石窟寺文物數字化的內涵

吳健

內容摘要：本文從學術、技術和藝術角度詳細闡述了石窟寺文物數字化的內涵。首先，敦煌石窟數字化學術是基礎，了解敦煌學知識，挖掘學術價值，依據文物保護法，采用科學的文物保護理念，利用攝影與計算機理論知識制定數字化方案，指導實際工作；其次，要制定數字化的工作流程和標準規范，不斷地引進新的技術，利用多種技術手段對石窟寺進行數字化工作，永久保存數據；最后，加強數字化成果的應用，拓展思路，以藝術為目的，將價值極高的敦煌石窟展現給觀眾。

關鍵詞：石窟寺數字化；學術；技術；藝術

中圖分類號G256.1 文獻標識碼：A 文章編號：1000-4106（2015）02-0125-05

Abstract： This article explores the meaning of digitalizing cultural relics in cave temples from the point of view of learning， technology， and art respectively by creating a plan of procedure， monitoring progress， and assessing the value of digitalization to Dunhuang studies. With these goals in mind， this article seeks to： first， work out a digital plan using photography and computer technologies that follows the laws for the protection of cultural relics， applies a scientific philosophy of cultural conservation， understands Dunhuang， and explores the academic and learning value that underlies this digitalization work. Second， to create digital workflows and standards， introduce new technologies， and apply various techniques to implement the proposed plan and preserve the data permanently. Finally， to strengthen the use of digital results， expand our way of thinking， and exhibit the Dunhuang caves to audiences for the purpose of art.

Keywords： digitalization of cave temples； learning； technology； art

0 引 言

敦煌石窟是集建筑、壁畫和塑像為一體的石窟群，歷經千年，蘊含豐富的內容，具有極高的歷史、藝術和科學價值。通過多學科的研究，努力將石窟寺承載的歷史文化以不同的形式呈現給當代人民，并且傳承下去，是我們義不容辭的使命和責任。由于自然與人為的因素，石窟寺的壁畫正逐漸衰敗，以目前的技術，人類無法阻擋這種衰敗的趨勢，只能做到延緩衰敗，延長石窟寺的生命。為了能夠永久保存石窟寺的壁畫、雕塑等文物信息，上世紀90年代敦煌研究院提出石窟數字化項目，利用攝影與計算機等先進的技術手段，永久存儲文物信息[ 1]。世界各文化遺產地都在進行遺產數字化工作，敦煌石窟數字化工作已進行20年，然而石窟寺數字化到底該如何定義，數字化的內涵是什么？本文通過作者在莫高窟30多年的工作經驗，結合專業知識，總結凝練出石窟寺數字化的內涵——以學術為基礎、技術為手段、藝術為目的。

1 學術是基礎

1930 年， 著名學者陳寅恪先生在《敦煌劫余錄序》中說：

一時代之學術， 必有其新材料與新問題。取用此材料， 以研求問題， 則為此時代學術之新潮流……敦煌學者， 今日世界學術之新潮流也。[2]

隨著敦煌學的誕生，吸引了大量的學者對敦煌石窟進行研究，在國內外已產生豐富的學術成果。敦煌石窟的保護、研究和弘揚工作都以此為基礎。敦煌石窟的數字化也不例外，首先需要了解敦煌學知識，挖掘學術價值；其次，依據文物保護法，采用科學的文物保護理念；最后，利用攝影與計算機專業理論知識制定數字化方案，指導實際工作。

1.1 掌握敦煌學知識 挖掘學術價值

敦煌石窟藝術是集建筑、壁畫、塑像為一體的綜合性藝術。壁畫內容豐富、塑像題材多樣，石窟建筑形制囊括中外，蘊含了中國中世紀社會宗教、歷史、藝術、科技、民俗等多方面的信息，具有極高的歷史、藝術和科學價值。

敦煌學經過多年的發展在國內和國外已經產生大量的研究成果，以此確定了敦煌石窟文物的價值，價值越高，石窟寺文物數字化的工作越顯得重要。例如：石窟寺數字化方案設計的基礎，需要了解文物實體的歷史背景、建筑形制、壁畫內容與學術價值；數據的整體采集和局部采集，也要以學術為基礎；數字化展陳，是對敦煌藝術內涵可視化的解讀，更離不開學術的支持。目前正在實施中的國家科技支撐計劃項目“絲綢之路（中國段）文化遺產資源地理信息系統及文化旅游服務集成技術研發與應用示范”，其中子課題——“絲綢之路（中國段）文化遺產價值挖掘與文化旅游信息資源標準規范研究”，是本項目的基礎，同時對其他課題的順利開展起到了學術指導作用。數字化成果已融合在保護、研究和弘揚等多學科領域之中，數字技術與學術緊密結合，起到了一定的支撐作用。因此，石窟寺文物數字化工作基礎是學術。

1.2 遵循文物保護法規 加強科學技術研究

文物是不可再生的。石窟寺文物數字化要運用文物保護理念，遵循法規，確保非接觸的數字化攝影采集。運用科技保護的理念，基于石窟寺數字化的基礎，深入科學理論研究。例如：不同地域和環境下的攝影采集和海量圖像處理研究、計算機技術與視覺藝術研究、大數據管理與內容價值挖掘研究、數字展陳及多媒體研究、數字化版權維護技術研究等，不斷將這些數字化新的研究學術成果轉化為技術應用，從而促進文物數字化發展。

1.3 數字化實施方案的科學制訂

石窟寺數字化的方案集合了學術與技術，注入了科技含量，方案制定要以學術為根據，了解石窟寺被拍攝對象的歷史、藝術和科學價值。以學術為指導，結合石窟寺數字化標準制訂方案，在方案中要體現出被采集對象的特點，研究洞窟數字化的難點。例如：石窟寺形制特征、空間結構、文物質地、保存現狀、采集環境，對此進行科學分析與實驗，最終確定數字化實施方案，指導數字化工作的具體開展。

1.4 科學研究是實踐的指南

石窟寺數字化工作包含數據采集、處理、存儲、交換、展示等環節，形成完整的數字化流程體系。而每一個環節都需要不同的專業學術研究。例如：攝影采集分辨率的研究、多光譜的研究、視覺感知要素的研究；利用圖像傳感器獲取圖像的原理、數字圖像的分辨率、像素、圖像直方圖、圖像變形、融合的研究；多媒體處理專業學術研究等。只有綜合以上研究，才能夠對數字化成果的質量予以整體把控。

2 技術是過程

石窟寺數字化為了能夠獲得符合標準的最終成果，需要利用多種技術，而技術只是數字化的一種手段。以多種技術相互結合的數字化工作需要制定工作流程、標準規范。隨著科技的發展，還需要對新技術進行掌握和應用，最終將數字化成果永久地存儲。

2.1 流程的把握——基石

敦煌莫高窟數字化經歷了20多年，在多年的工作中經過不斷地實驗并積累成功的經驗，從而形成了一整套完整的數字化技術流程，整體流程如圖1所示。

數字化整體流程的每一個環節都有詳細的工作規范。例如：攝影采集首先需搭建軌道、攝影架、攝影框等，其次要組裝燈光系統，進行光源的調試，最后為數據采集。所以，對文物數字化流程的把握是數字化順利進行的基石。

2.2 標準的執行——規范

標準對一個行業來說，起著規范與引領的作用。文物數字化工作的規?；_展同樣也需要制定標準規范，確保數字化成果的統一性。石窟寺文物數字化，首先需要制定采集標準：采集分辨率、色溫、光線和采集范圍等；圖像處理標準：圖像處理的工作環境、圖像融合、圖形畸變、圖像色彩等；數據存儲：數據存儲格式、文件命名、數據備份、數據安全等。

文物數字化標準可以從采集、加工、存儲、展示、交換和服務等方面制定，每個環節建立標準，最終完善文物數字化整體的標準體系。標準制定后需要在各個環節中驗證標準的準確性、易用性，在實際工作中依據標準，使文物數字化工作并行開展，提高工作效率，加快工作進展。

2.3 新技術的掌握和應用——創新

隨著科技的進步，促使技術不斷發展。文物數字化領域中不能盲目地引進最新的科學技術，最新的技術不一定在數字化工程中是最適合的。因此，首先需要跟蹤最新技術的進展，有針對性地對新技術進行研究；其次，在一定范圍之內對新技術進行實驗，結合石窟寺文物數字化特性，不斷地改進；最后，孵化出石窟寺文物數字化的關鍵技術，對新技術進行推廣和應用。

敦煌研究院上世紀90年代開始壁畫數字化，運用數碼相機和計算機相結合的方式，確定采集精度為75dpi，從而揭開了敦煌石窟文物數字化的序幕，在當時的歷史條件下，對文物數字化保護起到了一定的支撐作用，2006年已完成了敦煌石窟20多個洞窟的壁畫數字化工作。隨著高科技的發展，計算機性能的不斷提升，圖像處理軟件的升級，數碼相機像素的提高，為了滿足數字化成果的不同應用需求，我們相繼進行了150dpi和300dpi壁畫采集精度的試驗，針對敦煌石窟壁畫的特點，反復實踐，最終確定攝影采集精度為300dpi。此精度的參數，可將壁畫以1∶2高保真輸出，既滿足了文物原數據保護的需求，又達到了出版印刷的要求， 從而實現了敦煌石窟壁畫的永久保存。

從攝影采集精度75dpi提升至300dpi，不是單純的攝影采集精度的提高，而是整體數字化流程都需要新技術的支撐，它是一個質的飛躍。由此說明，石窟寺文物數字化需要掌握新技術并且應用在實際工作中，解決文物數字化遇到的問題，提高數字化數據信息的保存質量。

300dpi的攝影采集標準，截至目前是石窟寺壁畫數字化一個成熟的規范，在業內具有推廣和引領作用。例如對外支撐項目中的西藏夏魯寺壁畫數字化項目、山東岱廟天貺殿壁畫數字化項目、河北曲陽北岳廟壁畫數字化項目、河北毗盧寺壁畫數字化項目等。

2.4 存儲原數據——永存

數字化技術能夠永久保存文物信息，對數字化產生的數據也要確保永久保存。石窟寺文物數字化攝影采集原始數據采用RAW格式，最大限度地保存了文物的信息。圖像數據未加工，這份原始數據需要永久保存。另外，需要對原始數據轉換為通用的TIFF格式數據，進行雙格式數據存儲。在數字化過程中產生的所有數據都需要保存，所有數據需要有不同介質的備份。

敦煌研究院壁畫數字化數據已產生超過70TB的數據，數據容量每年都在大幅度增加，所以，數字化數據永久保存，同樣面臨著挑戰。首先需要制訂一套健全的數據管理制度，保障數據的安全運行；其次通過專業工具進行漏洞掃描、策略檢查等，評定數據的安全等級，及時發現數據管理存在的安全隱患，提前解決，防患于未然；制訂數據安全應急預案，為數據安全突發性事件提供最有效的解決辦法，將損失降至最低。

石窟寺文物數字化數據的永久保存，需要多種技術的支撐，這是數字化流程中非常重要的環節。

3 藝術是目的

包括敦煌石窟在內的石窟寺都是佛教美術的載體，不僅呈現佛教內容，更重要的是它的藝術內涵。文物數字化數據永久保存雖然非常重要，但只是數字化的一個組成部分。在保護好文物數字化數據的前提下，針對不同的應用領域，探索如何將塵封的數據鮮活起來，注入新的生命活力；在高品質還原文物本體的同時，精心設計、藝術加工、拓展思路、加強利用、再創輝煌，才是石窟寺文物數字化的目的。

3.1 追求質量 還原品質

石窟寺文物數字化投入了大量的人力、物力和財力，在標準規范的指導下，形成的最終成果將作為數據永久保存，同時最終成果可應用于保護、研究和弘揚的不同領域。所以，要做到追求技術質量，還原藝術品質。如何才能做到數字化成果的高質量、高品質呢？首先，嚴格按照工作流程和技術標準執行；其次，數據源嚴格控制，攝影采集的原始數據質量要保證，圖像處理過程中減少誤差累積，提升圖像的質量；最后，經過多次交換檢查將圖像處理產生的錯誤降至最低。圖像檢查是數字化成果質量控制的最后一個環節，但是，不能完全依靠檢查這個環節。應該加強數據產生過程中的精細化管理，控制每個數據源頭的質量。

敦煌石窟壁畫的色彩的屬性是理性的，同時也是感性的，色彩的感受取決于生理、心理和物理等不同因素而定。通常，色彩的物理屬性是科學的、理性的，心理和生理屬性則是富有情感的，也是被大眾所能接受的；光線的運用除均勻外，還應營造文物本體的氛圍美感；圖像形變、圖像融合等方面有嚴格的技術指標控制，同時也要符合人們的視覺審美習慣，從而達到精神層面的愉悅。

3.2 拓展思路 打造氛圍

敦煌石窟文物是不可移動的，如何突破時空界限，怎樣利用石窟文物數字化數據，解讀和展現豐富多彩的敦煌石窟藝術，讓更多的觀眾感受和體驗世界文化遺產的藝術魅力，用科技手段支撐文化藝術展示是一個新的思路和方式，“敦煌藝術走出莫高窟”和“移動的絲路明珠——敦煌”數字展覽是一個高科技與藝術相結合的成功范例。

首先，突破物理空間和地域界限，利用三維重建技術，異地真實地構建一個新的三維空間，將數字化高保真復制壁畫，準確還原在三維空間相應的壁面上，既有內容也有結構，實現了與文物本體一致的復原洞窟；其次，利用互聯網技術進行敦煌和異地實時傳輸，突破了時空界限，使人們在異地可以自然地融入到敦煌的旅游氛圍之中；最后，將有限的展示空間，經過合理布局、巧妙構思、藝術設計，從宏觀的角度營造一種佛教美術特殊的氛圍，從而將高保真壁畫復制品、惟妙惟肖的雕塑3D打印作品、沉浸式體驗、多媒體節目、體感互動等多種形式的數字化展陳內容有機地布置于其中，讓觀眾在虛實結合、動靜相宜的氛圍中體驗博大精深的敦煌藝術。將科技與藝術融合，打破時空限制，融合多媒體手段，使藏在洞窟中的千年文化走出莫高窟，觀眾可以從全方位、深層次、多角度、多形式近距離欣賞、體驗豐富多彩的敦煌藝術，讓展覽老少皆宜，觀眾流連忘返，在一定的程度上滿足觀眾的不同要求和深層次的需求。實現不可移動文物領域數字化展陳的新觀念、新方法，形成具有可示范和有推廣價值的展覽模式。

3.3 加強利用 再創輝煌

漢代張騫出使西域，史稱“鑿空”西域，對中國開辟古絲綢之路有著重要的意義。古絲綢之路的興起帶動了東方與西方在政治、文化和經濟等方面的交流。敦煌是古絲綢之路的重鎮，而敦煌石窟則集中了中西方的政治、經濟、文化、宗教、藝術、科技等方面的知識，可見古絲綢之路敦煌石窟的繁盛。

2013年國家主席習近平提出建設絲綢之路經濟帶，加強經濟建設，增強文化交流。同時，隨著中國第一個國家級文化發展戰略平臺華夏文明傳承創新區創建，確定絲綢之路文化發展帶，打造以敦煌文化為核心的河西走廊文化生態區也提上日程。

通過國家科技支撐計劃項目“絲綢之路（中國段）文化遺產資源地理信息系統及文化旅游服務集成技術研發與應用示范”的研究與實施，集成現有成熟的數字技術，更好地支持絲綢之路（中國段）的文化旅游，推動絲綢之路沿線的文物數字化事業的傳承與發展已成為可能。

綜上所述，石窟寺文物數字化是一個多學科交叉的工作，隨著自然條件突變的頻率和人們對精神文明需求的增加，數字化工作顯得尤為重要，亟需在最短的時間內完成高品質的珍貴數字化檔案。同時，融合學術、技術和藝術于一體，探索文物數字化的真諦，豐富文物數字化的內涵，提升文物數字化的科技含量，展現文物的藝術價值。以學術為基礎、技術為手段、藝術為目的，更大程度地保護和應用文物數據，加強利用、再創輝煌，更好地傳承與弘揚文物數字文化。

參考文獻：

[1]樊錦詩.敦煌石窟保護與展示工作中的數字技術應用[J].敦煌研究， 2009（06）：1-3.

[2]榮新江.敦煌學十八講 [M]. 北京： 北京大學出版社， 2001：1.