新技术在古代壁画数据采集保护中的应用研究

刘晓龙

古代壁画是人类精神文明的遗产和历史文化的瑰宝，极具艺术研究价值。 然而，随着岁月的变迁，古代壁画饱受风霜的侵蚀，传统的物理方法在数据采集保护工作中面临着重重难题，如历时长、成本高、难度大等。因此，将新技术合理应用在古代壁画数据采集保护中，可以有效提高古代壁画保护工作的质量，促进我国古代文化遗产的传承与发展。

一、当前古代壁画数据采集保护过程中出现的问题

（一）古代壁画的特点与类别

壁画的特点：壁画与其他绘画形式存在着一些异同。可以利用色彩与形象来抒发作者的思想与情感，这是壁画与其他绘画形式的共同点。不同之处在于，其他绘画形式可独立存在，而壁画必须依附于建筑物而存在，人们必须在特定的建筑环境中，才能体验到壁画的美感与质感。

壁画的类别：壁画的类别有很多，区别在于材料的使用上。大部分壁画的常规材料包含砂石、岩石、石灰以及颜料等，一些带有宗教信仰的壁画还会在关键位置镶嵌宝石。以存在性质来区分的话，主要分为宗教性质的壁画与非宗教性质的壁画。以其附属的建筑来区分的话，可分为墓葬类，如卜千秋壁画墓、浅井头壁画墓等；寺庙殿堂类，如大昭寺壁画、西藏壁画等；石窟类，如敦煌莫高窟、克孜尔石窟等。以技术手段来区分的话，主要分为纯绘画类和绘画工艺类两类。纯绘画类常以泥沙、石灰以及颜料根据一定的比例进行混合，再运用干画法技术、湿画法技术或者干湿混合技术来完成绘画；绘画工艺类则是需要结合壁画的特点或类别，运用各种手段来提高壁画的纹理感，如雕刻或者镶嵌等。

（二）来自自然界的破坏

一些古代壁画所处的地理环境特殊，很少有人居住，十分荒凉，自然环境很差。在这种情况下，壁画容易出现掉落、褪色等现象，如甘肃地区，包括敦煌莫高窟在内，大部分石窟壁画都受到了自然界的破坏。一些壁画掉落、褪色的情况比较严重，甚至已经达到模糊难辨的地步，为人类的艺术宝库带来了毁灭性的灾难。

（三）来自人为的破坏

一些寺庙殿堂类壁画，由于出现严重的空鼓问题，导致壁画出现掉落、开裂的现象。此外，由于这些古寺庙年代久远，横梁承重超负荷，再加上年久失修，使寺庙面临着坍塌的风险，也就造成了寺庙殿堂类壁画难以保存的危机。还有一些人为因素也加剧了壁画的损坏：首先，寺庙人流量大，导致酥油灯的使用急剧增加。现代酥油灯的燃料多为氢化酥油，燃烧所产生的物质对壁画的损害极大。其次，在人工修复壁画时，往往采用的是现代水泥材料，与古代寺庙殿堂的建筑材料明显不同，二者之间的融合度较差，也会导致壁画的损伤。再次，游客缺乏文物保护意识，很多人都认为保护文物只是国家有关部门的事，与自己没有什么关系，从而导致在参观过程中，游客对文物造成有意识或者无意识的破坏。这些人为因素给壁画的保护工作带来了极大的困难，不利于古代壁画的保护与修复，因此，古代壁画迫切需要采用行之有效的新技术来开展数据采集保护工作。

二、新技术在古代壁画数据采集保护中的应用策略

（一）虚拟现实技术在古代壁画数据采集保护中的应用

随着虚拟现实技术的广泛应用，国际上有很多国家已经将虚拟现实技术应用到了文物的数据采集、保存、修复以及考古研究等工作中。虚拟现实技术可利用信息技术对古代壁画进行数字化保存，能在一定程度上弥补壁画因自然界或人为因素所造成的损害，还可以促进当地旅游业的发展。

例如，敦煌莫高窟由于其特殊的地理位置，在大陆季风性气候的作用下，导致壁画在经受了风沙、雨水以及强光等自然现象的侵害后，变得非常脆弱。再加上观赏人数与日俱增，其保护与修复的工作变得十分艰难。因此，在20世纪末，国家有关部门与某大学共同开发了关于敦煌莫高窟的虚拟漫游与复原系统。这套系统将虚拟现实技术与人工智能技术进行合理融合，从而使用户可以通过计算机来对敦煌莫高窟进行观赏，如敦煌莫高窟的外观景象、内部的壁画以及彩色雕塑等。将虚拟现实技术应用于古代壁画的数据采集保护中，有效弥补了文物因历史变迁而导致的信息消失，且提高了游客的观赏质量，促进了旅游产业的发展。

（二）数字图像修复技术在古代壁画数据采集保护中的应用

图像修复技术起源于14—16世纪的欧洲，提高了图像处理的效率，常被人们用来修复已经损坏或者遗失的艺术品。图像修复技术不仅可以保持原作的美感，还可以在一定程度上恢复艺术品的原貌。在那个时代，图像修复技术仅限于对图像进行简单的修复，由于缺少高科技的支持，在修复过程中很容易导致美术作品受损。随着信息科技的迅猛发展，图像修复技术与数字化科技进行有效融合，并在人们的需求中日益形成成熟的数字图像修复技术。在21世纪，数字图像修复技术已经被人们广泛用于文物的数据采集保护中，有助于对破损文物进行有效修复，从而提升文物的保护价值。

例如，近些年来，我国在西藏壁画的保护与修复上花费了大量的人力与财力，但效果不佳。使用数字图像修复技术可以对西藏壁画进行合理分类，再针对其纹理结构对其进行修复，有助于提高西藏壁画的恢复质量。首先，运用数字图像修复技术可以根据西藏壁画的类型或损坏程度进行原始数字图像的采集，再将其进行分类，并针对壁画破损的部分使用不同的技术进行修复。其次，以数字图像规则为基础，对文物进行虚拟修复的实验，从而最大限度地还原壁画的原始外观，并尽可能地找回丢失的信息元素，有助于恢复壁画的文化价值。在对壁画进行虚拟数字图像修复后，要对其进行科学评估，以了解损失部分的恢复效果，从而保证壁画实体修复工作的顺利进行。再次，根据壁画自身的纹理结构展开修复工作，有助于破损严重的图像最大化恢复。

（三）3D激光扫描技术在古代壁画数据采集保护中的应用

近些年来，3D激光扫描技术着重于点云数据分析技术的开发，目前已趋于成熟。点云数据分析技术主要作用为重建壁画的外观，研究方向为两个方面，一是基于距离信息重建离散点，二是基于距离信息重建结构化的点。3D激光扫描技术在重建3D模型时具有多种表达方式，通常对壁画建立立体空间模型时，会采用两种手段。一是建立立体表面模型，这种方式主要作用于壁画的外观特征，以网格形式逐步逼近壁画的外观结构；二是建立几何模型，通常用Computer Aided Design模型来表现。

例如，利用3D激光扫描技术对大昭寺壁画进行保护，要通过其纹理信息来判断壁画的客观真实信息，以此来加强对文物细节的把握，从而确保壁画数据信息的精准性，有助于针对壁画的实际损害情况进行对应处理，这项工作可由3D激光扫描技术中的点云数据来完成。

三、结语

古代壁画是我国历史文明的代表作品之一，将新技术应用于古代壁画数据采集保护中，有助于提高古代壁画保护工作的质量，促进文物保护事业的可持续发展。基于此，本文提出了几点思路策略：虚拟现实技术在古代壁画数据采集保护中的应用、数字图像修复技术在古代壁画数据采集保护中的应用、3D激光扫描技术在古代壁画数据采集保护中的应用等。以上几点策略，旨在最大程度保持古代壁画的原貌，从而促进我国历史文化遗产的继承与发展。