意考虑了一种交互式技术开展半自动化标注。

3.3内容填充：针对摩崖造像的智能化数字修复技术的最终一步同样也是最关键的一步就是利用交互式形态下的人与计算机同时开展修复工作，对已经被标注过的破损地方进行内容的填补，这里的填补大多数情况下都是对一些颜色或者纹理层面的内容填充。作为整个数据化摩崖造像修复工作关键一步，我通过对一种 Criminisi的算法的使用和进行自我创新。首先第一步就是要计算复合连续性的像素点，在这一步设计当中，我采用考虑使用最优像素点有限的方式，全方面的进行破损区域的填充。当使用者确定了接下来要修复的目标后。通过选定一个对应模拟数据参考目标，利用该参考目标内已有的颜色和纹理用于填补选定的修复目标，倘若使用者选定的修复目标被损害程度较小，那么被选定的这个修复目标同时也可以直接作为参考目标，直接利用已有的颜色和纹理数据进行修复工作。在区域内容填充的最后，使用者要根据实际需求进行选择：1.填充所有区域;2.只填充损坏区域。进行选择实际上是基于选定的目标区域内，被破坏的程度所占范围。第一类选择通常适用于被损害部分占目标区域比例较大，这样发通过填满整个目标区域可以在视觉上给参观者一种美感。第二类选择则相反，仅仅针对于受损面占比较小的一种造像。

（四）复原结果与用户实验

尽管现在社会科技不断发展，信息化也在不断的完善，但是在文物古迹领域内，特别是数字形式下的复原扔还没有出现成熟的技术手段，还是处于未统一的一类领域。简单来说，如何才能判断这次修复工作的可行性，谁是这个制定评分指标的人，如何才能打破评判是一个主观意义下的现实情形。为了保证本次设计的摩崖造像数字化复原最终数据结果的真实性和客观性，很荣幸邀请到了信息网络保文物保护处和地方文物保护单位科研所的几位专业人士，根据他们基于专业性质的评审，得到了本次系统设计对摩崖造像数字化复原相关成果最终的客观性评论。

结语

本次的天龙寺摩崖造像数字化复原项目中，笔者通过交互式的理念和数据模拟造像模型的搭建，提出了基于模型图的交互式摩崖造像数字化复原方法，实现了交互式摩崖造像数字化复原软件的原型设计，数字化复原成果在文物古迹保护与传播领域有易学易用的特点，同时又可以向大众普及和展示数字化复原技术与成果，有助于其文物古迹保护意识的提升。

由于现有知识的不充分和现实条件的局限性，本次系统设计还存在改良的可能性，以后针对文物古迹修复、文化遗产保护、数据算法优化、交互设计理念等方面笔者也会继续进行这方面的探索。

参考文献：

[1] 高念华：《飞来峰造像》，文物出版社，2002年

[2] 常青：《杭州玉皇山天龙寺佛教摩崖造像》[J]，《文博》，2016年第2 期

[3] 浙江省文物管理委员会：《西湖石窟艺术》，浙江人民出版社，1956年

[4] 潘云鹤、鲁东明：《古代敦煌壁画的数字化保护与修复》[J]，《系统仿真学报》，2003 年第 3 期