學(xué)生們?cè)邛臅宜逻M(jìn)行壁畫(huà)數(shù)據(jù)采集工作。

一群中學(xué)生,，在游學(xué)時(shí)無(wú)意間撿到一只“手”，以為是從千手觀音上掉下來(lái)的,，不知如何是好。正巧,，他們遇到了北京建筑大學(xué)的建筑遺產(chǎn)保護(hù)與發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)研究團(tuán)隊(duì),，便跟著研究生和老師們進(jìn)入到文物遺產(chǎn)保護(hù)的世界。這一過(guò)程中,，孩子們了解到數(shù)字化修復(fù),、永續(xù)留存等工作背后的意義，也完成了自身從隨性頑劣到責(zé)任擔(dān)當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)變……

還有一個(gè)月,，這部由北京建筑大學(xué)與北京科學(xué)中心等單位合作創(chuàng)作的科普劇《千年石刻 萬(wàn)年傳情》就將與公眾見(jiàn)面,。其中的研究人員原型以及主要呈現(xiàn)的技術(shù)內(nèi)容,，正是取材于建筑遺產(chǎn)保護(hù)與發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)研究團(tuán)隊(duì),。在這里，有一群科研工作者,，他們“按圖索驥”,，卻讓文物修復(fù)工作更加精準(zhǔn)高效,。

修復(fù)

歷時(shí)十年 專(zhuān)注千手觀音的每一只手

“想借著這部劇，讓更多的人尤其是青少年,，對(duì)文保工作產(chǎn)生興趣,，知道數(shù)字化修復(fù)、永續(xù)留存大概是什么意思,?！闭劶翱破談〉幕I備，團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人李?lèi)?ài)群教授笑言,，為了將這些專(zhuān)業(yè)內(nèi)容通俗地進(jìn)行傳達(dá),，大伙兒下的功夫可不比日常研究少。

對(duì)公眾而言,，這些內(nèi)容乍聽(tīng)上去確實(shí)略顯“高深”,。李?lèi)?ài)群介紹，在北京,，團(tuán)隊(duì)參加的項(xiàng)目有盧溝橋數(shù)字化修復(fù)保護(hù),。由于風(fēng)化磨損或人為破壞，橋上的雕紋局部,、獅子等會(huì)有圖案不清晰,，甚至殘缺掉落的狀況，團(tuán)隊(duì)的任務(wù)就是要恢復(fù)其原本形態(tài)樣貌,。

這種“修復(fù)”很好理解,，那么“數(shù)字化”是怎么回事呢？團(tuán)隊(duì)骨干侯妙樂(lè)教授解釋?zhuān)ǔ６?，文物建筑各部位間會(huì)有一些規(guī)律可循,，而整座盧溝橋也有保存相對(duì)完好的部分。通過(guò)三維激光掃描完好部分,，結(jié)合橋體特征的對(duì)稱(chēng)分布等,，就能將缺損部位用軟件自動(dòng)化重建出來(lái)?！昂?jiǎn)而言之,，用完好部位的信息，‘倒推’或者說(shuō)‘猜測(cè)’缺損部位狀態(tài),，是一種數(shù)理統(tǒng)計(jì),、回歸分析的方法?！?/p>

在團(tuán)隊(duì)耗時(shí)最久,、投入心血最多的重慶大足石刻千手觀音搶救性保護(hù)項(xiàng)目中，數(shù)字化修復(fù)得到更為淋漓盡致的表達(dá),。

據(jù)悉,，這尊南宋年間的千手觀音造像原本有1024只手,，修復(fù)前可見(jiàn)約830只手，保存相對(duì)完好的有400只左右,。團(tuán)隊(duì)就是以這400只保存完整的手為基準(zhǔn),，觀察待修復(fù)手處在整龕觀音的什么位置，尋找它的對(duì)稱(chēng)相似手去類(lèi)比空間特征,。再通過(guò)完好手的五個(gè)手指之間的回歸關(guān)系,，算出待修復(fù)手的長(zhǎng)度、手指彎曲度等等……

從預(yù)研究,、立項(xiàng)到2016年結(jié)題驗(yàn)收,，這一項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)整整做了十年，為每一只手留存下修復(fù)前,、中,、后三個(gè)時(shí)間維度的數(shù)據(jù)。在侯妙樂(lè)看來(lái)這十年很值得,，“不僅做了科研,，更是整個(gè)測(cè)繪學(xué)、地理信息科學(xué),、土木結(jié)構(gòu),、建筑學(xué)和文物保護(hù)專(zhuān)業(yè)的高度融合，還培養(yǎng)了一批測(cè)繪和文物保護(hù)人才,?！?/p>

留存

結(jié)構(gòu)捋清 珍稀文化遺產(chǎn)進(jìn)數(shù)據(jù)“保險(xiǎn)箱”

承擔(dān)文物數(shù)字化修復(fù)任務(wù)的同時(shí)，團(tuán)隊(duì)的另一個(gè)重點(diǎn)工作方向是將文物數(shù)據(jù)進(jìn)行“永續(xù)留存”,。概括而言,，就是趁文化遺產(chǎn)狀態(tài)尚好時(shí)，多層級(jí)留取其信息,，以備將來(lái)有修復(fù)需求時(shí)應(yīng)用,。

今年4月，巴黎圣母院的一場(chǎng)大火,，讓“永續(xù)留存”進(jìn)入公眾視野,。濃煙滾滾中，跨越760年光陰的尖塔墜落,，多少法國(guó)人民掩面哭泣……但某種程度上巴黎圣母院又是幸運(yùn)的,，早在2015年，藝術(shù)歷史學(xué)家安德魯·塔隆曾借助三維激光掃描技術(shù)詳盡地記錄下這一偉大教堂的全貌,。這場(chǎng)大火后,，巴黎圣母院的三維模型存檔將成為重建的關(guān)鍵。

在國(guó)內(nèi),，除了邊修復(fù)邊進(jìn)行數(shù)據(jù)留存的大足石刻千手觀音項(xiàng)目,，最近團(tuán)隊(duì)還與中國(guó)文化遺產(chǎn)研究院和北京帝測(cè)科技股份有限公司合作，專(zhuān)門(mén)完成了西藏布達(dá)拉宮的“永續(xù)留存”,。

通過(guò)數(shù)月的無(wú)人機(jī)拍攝與三維激光掃描,，布達(dá)拉宮整個(gè)結(jié)構(gòu)第一次被“捋”得清清楚楚。理論上講,，在建筑技巧能達(dá)到的前提下,，利用這些留存的數(shù)據(jù)，它可以被一比一精準(zhǔn)復(fù)制,。這意味著布達(dá)拉宮從此進(jìn)了數(shù)據(jù)“保險(xiǎn)箱”,，若它今后需要修復(fù)，就能得到最大限度地復(fù)原,。

與修復(fù)相比,，永續(xù)留存更著眼于未來(lái)?！艾F(xiàn)在還沒(méi)有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn),，什么樣的文物應(yīng)該優(yōu)先去做永續(xù)留存?！币幌氲讲簧傥幕z產(chǎn)可能在尚未進(jìn)行數(shù)據(jù)留存的過(guò)程中慢慢降到“無(wú)法可修”的地步,，或遭遇意外，李?lèi)?ài)群總是有種緊迫感,，“也希望更多的人能加入進(jìn)來(lái),。”

還原

無(wú)需取樣 可知文物表面顏料配比

侯妙樂(lè)致力于文物“幾何形態(tài)”的留存和數(shù)字化修復(fù),，與她同屬一個(gè)實(shí)驗(yàn)室的呂書(shū)強(qiáng),，則專(zhuān)注于文物表面的色彩還原。

“打個(gè)比方,，觀音手指的形態(tài),、長(zhǎng)短等確定后，至于手指表面涂了什么,，就是我們的活兒了,！”呂書(shū)強(qiáng)解釋?zhuān)蟛糠止糯奈锏谋砻娑际怯玫V物顏料繪制，不同物質(zhì)的光譜反射也不同,?；谶@個(gè)原理，團(tuán)隊(duì)使用遙感手段“高光譜”成像技術(shù),，來(lái)獲取文物表面的反射光譜,。通過(guò)光譜來(lái)研究或者說(shuō)猜測(cè)，古人到底用的什么顏料,，配比如何,，從而對(duì)書(shū)畫(huà),、壁畫(huà)以及表面有色彩的彩塑等進(jìn)行修復(fù)。

與以往技術(shù)相比,，高光譜成像技術(shù)依據(jù)的也是文物表面殘余的色彩,。但傳統(tǒng)手段需要從文物表面再取樣“一點(diǎn)點(diǎn)”拿到實(shí)驗(yàn)室分析，高光譜成像技術(shù)則如同拍照,，不需實(shí)際取樣,，對(duì)文物沒(méi)有損害，且分析效率更高,。

2015年,，高光譜成像技術(shù)走進(jìn)首都博物館，為40多幅古字畫(huà)進(jìn)行了數(shù)字化留存,、顏料分析,。更神奇的是，高光譜儀器獲取了館藏書(shū)畫(huà)400至1000微米光譜范圍的數(shù)據(jù),，共發(fā)現(xiàn)300多處人類(lèi)肉眼無(wú)法甄別的隱含信息,。

去年起，團(tuán)隊(duì)數(shù)次遠(yuǎn)赴青海省海東市樂(lè)都縣的瞿曇寺,，為已有600余年歷史的寺內(nèi)壁畫(huà)采集高光譜數(shù)據(jù),，目前項(xiàng)目仍在緊張進(jìn)行中。呂書(shū)強(qiáng)表示,，實(shí)際上高光譜研究到現(xiàn)在也只有七八年,，但從應(yīng)用評(píng)價(jià)及項(xiàng)目申報(bào)情況而言，已顯現(xiàn)出了巨大潛力,。

認(rèn)同

復(fù)制裝配 近20米高云岡石窟“動(dòng)起來(lái)”

實(shí)驗(yàn)室通過(guò)數(shù)理分析方法進(jìn)行文物遺產(chǎn)保護(hù)的道路,，這些年來(lái)越走越寬?！皠傞_(kāi)始感受還不是這樣,，那會(huì)兒確實(shí)是‘冷門(mén)’?！焙蠲顦?lè)回憶,，自己2005年博士畢業(yè)前后，球面的表達(dá)方式還是經(jīng)緯度格網(wǎng),，但她想用一種更精確的方式去推算,，就使用了球面四元三角網(wǎng)?！按蟾乓馑季褪怯萌切螌⑶蛎驿仢M,，全部都是計(jì)算、數(shù)學(xué)?！彼寡?，抽象的計(jì)算跟實(shí)際很難產(chǎn)生聯(lián)系，不禁讓人懷疑,，自己做的這些到底有什么用,？

而當(dāng)她去現(xiàn)場(chǎng)第一次做數(shù)字化修復(fù)，這些疑問(wèn)消失了,。那是一尊17米,、近6層樓高度的潼南大佛,。放在以往,，只能拍些平面照片，用皮尺測(cè)量數(shù)據(jù),?！拔覀冇萌S激光掃描、近景攝影,，高精度且無(wú)縫地將大佛顯示出來(lái),。”

有了海量數(shù)據(jù),，還需挖掘提取出針對(duì)特殊需求的有用數(shù)據(jù),。“那尊大佛的發(fā)髻都差不多掉了,，我們通過(guò)數(shù)據(jù)第一次搞清了發(fā)髻的走向,，將缺損部位計(jì)算了出來(lái)?！焙蠲顦?lè)回憶,，那一次“初出茅廬”的團(tuán)隊(duì)，從現(xiàn)代技術(shù)中推斷出的結(jié)論,，跟現(xiàn)場(chǎng)憑一輩子直覺(jué)經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷的老專(zhuān)家們的預(yù)估,，只差了幾毫米，這令大家都很興奮,?！袄蠈?zhuān)家們相當(dāng)于為自己的判斷找到了數(shù)據(jù)支撐，我們更高興了,，原來(lái)我們做的這個(gè)東西,，真的能對(duì)修復(fù)工作有幫助！”

近年來(lái),，伴隨各地對(duì)文保工作的重視,，實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)得到更加廣泛的應(yīng)用。就在去年，團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人李?lèi)?ài)群帶領(lǐng)實(shí)驗(yàn)室通過(guò)高精度三維信息留取術(shù),、藝術(shù)價(jià)值表皮分區(qū)劃分,、多維數(shù)字化快速成型與制造等技術(shù)，完成了世界首例可裝配3D打印超大型文物等比例復(fù)制工程——山西大同云岡石窟第十八窟原比例,、高精度復(fù)制,。

作為云岡石窟中規(guī)模最大、最復(fù)雜,、藝術(shù)價(jià)值極高的一窟,，云岡第十八窟整體高度近20米。而實(shí)驗(yàn)室相當(dāng)于用“3D打印”復(fù)制了一座,，這意味著云岡石窟的展示不再受限于地理位置,，更多的人將能領(lǐng)略到云岡石窟的震撼魅力。