敦煌壁畫
文化與科技融合 是文化遺產(chǎn)保護趨勢
在文化科技深度融合時代，文化和科技正在彼此潛移默化地相互滲透，科學發(fā)明和創(chuàng)造融入文化藝術(shù)的想象和情感，藝術(shù)創(chuàng)造及美的探索又滲入科學技術(shù)的理性，文化與科技正日趨走向深度融合。文化科技融合不是簡單地相加，而是有機地整合。
隨著科技日新月異的發(fā)展，文化與科技融合成為一種新型業(yè)態(tài)，一些文化與科技融合的產(chǎn)物也應運而生，采用數(shù)字攝影、三維信息獲取、虛擬現(xiàn)實、多媒體與網(wǎng)絡等信息技術(shù)，將與文化遺產(chǎn)相關(guān)的文字、圖像、聲音、視頻及三維數(shù)據(jù)信息數(shù)字化，可以永久性地保存，使公眾最大限度地、公平地享有文化遺產(chǎn)。敦煌莫高窟的數(shù)字化，首先是為了搶救敦煌石窟珍貴的文物信息，使之得以永久真實地保存，為敦煌學研究提供準確詳細的信息資料，并可制作虛擬洞窟供游客欣賞參觀，為緩解石窟開放的壓力、保護壁畫提供技術(shù)保障，同時，敦煌學數(shù)字化代表了數(shù)字化時代敦煌學發(fā)展的新趨勢。
“數(shù)字敦煌” 讓文物“永久保存、永續(xù)利用”
敦煌莫高窟現(xiàn)存洞窟735個，其中保存有建筑、雕塑、壁畫的洞窟492個，壁畫45000平方米，彩塑2400余身。由于窟內(nèi)的彩塑和壁畫都是由泥土、木材、麥草等材料制成，隨著時間的推移和參觀游客的增多，莫高窟文物的保護面臨巨大壓力。為應對莫高窟不可逆轉(zhuǎn)的衰退，早在20世紀80年代末，敦煌研究院就開始提出“數(shù)字敦煌”構(gòu)想，通俗的解釋就是“給佛拍照”，即利用計算機技術(shù)和數(shù)字圖像技術(shù)，實現(xiàn)敦煌石窟文物的永久保存、永續(xù)利用，并率先在國內(nèi)文博界開展文物數(shù)字化工作。
2016年5月1日，“數(shù)字敦煌”資源庫上線，“數(shù)字敦煌”是一項敦煌保護的虛擬工程，該工程包括虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實和交互現(xiàn)實3個部分，使敦煌瑰寶數(shù)字化，打破時間、空間限制，滿足人們游覽、欣賞、研究等需求。通過“數(shù)字敦煌”，全球各地的網(wǎng)友都可登錄360 °欣賞石窟內(nèi)部跨越了北魏、西魏、北周、隋、唐等10個朝代的30 個洞窟壁畫的高清數(shù)字圖像以及有關(guān)壁畫的文字介紹，并可以進行虛擬漫游體驗。
2017年9月20日，“數(shù)字敦煌”資源庫英文版正式開通。截至目前，“數(shù)字敦煌”資源網(wǎng)的全球訪問量已達千萬人次。此外，通過采用8K高分辨率技術(shù)拍攝，球幕電影《夢幻佛宮》帶來的是“人在畫中游”的神奇體驗。厚重的歷史，靜態(tài)的壁畫，一下子都“活”了起來。
球幕電影《夢幻佛宮》
經(jīng)過30年的不斷實踐，敦煌研究院形成了一套科學的敦煌壁畫數(shù)字化工作規(guī)范，制定了文物數(shù)字化保護標準體系，截至2020年共采集高精度洞窟數(shù)據(jù)220個，洞窟整窟圖像加工156個，洞窟空間結(jié)構(gòu)重建143個，彩塑三維重建45身，大遺址三維重建7處，石窟全景漫游節(jié)目制作210個洞窟，檔案底片數(shù)字化50000余張，文物數(shù)字化數(shù)據(jù)總量超過300TB。
如何對石窟進行數(shù)字化保護？
第一步是數(shù)字化方案設(shè)計，對數(shù)字化洞窟進行內(nèi)容、相關(guān)資料調(diào)查，測量和計算壁畫面積、尺寸、空間距離，記錄洞窟現(xiàn)狀，制定數(shù)字化方案指導數(shù)字化工程實施。
第二步是圖像采集，鋪設(shè)軌道，設(shè)計燈光，色彩管理，利用自主研發(fā)反光箱對采集對象進行正攝影像散點拍攝，并在采集過程中實時檢查圖像質(zhì)量。75DPI分辨率可以滿足對于文物的基本資料存儲，但若實現(xiàn)數(shù)字化需要達到300DPI。從75DPI提升到300DPI是什么概念？以1平方米壁畫為例，用75DPI分辨率拍攝只要兩張，用300DPI拍攝的話要60~70張，拍攝和后期圖像拼接的工作量大幅度增加，同時數(shù)據(jù)的采集量和存儲量也大幅增加。
工作人員對圖像進行數(shù)據(jù)采集
第三步是圖像加工，對原始圖像進行預處理設(shè)置，然后對圖像進行加工處理形成以單個壁畫為單位的融合圖像，最后通過獲取到的洞窟三維點云數(shù)據(jù)生成的強度影像圖，利用定位與糾正得到形變在毫米級別的高精度圖像。
壁畫實際尺寸5m×3.3m（約1000張照片拼接300dpi)
第四步是數(shù)據(jù)存儲，將采集原始圖像、圖像處理過程文件和最終文件按照檔案存儲要求存儲在服務器制定位置，并將數(shù)據(jù)驗證貫穿始末，保證數(shù)據(jù)檔案完整性。為此，敦煌研究院配置了華為OceanStor海量存儲，基于其高擴展和高可靠能力，實現(xiàn)對海量文物數(shù)據(jù)持久穩(wěn)定的保存。
此外，遺址建筑的三維重建技術(shù)、基于結(jié)構(gòu)光的三維彩塑重建技術(shù)、3D打印技術(shù)、VR虛擬漫游技術(shù)等數(shù)字技術(shù)的應用在構(gòu)建數(shù)字敦煌中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，在大幅提升觀眾感觀體驗的同時，也無不體現(xiàn)數(shù)據(jù)對于點亮數(shù)字文明的價值。
大遺址三維重建技術(shù)
基于結(jié)構(gòu)光的三維彩塑重建技術(shù)
虛擬漫游技術(shù)
在2020年12月29日舉辦的“全球數(shù)據(jù)存儲教授論壇”中，敦煌研究院副院長蘇伯民在《敦煌石窟科技保護與成果應用》的報告中介紹道：
“在數(shù)字敦煌項目中，利用計算機技術(shù)和數(shù)字圖像技術(shù)，實現(xiàn)敦煌石窟文物的永久保存、永續(xù)利用，打破時間、空間限制，滿足人們游覽、欣賞、研究等需求。將來會建設(shè)敦煌數(shù)字博物館，用多種呈現(xiàn)方式來表現(xiàn)敦煌的藝術(shù)，這些都需要底層數(shù)據(jù)很好的支持。從2019年開始，敦煌研究院與華為等多個高科技企業(yè)的合作，在文物的信息化建設(shè)、敦煌文物數(shù)字資源的多樣化展示方式的研究，以及智慧導覽與服務等方面持續(xù)努力，探索出一條文化與科技深度融合之路?！?/p>
從文物保護到展示呈現(xiàn)，再到藝術(shù)創(chuàng)新，對符號的提取和轉(zhuǎn)譯、對內(nèi)容的闡釋與傳播、對時空的融合與再造，已成為當今敦煌研究人員借助科技手段進行文化弘揚與創(chuàng)新的重要路徑。華為OceanStor存儲也將在數(shù)字敦煌的持續(xù)創(chuàng)新中，用最好的數(shù)據(jù)存儲技術(shù)釋放數(shù)據(jù)價值，為數(shù)字敦煌展現(xiàn)勃勃生機、點亮數(shù)字文明不懈努力。
