石窟寺文物数字化的内涵

吴健

内容摘要：本文从学术、技术和艺术角度详细阐述了石窟寺文物数字化的内涵。首先，敦煌石窟数字化学术是基础，了解敦煌学知识，挖掘学术价值，依据文物保护法，采用科学的文物保护理念，利用摄影与计算机理论知识制定数字化方案，指导实际工作；其次，要制定数字化的工作流程和标准规范，不断地引进新的技术，利用多种技术手段对石窟寺进行数字化工作，永久保存数据；最后，加强数字化成果的应用，拓展思路，以艺术为目的，将价值极高的敦煌石窟展现给观众。

关键词：石窟寺数字化；学术；技术；艺术

中图分类号G256.1 文献标识码：A 文章编号：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、壁画和塑像为一体的石窟群，历经千年，蕴含丰富的内容，具有极高的历史、艺术和科学价值。通过多学科的研究，努力将石窟寺承载的历史文化以不同的形式呈现给当代人民，并且传承下去，是我们义不容辞的使命和责任。由于自然与人为的因素，石窟寺的壁画正逐渐衰败，以目前的技术，人类无法阻挡这种衰败的趋势，只能做到延缓衰败，延长石窟寺的生命。为了能够永久保存石窟寺的壁画、雕塑等文物信息，上世纪90年代敦煌研究院提出石窟数字化项目，利用摄影与计算机等先进的技术手段，永久存储文物信息[ 1]。世界各文化遗产地都在进行遗产数字化工作，敦煌石窟数字化工作已进行20年，然而石窟寺数字化到底该如何定义，数字化的内涵是什么？本文通过作者在莫高窟30多年的工作经验，结合专业知识，总结凝练出石窟寺数字化的内涵——以学术为基础、技术为手段、艺术为目的。

1 学术是基础

1930 年， 著名学者陈寅恪先生在《敦煌劫余录序》中说：

一时代之学术， 必有其新材料与新问题。取用此材料， 以研求问题， 则为此时代学术之新潮流……敦煌学者， 今日世界学术之新潮流也。[2]

随着敦煌学的诞生，吸引了大量的学者对敦煌石窟进行研究，在国内外已产生丰富的学术成果。敦煌石窟的保护、研究和弘扬工作都以此为基础。敦煌石窟的数字化也不例外，首先需要了解敦煌学知识，挖掘学术价值；其次，依据文物保护法，采用科学的文物保护理念；最后，利用摄影与计算机专业理论知识制定数字化方案，指导实际工作。

1.1 掌握敦煌学知识 挖掘学术价值

敦煌石窟艺术是集建筑、壁画、塑像为一体的综合性艺术。壁画内容丰富、塑像题材多样，石窟建筑形制囊括中外，蕴含了中国中世纪社会宗教、历史、艺术、科技、民俗等多方面的信息，具有极高的历史、艺术和科学价值。

敦煌学经过多年的发展在国内和国外已经产生大量的研究成果，以此确定了敦煌石窟文物的价值，价值越高，石窟寺文物数字化的工作越显得重要。例如：石窟寺数字化方案设计的基础，需要了解文物实体的历史背景、建筑形制、壁画内容与学术价值；数据的整体采集和局部采集，也要以学术为基础；数字化展陈，是对敦煌艺术内涵可视化的解读，更离不开学术的支持。目前正在实施中的国家科技支撑计划项目“丝绸之路（中国段）文化遗产资源地理信息系统及文化旅游服务集成技术研发与应用示范”，其中子课题——“丝绸之路（中国段）文化遗产价值挖掘与文化旅游信息资源标准规范研究”，是本项目的基础，同时对其他课题的顺利开展起到了学术指导作用。数字化成果已融合在保护、研究和弘扬等多学科领域之中，数字技术与学术紧密结合，起到了一定的支撑作用。因此，石窟寺文物数字化工作基础是学术。

1.2 遵循文物保护法规 加强科学技术研究

文物是不可再生的。石窟寺文物数字化要运用文物保护理念，遵循法规，确保非接触的数字化摄影采集。运用科技保护的理念，基于石窟寺数字化的基础，深入科学理论研究。例如：不同地域和环境下的摄影采集和海量图像处理研究、计算机技术与视觉艺术研究、大数据管理与内容价值挖掘研究、数字展陈及多媒体研究、数字化版权维护技术研究等，不断将这些数字化新的研究学术成果转化为技术应用，从而促进文物数字化发展。

1.3 数字化实施方案的科学制订

石窟寺数字化的方案集合了学术与技术，注入了科技含量，方案制定要以学术为根据，了解石窟寺被拍摄对象的历史、艺术和科学价值。以学术为指导，结合石窟寺数字化标准制订方案，在方案中要体现出被采集对象的特点，研究洞窟数字化的难点。例如：石窟寺形制特征、空间结构、文物质地、保存现状、采集环境，对此进行科学分析与实验，最终确定数字化实施方案，指导数字化工作的具体开展。

1.4 科学研究是实践的指南

石窟寺数字化工作包含数据采集、处理、存储、交换、展示等环节，形成完整的数字化流程体系。而每一个环节都需要不同的专业学术研究。例如：摄影采集分辨率的研究、多光谱的研究、视觉感知要素的研究；利用图像传感器获取图像的原理、数字图像的分辨率、像素、图像直方图、图像变形、融合的研究；多媒体处理专业学术研究等。只有综合以上研究，才能够对数字化成果的质量予以整体把控。

2 技术是过程

石窟寺数字化为了能够获得符合标准的最终成果，需要利用多种技术，而技术只是数字化的一种手段。以多种技术相互结合的数字化工作需要制定工作流程、标准规范。随着科技的发展，还需要对新技术进行掌握和应用，最终将数字化成果永久地存储。

2.1 流程的把握——基石

敦煌莫高窟数字化经历了20多年，在多年的工作中经过不断地实验并积累成功的经验，从而形成了一整套完整的数字化技术流程，整体流程如图1所示。

数字化整体流程的每一个环节都有详细的工作规范。例如：摄影采集首先需搭建轨道、摄影架、摄影框等，其次要组装灯光系统，进行光源的调试，最后为数据采集。所以，对文物数字化流程的把握是数字化顺利进行的基石。

2.2 标准的执行——规范

标准对一个行业来说，起着规范与引领的作用。文物数字化工作的规模化开展同样也需要制定标准规范，确保数字化成果的统一性。石窟寺文物数字化，首先需要制定采集标准：采集分辨率、色温、光线和采集范围等；图像处理标准：图像处理的工作环境、图像融合、图形畸变、图像色彩等；数据存储：数据存储格式、文件命名、数据备份、数据安全等。

文物数字化标准可以从采集、加工、存储、展示、交换和服务等方面制定，每个环节建立标准，最终完善文物数字化整体的标准体系。标准制定后需要在各个环节中验证标准的准确性、易用性，在实际工作中依据标准，使文物数字化工作并行开展，提高工作效率，加快工作进展。

2.3 新技术的掌握和应用——创新

随着科技的进步，促使技术不断发展。文物数字化领域中不能盲目地引进最新的科学技术，最新的技术不一定在数字化工程中是最适合的。因此，首先需要跟踪最新技术的进展，有针对性地对新技术进行研究；其次，在一定范围之内对新技术进行实验，结合石窟寺文物数字化特性，不断地改进；最后，孵化出石窟寺文物数字化的关键技术，对新技术进行推广和应用。

敦煌研究院上世纪90年代开始壁画数字化，运用数码相机和计算机相结合的方式，确定采集精度为75dpi，从而揭开了敦煌石窟文物数字化的序幕，在当时的历史条件下，对文物数字化保护起到了一定的支撑作用，2006年已完成了敦煌石窟20多个洞窟的壁画数字化工作。随着高科技的发展，计算机性能的不断提升，图像处理软件的升级，数码相机像素的提高，为了满足数字化成果的不同应用需求，我们相继进行了150dpi和300dpi壁画采集精度的试验，针对敦煌石窟壁画的特点，反复实践，最终确定摄影采集精度为300dpi。此精度的参数，可将壁画以1∶2高保真输出，既满足了文物原数据保护的需求，又达到了出版印刷的要求， 从而实现了敦煌石窟壁画的永久保存。

从摄影采集精度75dpi提升至300dpi，不是单纯的摄影采集精度的提高，而是整体数字化流程都需要新技术的支撑，它是一个质的飞跃。由此说明，石窟寺文物数字化需要掌握新技术并且应用在实际工作中，解决文物数字化遇到的问题，提高数字化数据信息的保存质量。

300dpi的摄影采集标准，截至目前是石窟寺壁画数字化一个成熟的规范，在业内具有推广和引领作用。例如对外支撑项目中的西藏夏鲁寺壁画数字化项目、山东岱庙天贶殿壁画数字化项目、河北曲阳北岳庙壁画数字化项目、河北毗卢寺壁画数字化项目等。

2.4 存储原数据——永存

数字化技术能够永久保存文物信息，对数字化产生的数据也要确保永久保存。石窟寺文物数字化摄影采集原始数据采用RAW格式，最大限度地保存了文物的信息。图像数据未加工，这份原始数据需要永久保存。另外，需要对原始数据转换为通用的TIFF格式数据，进行双格式数据存储。在数字化过程中产生的所有数据都需要保存，所有数据需要有不同介质的备份。

敦煌研究院壁画数字化数据已产生超过70TB的数据，数据容量每年都在大幅度增加，所以，数字化数据永久保存，同样面临着挑战。首先需要制订一套健全的数据管理制度，保障数据的安全运行；其次通过专业工具进行漏洞扫描、策略检查等，评定数据的安全等级，及时发现数据管理存在的安全隐患，提前解决，防患于未然；制订数据安全应急预案，为数据安全突发性事件提供最有效的解决办法，将损失降至最低。

石窟寺文物数字化数据的永久保存，需要多种技术的支撑，这是数字化流程中非常重要的环节。

3 艺术是目的

包括敦煌石窟在内的石窟寺都是佛教美术的载体，不仅呈现佛教内容，更重要的是它的艺术内涵。文物数字化数据永久保存虽然非常重要，但只是数字化的一个组成部分。在保护好文物数字化数据的前提下，针对不同的应用领域，探索如何将尘封的数据鲜活起来，注入新的生命活力；在高品质还原文物本体的同时，精心设计、艺术加工、拓展思路、加强利用、再创辉煌，才是石窟寺文物数字化的目的。

3.1 追求质量 还原品质

石窟寺文物数字化投入了大量的人力、物力和财力，在标准规范的指导下，形成的最终成果将作为数据永久保存，同时最终成果可应用于保护、研究和弘扬的不同领域。所以，要做到追求技术质量，还原艺术品质。如何才能做到数字化成果的高质量、高品质呢？首先，严格按照工作流程和技术标准执行；其次，数据源严格控制，摄影采集的原始数据质量要保证，图像处理过程中减少误差累积，提升图像的质量；最后，经过多次交换检查将图像处理产生的错误降至最低。图像检查是数字化成果质量控制的最后一个环节，但是，不能完全依靠检查这个环节。应该加强数据产生过程中的精细化管理，控制每个数据源头的质量。

敦煌石窟壁画的色彩的属性是理性的，同时也是感性的，色彩的感受取决于生理、心理和物理等不同因素而定。通常，色彩的物理属性是科学的、理性的，心理和生理属性则是富有情感的，也是被大众所能接受的；光线的运用除均匀外，还应营造文物本体的氛围美感；图像形变、图像融合等方面有严格的技术指标控制，同时也要符合人们的视觉审美习惯，从而达到精神层面的愉悦。

3.2 拓展思路 打造氛围

敦煌石窟文物是不可移动的，如何突破时空界限，怎样利用石窟文物数字化数据，解读和展现丰富多彩的敦煌石窟艺术，让更多的观众感受和体验世界文化遗产的艺术魅力，用科技手段支撑文化艺术展示是一个新的思路和方式，“敦煌艺术走出莫高窟”和“移动的丝路明珠——敦煌”数字展览是一个高科技与艺术相结合的成功范例。

首先，突破物理空间和地域界限，利用三维重建技术，异地真实地构建一个新的三维空间，将数字化高保真复制壁画，准确还原在三维空间相应的壁面上，既有内容也有结构，实现了与文物本体一致的复原洞窟；其次，利用互联网技术进行敦煌和异地实时传输，突破了时空界限，使人们在异地可以自然地融入到敦煌的旅游氛围之中；最后，将有限的展示空间，经过合理布局、巧妙构思、艺术设计，从宏观的角度营造一种佛教美术特殊的氛围，从而将高保真壁画复制品、惟妙惟肖的雕塑3D打印作品、沉浸式体验、多媒体节目、体感互动等多种形式的数字化展陈内容有机地布置于其中，让观众在虚实结合、动静相宜的氛围中体验博大精深的敦煌艺术。将科技与艺术融合，打破时空限制，融合多媒体手段，使藏在洞窟中的千年文化走出莫高窟，观众可以从全方位、深层次、多角度、多形式近距离欣赏、体验丰富多彩的敦煌艺术，让展览老少皆宜，观众流连忘返，在一定的程度上满足观众的不同要求和深层次的需求。实现不可移动文物领域数字化展陈的新观念、新方法，形成具有可示范和有推广价值的展览模式。

3.3 加强利用 再创辉煌

汉代张骞出使西域，史称“凿空”西域，对中国开辟古丝绸之路有着重要的意义。古丝绸之路的兴起带动了东方与西方在政治、文化和经济等方面的交流。敦煌是古丝绸之路的重镇，而敦煌石窟则集中了中西方的政治、经济、文化、宗教、艺术、科技等方面的知识，可见古丝绸之路敦煌石窟的繁盛。

2013年国家主席习近平提出建设丝绸之路经济带，加强经济建设，增强文化交流。同时，随着中国第一个国家级文化发展战略平台华夏文明传承创新区创建，确定丝绸之路文化发展带，打造以敦煌文化为核心的河西走廊文化生态区也提上日程。

通过国家科技支撑计划项目“丝绸之路（中国段）文化遗产资源地理信息系统及文化旅游服务集成技术研发与应用示范”的研究与实施，集成现有成熟的数字技术，更好地支持丝绸之路（中国段）的文化旅游，推动丝绸之路沿线的文物数字化事业的传承与发展已成为可能。

综上所述，石窟寺文物数字化是一个多学科交叉的工作，随着自然条件突变的频率和人们对精神文明需求的增加，数字化工作显得尤为重要，亟需在最短的时间内完成高品质的珍贵数字化档案。同时，融合学术、技术和艺术于一体，探索文物数字化的真谛，丰富文物数字化的内涵，提升文物数字化的科技含量，展现文物的艺术价值。以学术为基础、技术为手段、艺术为目的，更大程度地保护和应用文物数据，加强利用、再创辉煌，更好地传承与弘扬文物数字文化。

参考文献：

[1]樊锦诗.敦煌石窟保护与展示工作中的数字技术应用[J].敦煌研究， 2009（06）：1-3.

[2]荣新江.敦煌学十八讲 [M]. 北京： 北京大学出版社， 2001：1.