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武大 + 敦煌在错位时空里相拥!

发布时间:2021-09-21 12:43

如果时光倒流十几年,你可能会在敦煌的一个小出租屋里看到几个剃光头的学者,他们还在深夜坐在办公桌前围着电脑学习。他们来自武汉大学数字文化遗产研究中心。

在敦煌,他们通过测绘的手段,对石窟及相关文物进行数字化采集、加工、存储,并尝试构建复制敦煌石窟原貌的3D数字模型。

当时,为了激励自己尽最大努力攻克数字敦煌项目,我的同行老师张帆和博士生们剃了光头,以显示他们解决科研关键问题的决心。项目推进期间,团队白天在石窟采集数据,晚上回到出租屋开发软件、研究技术。

Src=回忆这段经历,武汉大学长江文明考古研究所文化遗产与数字保护研究中心副主任、武汉大学测绘与遥感信息工程国家重点实验室教授黄先峰教授,至今仍清晰地记得当年团队全力以赴的雄心壮志。有了这样的决心,团队成功建立了敦煌莫高窟的第一个3D模型,共有285个洞窟。

早在20世纪80年代,武汉大学的院士和他的妻子朱教授就开始保护正在被侵蚀的敦煌莫高窟文物。当时数字化的概念刚刚兴起,文物保护大多是靠测绘获取图纸来实现的。

SRC = 2006年8月,、朱、范金石讨论数字敦煌研究方案。

由于敦煌石窟结构复杂、纹理丰富,数字化保护工程对模型的几何和纹理要求极高,普通测绘手段和设备很难达到标准。2005年前后,3D激光扫描技术发展迅速。李德仁院士敏锐地认识到技术进步为石窟三维数字化保护带来的价值,多方筹措资金和设备,推动武汉大学与敦煌研究院联合开展数字敦煌项目研究。

src = 2007年底,刚从博士学校毕业的黄先峰教授,正巧从事激光扫描,与敦煌数字化项目关系密切,因此被李德仁院士指派加入团队。黄教授说:我觉得武汉大学测绘学科的突出点是继承性。于是,武汉大学两代科研人员世代相传,共同修复敦煌石窟原貌。

我们做项目,最重要的是考虑国家的需求。只有满足国家的需求,研究才能成功,才有意义。院士的话至今仍持续影响着黄教授的科研生涯,也引导着他在今后的科研中始终关心国家,为国家做实事。

李院士认为,武汉大学的测绘学科是国家队,要站在国家的立场思考,不要把个人得失看得太重。这种为国奉献、无私奉献的精神,也激励着黄险峰教授等青年测量工作者,以更加纯粹的思想投入到科学研究中去。

面对科学研究,需要呕心沥血、一丝不苟的手艺,这是黄险峰从前辈身上获得的宝贵精神。70多岁的朱教授在敦煌科研现场亲自爬上20多米的高台,做实验记录;八十多岁的李德仁院士,一年到头还在路上,为团队争取科研物资和经费。这种认真、执着的精神不仅激励着黄教授,也成为他对学生的一贯要求。

Src=谈及石窟数字化保护的研究历程,黄险峰坦言,光是在石窟工作的时间加起来就超过一年:当一个人专注于一件事而忘记一切的时候,纯粹的精神是非常宝贵的财富。

在敦煌工作期间,敦煌研究院名誉院长诗歌生活的一些细节,让黄教授至今记忆犹新。

范进士个子不高,但相当瘦。水杯是用过的奶瓶,所以生活极其简单。他就是这样一位老人,但他带领着一批批研究人员和技术人员,保护着中国最重要的文化瑰宝之一,每年为数百万游客服务。范奶奶满脑子都是关于文物保护的想法,深深打动了黄教授,鼓励他在科研的道路上回归自己的赤子之心:这是社会对一个学者、一个教授的要求。

年复一年,在敦煌的黄土天空中,乌达大学的几代测绘人经历了无数次风吹沙打,他们不断创新突破技术,也有锐意进取的意志和决心。

在敦煌球幕影院,古色古香的莫高窟在18米长的银幕上缓缓展开,在观众离开之前,他们可以与几千年前的匠人进行一场跨越时空的对话。在这段令人印象深刻的经历背后,部分工作得益于黄险峰教授及其团队数年的努力。

这并不容易。回忆团队从零开始启动敦煌数字项目的最初经历,黄险峰多次提到“不易”二字。那里工作条件差,环境艰苦。如果工作不小心进行,会对有几千年历史的文物造成破坏。

SRC = 2010年,武汉大学和敦煌研究院开展了洞穴数字化标准相关研究的前期试验工作。

为了实现敦煌石窟的数字化,团队首先要用激光设备扫描石窟的三维骨架,然后在上面贴上壁画的色彩和纹理,力求真正还原石窟的原貌。

面对最紧迫的技术难点,武汉大学技术团队和敦煌研究院数字所进行了大量的技术探讨和思考。想要呈现敦煌壁画的3D模型,就必须将石窟照原样复制,需要先采集图片数据,然后缝合在一起。如何保证每幅壁画定位准确?

SRC = 2015年11月,武汉大学和敦煌研究院收集了254个洞穴,为沉浸式虚拟现实展示实验准备数据。

由于照片数量巨大,每转一圈就有上千张,而且壁画表面本身也有一定的起伏,单纯的拼接很难还原其立体效果。而且由于拍照时方位、距离、光照的不同,文物的本来面目很难呈现,因此三维石窟壁画的数字化就更难了。

但黄险峰深知,壁画的定位与校正是整个洞穴数字化道路上至关重要的一步,也是面对困难必须克服的障碍。于是,吴达和敦煌研究院合作开发了一款专门的软件制图大师,利用地面激光扫描仪获取壁画的结构数据,并构建其3D模型,将变形后的图片贴在模型上进行矫正。

如果图片的精度要求不一致,将使用不同比例的扫描仪对获得的数据进行扫描融合,从而根据石窟结构和误差获得自适应模型。如果模型不能达标反映色彩纹理,照片的色彩数据和几何数据就会融合在一起,从而真正完成石窟的完整再现。

想象一个成人大小的文物,放大到18米长的屏幕。你需要多少细节?黄教授用流行的例子描述了过去十五年中数字团队为实现恢复级数字化所做的努力。精细的刻痕和精美的画面在团队的努力下聚集在一起,从而构建了一个跨越时空的美好对话。

在我国西北地区,由于地质条件不稳定,降雨量不断增加,许多石窟保护工程面临着严峻的形势。而且由于设备、技术条件、物理环境、人员专业能力等各种限制,石窟数字化并非易事。

新疆一些偏远地区的石窟保护基础不完善,有的地方连电都没有!黄险峰多次赴新疆考察石窟和遗址,深切感受到理想与现实的差距。一方面,我们在想象一个伟大而先进的科技发展计划;另一方面,如此珍贵的文物保护难度依然存在。

Src=武大看到困难和挫折的人并没有因此退缩。他们夜以继日地埋头实验,就是为了研究一种成本低、人人可用、没有高门槛就能实现文物数字化的技术。

有志者事竟成。9年后,该团队开发了一个完全基于摄影测量技术的文物数字化软件,名为Get3D。工人只需使用相机就能完成石窟的高精度数字化,甚至普通手机也能完成文物的数字化三维记录。

除了与敦煌研究院在莫高窟数字化保护方面的合作,黄险峰团队还在云冈石窟、龙门石窟、大足石刻、天龙山石窟、长城等中国石窟和伟大遗址开展了数字化保护工作。所研究的技术还用于国家博物馆、金沙博物馆、伪满故宫博物院等馆藏文物的数字化保护,以及三星堆等考古发掘过程中。

回忆数字敦煌项目的收获,黄先锋说,除了技术上的突破,这个“接地气”的项目也让他们在研究中更加冷静、脚踏实地。此外,敦煌的恢弘大气使他们更加注重对美的感知。以前的研究总是过于关注技术,现在的科学研究应该科学与人结合,坚持以人为本的原则,提升人文素养。

这种对个体发展的关注,是黄险峰推进数字化的初衷。虽然文物教育是提升历史思维能力和艺术审美能力的好手段,我国有着丰富的文物资源,但由于推广成本的限制,我国文物教育仍只是在小范围内进行。

面对这一现象,黄险峰团队决心探索一条通过数字化降低文物教育成本的有效途径,让文物也能被每个孩子看到,让文物教育深入到每一个社区、每一所学校、每一个人。希望通过文化遗产数字化,在一定程度上促进公平的文物教育。黄险峰的话透露出无限的肯定。

Src=保持内心,勇往直前。这是黄险峰对自己未来的憧憬,也是他对汉字未来的期待。随着“数字保护”概念的出现,数字化的前景一片光明。黄险峰对数字化的发展充满信心,期待用更先进的数字化手段挖掘和展示文物背后的故事。

这个由两代武大人书写的敦煌故事,代代相传,中国文物保护的图景也将随着时代的洪流不断展开。

  

武汉大学考研武大 + 敦煌在错位时空里相拥!

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