敦煌終將不復存在,但我們能讓它代代相傳_風聞
造就-造就官方账号-发现创造力2019-04-17 09:28
4月16日,巴黎聖母院發生火災,這場大火灼燒的不僅是建築,也是巴黎的城市靈魂。
在悲劇的同時,不禁想到,如果有一種技術,可以將珍貴文明數字化,精準記錄下來,將來的某一天,只要提取數據,我們就可以精準3d打印出一個一模一樣的它。
再好的文明,遲早會消失,而它們的形象,將會永遠存在我們子孫的記憶之中。
我們需要給後輩留一個永恆的回憶。
而造就講者胡琢民先生,告訴了我們答案。
造就講者 胡琢民
上海顥漢數字技術有限公司
創始人、技術統籌
大家好,今天我來這裏要跟大家分享的主題是:永恆的收藏。這個永恆的收藏是關於數字化技術的。
不知大家有沒有注意到今年7月份(當時為2017年)的一則新聞,説的是敦煌莫高窟的參觀遊客數在不斷地突破。人數從原來最理想的6000增加到了12000,然後在7月份的某一天又增加了6000人,達到了18000人次。
這還遠遠不夠,還有很多遊客正在預約當中。遊客人數的激增給莫高窟這類文物單位的保護帶來了巨大壓力。莫高窟不同於館藏物,它暴露在自然界中,還面臨着上游水土流失、沙畫、風暴等環境惡化帶來的嚴重影響。
01
把敦煌留給後代
早在2003年,敦煌研究院老院長樊錦詩就提出了“數字敦煌”的概念,數字敦煌主要包括三個方面。
保護平面壁畫,把平面拍攝數字化
三維建模,保護莫高窟中的精美雕塑
測量洞窟,把握洞窟之間的相互位置關係,將之記錄下來
莫高窟是暴露在自然界當中的,不管你採取怎麼樣的保護措施,它必將有一天不復存在。或者是在一定的時間內,它會不停地變化。所以,如果我們能留存莫高窟的數據,我們的後人將會看到當下莫高窟的一些面貌。
非常有幸,我們也參加到莫高窟三維數字化的項目中來。三維重建技術的底層技術是逆向建模。
什麼是逆向建模呢?逆向建模就是把現實當中的物體建成三維模型,搭建出一個架構,這就是逆向建模。
與之對應的是正向建模,我們把那些從無到有的建模稱為正向建模,比如我們的建築設計、工業設計、服裝設計,甚至於家庭裝修的效果圖設計。
02
從平面攝影到三維建模
在2006年,我們的一個小團隊掌握了一個自己獨創的技術,即通過解析兩個空間點獲取的圖像之間的位置關係,推斷出像素點一個Z方向的數字,把像素點還原成三維點雲,再將三維點進行面片處理後,組成物體的實體模型。
在2006至2010年,我們完成了軟件、硬件、流程控制等等一系列的設備與技術研發,完成了工程樣機的實現。
有一個晚上,當我們將電腦裏的一張人臉的平面像素轉到三維點雲時,它會在我的電腦裏面旋轉。

那一刻的驚喜直到現在仍記憶猶新。也是在那一刻,我從一個從事多年的平面攝影師變成了三維建模從業人員。
三維建模技術有兩個特點,一是有先天優勢,由於我們的技術是從平面的靜態象素還原到三維點雲,所以它的三維分辨率特別高。第二個特點是,它的色彩還原跟色彩的位置精度非常高,這也是從像素來的一個優勢。
大家可以看我後面的圖片,左面彩圖是我們一幅壁畫的局部,這張彩圖就完全還原了壁畫的原始狀態。我們有一個色彩管理系統,可以很好地還原色彩,對之進行標準化管理。
其實,這其中的三維效果是會被圖片的色彩所掩蓋的,如果我們把色彩去掉,就可以看到圖片的數目,然後可以通過三維模型清晰地看出這幅唐朝古畫裏古人用的筆觸。
這個技術在三維重建領域有着它得天獨厚的優勢,不管是色彩還是分辨率,都能在文物還原和電影等領域裏大展所長。
03
第一次進洞
與敦煌結緣是在2011年,有一位朋友從莫高窟給我打來電話,聊起我們的技術,問有沒有可能做一個莫高窟裏彩塑的三維重建呢?當時我稍微想了一想就回答説可以啊、沒問題,其實後來回想還是有一點後怕的。
因為我當時從來沒去過莫高窟,只是看到幾幅照片,覺得莫高窟很美很神秘,還有無數藝術家對它很神往,各種傳説盤旋在我腦子裏,所以當時我真是出於興趣答應做這件事。
後來,經過莫高窟研究院的幾輪技術測試,他們同意讓我們進入洞窟進行實驗性的拍攝建模。
第一次進洞窟我有幾個感受,就是我前面説的後怕的感覺就來了。當我們第一次帶着設備進332窟時,發現裏面非常狹小,但是佛像卻有五米高的跨度,這樣高的佛像一共有三組,而我們只有十來平方米的拍攝空間。
洞窟中間還有一根方形立柱,立柱後面最內側有一個佛龕,裏面有一尊八米多長的卧佛像。因為有中心立柱的緣故,拍攝距離最遠只有1.2米。大家可能想象不到這個拍攝難度有多大,但當時我就傻掉了!
我們還需要很專業的布光,而且比我們平面拍攝要難得多。平面拍攝的布光是主觀性的,但這裏的布光卻有一定的指標,要均勻。所以説,打光也變成了挑戰。
我們的團隊就在這個狹小的空間裏進行了討論,最後決定先做一個現場的數據驗證,我們先拍攝了釋迦牟尼佛像腰部以下的部分,然後進行重建。這一小部分的重建工作花費了我們10個工作日。
最後,這個數據得到了研究院相關負責人跟專家的認可。雖然拍不到整體,一些部分的數據不完整,但對於數據本身來説,它是合格的。
04
一場洪水帶來的心靈衝擊

也是在那一次,我親眼目睹了震撼的一幕。莫高窟前面有一條大泉河,2011年時從三危山上突然湧入一股大水, 它衝破了大泉河的河堤,一米多高的大水在幾十公里的沙漠上面肆意狂奔。
這對我的視覺衝擊非常大,也正是目睹這一場景,讓我覺得我們做的這件事特別有意義,而且非常緊迫。這不單單是為了驗證我們的技術,更是為了保護宏大、精美的莫高窟。
這種對古人的崇敬、敬仰之情,讓我對這件事情有了一種歸屬感和認可,讓我覺得我們必須把這個事情幹下來。
第一次回來以後,我們就對設備進行了改進,希望設備在拍攝時可以到達每一個角度。
這裏我還要補充一點,當我們的攝影燈打到332窟壁畫上面的時候,礦物質顏料所呈現出的那種層次感、豔度和立體感,讓人震撼!
我分明看到了西方所謂的印象派、野獸派,我們知道莫奈、梵高、馬蒂斯。但是畫這些壁畫的人呢?我們都不知道。
再回到拍攝的話題上來。在拍攝完畢後,我們希望對數據進行驗證,最直接的辦法就是通過實體的輸出。
由於設備的限制,我們現在打印的體量還很有限。比如我們左圖看到的是現場的照片,它的體量有四米八,接近於五米的高度。
右面這張圖就是我們打印的結果,它是60公分的,是按照1:6的比例進行的打印。這樣一個60公分的模型也是分六塊才打印出來的,所有該有的細節也都在這裏得到了呈現。
將來有一天,當我們的輸出技術達到了一定的體量,一定的還原色彩能力時,我們的這個數據完全可以支持一比一打印,甚至一定程度也可以放大。
05
讓永恆得到收藏
通過第一輪進洞調試,332窟的重建在2011年底完成了。332窟的數據也成為我們國內第一份固定大型雕塑的三維重建數據。
第一輪結束後我們回來總結經驗,進行了幾方面的改進。
第一,改進拍攝的支承裝置。我們採取了一個模塊化的設計,使得不同場合、不同規模的現場文化都能被採集到。
第二,改進設備,例如圖像處理軟件。這大大提高了我們的工作效率,比如説我們在做332窟時,需要15個人力,但改進後只需要4個人就可以完成。
第三,完善模型拍攝流程。這使得我們的數據完整性、色彩還原度都可以上一個台階。

大家可以看看我們用全新設備做的445窟全龕重建。它建於盛唐時期,裏面所有佛像的造型都是非常自信。

特別是這尊菩薩,是莫高窟一個代表作品。他的站姿非常婀娜,神態非常自信。這就是我們的盛唐時期。
2016年,我想到一個問題,這也是敦煌研究院對我們這個團隊的要求。我們最原始的初衷是為了保存莫高窟的這些數據,但是在保存之後,如何將它們利用起來呢?
我們嘗試了兩個方向的應用。
第一個方向是實體化複製,從拍攝、建模再到3D打印輸出模型。模型輸出後再進行拼合,最後再通過藝術家的上色來體現礦物質的層次感。
礦物質原料上去以後,它的色彩表現跟原來非常接近。這種色彩的肌理又賦予了我們復刻的產品一個全新的生命力。

第二個方向是視覺方向的嘗試,一個是全息展示,當VR或者AR在未來能真正達到一定水準時,我們這個數據會非常精美。
我們有了這麼多的復刻產品,其實都是為了認識自己,或者説讓世界認識我們。
技術跟藝術、古代跟當今,它在一定的時間範圍內會有衝突跟摩擦。但假以時日,我認為他們一定會在某一個高度進行融合,就像我們的這個三維重建技術。
借用詩人威廉布萊克的一句話來結束我今天的演講:
一顆沙裏面可以看到一個世界,
一朵花裏面可以看到一座天堂,
把無限放在我們的手掌,
讓永恆得到收藏。