详情
搜索

大咖论数 | 李德仁院士:让文化遗产在数字空间中永生

来源:博览会执委会 时间:2022-11-15

文化数字化战略发展高峰论坛举办

李德仁院士:让文化遗产在数字空间中永生

敦煌莫高窟,一座艺术的宝库。去过那里游玩的朋友,都知道一个固定的流程——先在莫高窟的数字展示中心观看两部数字电影《千年莫高》和《梦幻佛宫》,再乘坐摆渡车前往实地观赏真正的洞窟。

在11月15日举行的2022年中国国际数字经济博览会“文化数字化战略发展高峰论坛”上,摄影测量与遥感学家、中国科学院院士、中国工程院院士、国际欧亚科学院院士李德仁,以敦煌莫高窟为例,作了“让文化遗产在数字空间中永生”的主题报告。

为什么要文化遗产“数字化”

“一带一路”包含122个国家,拥有世界文化遗产535处,占世界总数(1092处)的49%,四大文明、五大宗教全部诞生于这条路线之上。但受各种客观因素的影响,加上分布广泛,科学保护手段较为欠缺,致使部分文化遗产正在加速消亡,实体修复保护性破坏也时有发生。

敦煌是丝绸之路上中国通往中东、亚欧等地的必经之地,是古希腊文明、波斯文明、印度文明和中华文明的桥梁与融合地。敦煌莫高窟始建于公元366年,现存洞窟735个,其中492个有壁画彩塑,这部分面积4.5万平方米,彩塑2415尊。1000多年的历史长河中,经历了地震、氧化、风沙等自然因素的侵蚀,以及过度旅游开发的人为因素,致使部分壁画损坏,彩色雕塑毁坏、变色等。

如何在满足游客需求的同时,最大限度的保护好文化遗产,是几代莫高人不断思考的话题。“文化遗产不能再生,也不可永生”,一生从事敦煌遗产保护工作的敦煌研究院名誉院长樊锦诗,早在上世纪80年代末便提出了“数字敦煌”的设想,并于2003年的全国政协会议上,提交了《关于建设敦煌莫高窟游客服务中心的建议》,通过数字影院和球幕影院等现代化的手段,向游客全面展示莫高窟的历史和文化艺术。

2014年8月,敦煌莫高窟数字展示中心建成启用,降低了游客对洞窟环境的不利影响,丰富了游客的旅游方式和内容。

 “数字敦煌”的建设

“利用最新的测量、遥感、计算机视觉、AI、VR/AR、云计算等技术手段,重建数字文化遗产,让文化遗产在数字空间中永生。”11月15日的高峰论坛上,李德仁院士如是说。

据李德仁院士介绍,为了建设“数字敦煌”,他们首次采用了无人机倾斜摄影的方式,总计飞行188架次,拍摄了30万张倾斜影像,获取了敦煌及周边大约60平方公里完整的高清度地表数据,建立了莫高窟及周边实景三维模型,其中核心区域分辨率达到1厘米,周边区域2-3厘米,构建了莫高窟“九层楼”“小牌坊”等标志性建筑。

洞窟方面,利用地面激光扫描仪,建立了洞窟三维模型,分辨率达到0.5毫米。“158窟的涅槃佛陀,长15.6米,我们作了18个地面激光扫描站点,由210万个三角形重建的几何模型,超过300张照片进行纹理映射;254窟中心柱洞窟结构,高达1600万个三角形,纹理量达到18GB。”李院士说道。

李德仁院士说,精确的三维模型,还可以对保护文化遗产提供重要的依据。他们在实际工作中,测量出有些洞窟的墙壁只有0.391米厚,这意味着比较脆弱,“莫高窟的崖体,表面材质大多是砂砾岩,胶结性差,较为松散。定期观测、分析和存档崖体的变化情况,及时提供预警,确保洞窟和游客安全。”

 “数字文化”对考古学意义重大

“数字敦煌”的作用,不仅仅可以保护这些珍贵的历史文化遗产,还在考古学方面具有重要意义。

现在的莫高窟壁画,颜色已经暗淡了很多,部分佛像变黑较为常见,那么,千年之前它们究竟是什么颜色呢?“根据已有的文献,古代画师一般采用红色和白色的复配颜料描绘肤色。我们通过研究壁画矿物质颜料成分和颜料色彩老化机理,对颜色整体进行反演,建立不同矿物质同步辐射图库。在老化实验中,复配颜料采用铅丹与铅白1:30的配比,随着老化的进程,样品逐渐由肤色变成了黑色,每5天取一个样品,老化周期共60天。根据这个规律,便可以把壁画还原到当年美丽的颜色。”李院士说道。

李院士还根据壁画的颜色搭配和线条形状的绘画风格,以及敦煌“飞天”的演化过程,提出一种基于“创作时代”集群的绘画风格分析法,科学、客观的区分敦煌壁画的时代风格,“比如205窟的壁画,它的时代在考古学中仍然存在争议。但通过机器学习判断,认为盛唐的概率为100%,中唐的概率为0%,帮助我们自由穿梭于千年石窟之中。”

除了敦煌莫高窟外,李院士和他的团队还对云岗石窟进行了数字化。其中第13窟整窟数字模型由28.34万张照片(约14万亿像素)重建,精度优于0.5毫米,数据量高达500GB,这是全球首次对于如此大体量洞窟进行高精度整体三维重建。

“建议国家设立‘一带一路’数字文化遗产科学工程,维护国家文化安全,弘扬文化自信,促进文化繁荣,推进数字创意产业发展,服务国家战略性新型产业,促进学科交叉,带动技术进步,保护文化遗产永生。”李院士最后说道。