西藏古格遗址文物群的数字化保护研究

数字智库 (11) 4个月前

一、古格遺址文物群概况
古格遗址即古格王国遗址,位于中国西藏阿里地区札达县,其历史最早可以追溯到1000多年前。吐蕃王朝末期,王室内争,西藏进入藩王割据时代。至公元9世纪中叶,阿里地区被一分为三,德祖贡获封其一,古格王国正式建立。据《西藏臣记》记载,古格政权一共延续700多年,前后世袭16个国王。根据西藏自治区文管会1985年组织的实地测量考察情况,古格遗址的总面积有72万平方米。包含445间房屋遗迹、879孔窑洞、58座碉堡、4条暗道、28座各类佛塔等;同时还发现武器库1座,石锅库1座,洞葬1处,壁葬1处,木棺土葬1处。广义上,古格遗址的范围遍布象泉河谷两岸,由上南部、下南部、上北部和下北部四片区域,其中上南部包括茫囊、达巴、邦查、董布和琼隆等地,下南部包括噶惹、日德岗、日巴、曲色、萨让、杰嘎、当巴等地,上北部包括扎莫、拜东布、东嘎、皮央等地,下北部包括香孜、江当、日泽觉、拉巴、夏耶、鲁巴、底雅和楚鲁松杰等地。而古格王国遗址则是建在一个高约300米的小土山上。遗址自上而下可以分为三层,上层有王宫大殿、经堂、坛城、神殿和供王室成员居住的冬宫、夏宫等;中层为寺庙,建有高大的庙宇和密集的僧房;下层为民居,有成排窟洞和简陋房屋300余间,是当时奴隶与百姓们的住所。
事实上,作为吐蕃世袭的延续,古格王国既继承了阿里地区远古象雄文明的遗脉,又吸收了周围地区文化营养,因此古格遗址文物群既表现出远古象雄文化特征,又带有印度佛教因素,同时也与吐蕃文化有一定联系。古格遗址文物群有古老的寺庙和石窟壁画共50余处,佛教寺庙和石窟壁画艺术融汇东西、独树一帜。红庙、白庙内保存着相对完整,有价值的吐蕃历代赞普和古格王国国王世系画像,其中1997年出土的“古格银眼”铜像,被视为佛像中的精品。总之,古格遗址文物群的塑像、雕刻、铸造、服饰和建筑艺术,是留给后世的极为珍贵的文化财富。
二、数字化保护古格遗址文物群的意义
古格王国在西藏历史上具有重要意义。古格王国被认为是吐蕃王朝灭亡以后势力较为强大的王朝,从古格遗址的建筑规模和建筑艺术,不难窥见当年古格王国经济发达、文化繁荣的盛况。古格紧邻外国,不仅使印度的佛教从这里传人西藏中心地区,还是古代西藏商路对外贸易的重要商埠,更在连年与邻国作战、抵御外来侵略中为作出了极大的贡献。
古格文化在西藏的文化史上占有重要的地位。神秘的古格王国给后人留下了无数不解之谜:关于古格与象雄、古格与吐蕃、古格与藏传佛教甚至于古格文明自身,至今依然笼罩着神秘的面纱,存在许多未解之谜,一个具有数百年历史、灿烂文化的王国因何不复存在,一个创造了如此成熟且融汇东西方文化精华的文明又是因何戛然失落,其文化价值、学术价值值得深入研究。从古格王国灭亡直至1912年英国人麦克活斯·扬首次到达古格进行考察,世人对其一无所知,也因此古格的建筑、街道、文字、宗教、壁画等都没有人类活动破坏的痕迹,甚至保留着遭到毁灭的现场。通过数字化技术保护古格遗址文物群,可以使这一文明展现于今天传于后人,为进一步解读古格王国的真实提供技术支撑,对探寻古格灭亡原因、研究古格文化与象雄文化渊源以及丰富西藏文化内涵具有重要意义。
古格遗址文物群是一座独一无二、不可替代、博大精深的艺术宝库,为研究西藏美术史提供了丰富的实物资料,具有极高的艺术鉴赏价值和文化研究价值。对古格遗址文物群实施数字化保护,其学术意义和现实意义在于可以把古格文化介绍给国内外学者,便于深入挖掘研究,拓宽古格文化保护研究思路,展示其文化魅力。
此外,作为西藏少数民族文化品牌的代表之一,利用数字化保护技术复原、展示古格遗址文物群,有助于树立西藏文化品牌新高地,展示西藏文化新形象。对古格遗址文物群进行数字化保护,传承好、利用好这一宝贵的文化遗产资源,对西藏建设重要的世界旅游目的地和中华民族特色文化保护地、促进当地的经济发展、文化发展和社会发展都具有长远的历史文化保护意义和重大的现实发展意义。
三、数字化保护古格遗址文物群的技术可行性分析
近年来,随着信息技术的快速发展,计算机领域专业应用软件日趋成熟,且易于操作,为数字化保护文化遗产和迅速展示传播提供了技术支撑,而随着网络通信技术和互联网的普及,人们足不出户就可以知晓世界各地发生的变化。应该说,利用数字化保护技术来解决古格遗址文物群复原及展示问题当是上佳途径,它既解决博物馆建设、维护资金困难问题,显著提高复原文物效率节约文物保护成本,又能以最快捷的传播速度、最便捷的观赏方式、最大的传播平台将这一重大文明展示给世人,甚至还能为研究远古时期象泉河流域的自然环境、宗教信仰、社会经济状况、文化艺术发展等提供重要依据。   便捷、准确、高速、高效是数字化技术应用于遗址保护研究与展示的显著优势。北京师范大学的周明全教授认为,“相比较于传统胶片、影像等记录手段,三维建模技术可以更准确地获得文物和遗址完整的高精度几何信息、拓扑信息和纹理信息,能够更全面、永久地保存和传播文化遗产”。一般情况下,古代遗址在发掘保护过程中一些信息会遭到二次破坏或者丢失,传统的数字化保护手段只能是拍摄、绘制、标注文字说明,存在数据采集技术手段单一,信息记录不够完整全面、保护过程受制于周围环境因素较大、后期展示过程受限于地理位置因素等问题,容易给后期开展的理论研究带来一定困难。而随着新技术的应用,对文物进行实景化建模、虚拟化复原、数字化展示,可以突破时间、空间、环境以及人为因素的诸多限制,使文物得到更好的保护和展示。
传统意义上的文物复原或修复,只是利用或焊接或胶粘或浇铸或仿旧等手段对文物进行修复,这种“以新代旧”的方式难以准确展现文物本来的面貌。而虚拟修复技术则旨在恢复文物的历史原貌,以期“修旧如旧”,它以文物保护和展示、传播人类文化为直接目的,可以使得文物得到长期保存和展示。目前利用Cult3D、Dreamweaver、mustrator、Maya、PhotoShop、QT VR、Quest3D、Rhino、Sofiimagexsi、3dsmax、Virtools等专业的成熟软件,就可以对古格遗址文物群进行虚拟再现,进而实现古格遗址文物群资源保护、传播、共享、教育等功能。
文物数字化展示技术最早成熟应用于西方发达国家。早在1905年法国卢浮宫就已将简单介绍博物馆历史和一些参观信息放在了互联网上,2000年他们又利用3D虚拟技术将十几万件藏品对外进行展示。21世纪初,美国一些企业和高校相继参与推出了“永恒的埃及”“重现罗马城”“耶路撒冷圣殿山”等一批比较有代表性的虚拟展示项目。国内数字展示技术也取得了很大的成果如:浙江大学实现了敦煌壁画的真实感虚拟展示;北京师范大学对破碎兵马俑及北京胡同的三维建模、虚拟复原和虚拟展示研究;西北大学对残缺文物及小雁塔遗址的三维建模及虚拟展示研究等。
从以上分析可以看出,数字化保护技术已然成为历史文化遗产保护与展示的必要手段,且技术日趋成熟,可供借鉴参考的经验积累较多,可以满足古格遗址文物群保护展示的需要。古格遗址文物群主要以建筑、洞窟、壁画、雕像为主,现场遗址主要是寺庙、窑洞、佛塔、壁画、雕刻、铜像等,数字化的技术难度不大,借鉴国内外数字化保护项目的成功经验对其进行建模复原和虚拟展示,从而保护好这一西藏少数民族特色文化是值得探究和能够实现的。
四、数字化保护的关键技术
(一)三维建模技术
古格遗址文物群既包括像雕刻、雕像这一类文物,也包括像寺庙佛塔洞窟壁画这一类的古建筑遗址,因此,对古格遗址文物群的建模包括遗址场景的建模和遗址内文物的建模两种类型。本文主要介绍基于图像的文物建模和三维实景建模两种技术,前者适用于古格遗址的建筑和文物,而后者多针对古格遗址场景。
1.基于图像的文物建模技术
基于图像的文物建模技术有两种实现方式,一种是基于深度图像建模,另一种是基于序列图像建模。
基于深度图像建模技术需要通过激光扫描仪或结构光扫描仪等设备从不同角度进行多次扫描获取物体表面的几何和纹理信息,接下来通过三维模型处理、深度图像配准、深度图像融合等技术实现建模。深度图像建模的核心和关键是算法,即深度图像的自动高精度配准算法。该算法主要解决两个问题,一是深度图像间对应关系的寻找,二是深度图像变换矩阵的计算,前者应用的方法如基于人工标定、微分不变量、积分不变量、统计不变量和纹理特征相似度等,后者主要应用迭代最近点方法。
基于序列图像建模主要通过图像处理、摄像机标定、点云模型生成、点云三角化等过程实现三维建模。它主要针对照相机拍摄的序列图像,即连续拍摄的同个物体不同角度的照片,连续照片之间必须有足够的重叠区域,一般重复率保持在30%一60%之间。
2.三维实景建模技术
三维实景建模技术是一项实景还原技术,也是一项高新技术,它近年来广泛应用于测绘测量、地理信息系统、教学展示、城市规划、建筑建设、游戏制作、智慧城市、智慧景区、古文物数字化存档保护等各行各业。这项技术通过影像采集设备从多个角度采集物体的影像信息,使用专业软件进行三维重建,能够快速制作地物的三维实景模型。一般需要用到的影响采集设备包括相机、航空无人机等。利用该技术最终生成的三维实景模型具有高精度、高分辨率、高清晰度的特点。相较于传统的文字描述、测量测绘图纸等数字化保护方式,三维实景建模技术的出现为文物数字化提供了新的方法。
3.基于彩色点云建模
三维激光扫描仪一般能同时获取两种数字产品——全息影像和激光点云数据。三维激光点云是物体表面的高精度三维坐标,通过点云直接可以获取坐标及特征信息。全息影像数据具有形象的纹理和颜色信息,可以作为三维激光点云数据的纹理补充。将点云与全息影像数据进行配准,融合两者信息,通过三维激光点云可以找到对应影像像素,进行点云着色,将全息影像与点云严密配准融合,实现纹理提取、建模和建库一体化的三维快速建模技术。
(二)展示交互技术
展示交互技术是计算机科学、博物馆学和传播学等多学科融合的信息技术,通过展示交互技术,可以真正意义上实现“数字古格”。如“数字圆明园”沉浸式展示交互体验,通过5R技术即VR虚拟现实(Virtual Reality)、AR增强现实(AugmentedReality)、MR混合现实(MixedReality)、ER感映现实(Emo-re-sponsive Reality)、ARG交互现实游戏(Alternate Reality Game)为观众展示了11项数字互动体验、6部数字影片、1个mini弧幕影院、4大沉浸式体验空间、50个景区场景,甚至结合AR设备模拟出了当年皇帝临朝理政的真切场景,利用全息柜虚拟搭建了田子房,观众可徜徉在虚实交织的奇异场景中。未来,通过遗址信息采集与记录、样式房建造技术分析、残损构件虚拟拼接等一系列高科技数字技术让古格遗址文物群焕发新生、让古格文明为更多人所知令人期待。
五、總结与展望
古格遗址是全国首批重点文物保护地之一,文化价值巨大。但目前对其保护尚存在很多问题,主要是古格遗址文物群裸露在自然状态下,对其所在环境整体保护无从下手,无论是建设实体博物馆还是采用数字化技术都需要高科技设备,而且庞大无比,耗时耗力。还有就是古格遗址文物群受关注和知名度不高,对打造西藏文化品牌的贡献度还不够。利用三维建模、虚拟修复和展示交互等数字化保护技术对古格遗址文物群进行虚拟复原,进而建设“网上古格”“数字古格”,可以有效解决当前古格遗址文物复原和展示中存在的效率低、耗时长、存储保护难度大、建设展馆人力物力成本高等一些实际问题,为今后快速广泛传播古格遗址文化成果,传承西藏古格文化,打造西藏文化品牌探索出一条切实可行之路。同时也应该看到,尽管数字化技术应用于古代遗址保护工作具有广阔发展空间,但目前它还无法完全替代像损毁的实体文物修复这类传统文物保护工作,况且实体博物馆建设仍然是我们了解古代社会生活、传承人类文化的重要场所,因此,在古格遗址文物群的保护上应兼顾二者关系。

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