黄河文化遗产廊道河南中小型石窟数字化复原与展示研究*

时间：2024-05-04

汪新叶

（河南财政金融学院,河南郑州 450000）

为了更好地发挥各类传统文化资源的效能，加强传统文化资源的数字化公共服务体系建设，2012年8月，科技部、文化部、中宣部等六部委联合印发《国家文化科技创新工程纲要》，明确提出要加强文化资源数字化保护和开发利用。2020年5月11日，***到云冈石窟考察时强调，要始终把历史文化遗产保护放在第一位。由此可见，借助三维重建技术进行数字化复原，并利用VR成像展示等一系列举措，探索出一条数字化研究、保护、开发利用之路，不仅具有国家的法律保障；而且也获得了社会各界的高度认可。

一、“黄河文化遗产廊道”战略下河南中小型石窟数字化保护的必要性和可行性

1.“黄河文化遗产廊道”战略下河南中小型石窟数字化保护的必要性

河南中小型石窟是指龙门石窟以外的规模相对较小的石窟，它们多分布于洛阳周围的豫西地区和安阳周围的豫北地区，其时代始自北魏，终于明朝。然而大多数石窟损毁严重，面目全非，所剩造像完建者不多，具有代表性的石窟豫西地区的石窟大多开凿于北魏时期。主要有巩县石窟寺、义马鸿庆寺石窟、偃师水泉石窟、新安西沃石窟等。豫北地区的石窟多开凿于东魏至宋代，如开凿于东魏的鹤壁五岩寺石窟、北齐的小南海石窟、林县千佛洞石窟、浚县摩崖大佛、隋代的灵泉寺石窟、博爱石佛滩摩崖造像、唐代的波县千佛洞石窟、淇县青岩石窟等。这些石窟的分部以洛阳、安阳这两座文化底蕴丰厚的古都为中心向周围辐射，有其明显的时代特性和深厚的文化背景。对于敦煌莫高窟、云冈石窟、龙门石窟等重要的石窟寺，国家已经实施了比较全面的保护工作，效果十分显著。但是，河南省中小型石窟自北魏开凿至今，已有1500多年的历史，由于地质营力的不断作用以及人为因素的影响和破坏，并且大多山体为黄绿色粉砂岩，抗风化、耐冻融性薄弱，且吸水性强，一直存在着渗水、风化和裂缝等多种病害，至今还未进行过有效的保护工作，保存状况依然很差，急需遵循“不改变文物原状”的原则，将石窟造像及其历史环境的真实性和完整性进行数字化复原。

2.“黄河文化遗产廊道”战略下河南中小型石窟数字化保护的可行性

***总书记说：“要推进黄河文化遗产的系统保护，守好老祖宗留给我们的宝贵遗产。”系统保护，指的是有序、科学、全面的保护，这是个庞大而长期的系统工程。对黄河流域河南段散落的中小型石窟进行整体性、系统性的保护，也必将推进黄河文化遗产的系统保护。

从地图上可以看出，河南省中小型石窟的分布都是以洛阳、安阳这两座文化底蕴丰厚的古都为中心向周围辐射，有其明显的时代特性和深厚的文化背景。同时，这样的分布形态也和河南省“黄河生态廊道”战略的路线规划有部分空间上的吻合。河南中小型石窟文化遗产保护要充分利用这一地缘契合带来的政策契机，从根本上提高河南中小型石窟的保护水平，一旦助力成功，河南中小型石窟文化的收益将是全面的可持续性的，不仅能够做到河南中小型石窟文化遗产的系统保护，还助力于河南文化遗产廊道的打造。

2020年着力打造黄河文化遗产廊道，是由郑州市政府提出并推动重要战略举措。在这样的视域下，建立系统的石窟文化保护与推广的格局显得尤为重要，河南中小型石窟文化遗产廊道正好符合这样的愿景。

二、黄河文化遗产廊道河南中小型石窟数字化复原

1.收集、整理、归档“河南中小型石窟”文化遗产资料

按照“河南中小型石窟”的窟龛形制和造像体态，以石窟形成时间进行排序。对于在整理过程中，材料之间存在冲突的，可以在文件目录中对该文档号互见注释，如果档案特别重要，也可进行复制后归档。在整理过程中需要对造型模糊的造像、佛龛、摩崖等进行数据标注，特别是破损严重的造像进行数字化虚拟复原。对“河南中小型石窟”进行现场拍摄，收集真实资料，利用计算机编辑系统详细标注出造像名称、造型特点、建造年代、文物编号、出处等。然后逐一拍照存档。坚持真实完整、科学有效、主动建档的原则外，还必须要明确河南中小型石窟文化遗产归档范围的标准和规范。

2.对“河南中小型石窟”进行数字图像处理

使用数码相机对河南中小型石窟进行现场拍摄，收集一手资料，将获取的数字信息利用计算机Agisoft PhotoScan软件、Adobe Photoshop软件、AutoCAD软件等，进行数字化编辑与处理。首先将采集的数据进行计算机输入，对“河南中小型石窟”进行数字化归档，针对破损的雕像进行计算机三维重建，并对造像进行人物重建、纹理重建、服饰重建等。人物重建主要是对造像的身体结构和面部表情进行三维重建，利用计算机Agisoft PhotoScan软件对造像人体比例进行编辑处理，并使用Adobe Photoshop软件对人物表情，特别是眼部、嘴角表情进行校正调整。“河南中小型石窟”人物造像大多是北魏、北齐、唐代等，距现在已经很久远，并且许多都是暴露于室外，风吹日晒，再加上雨水的浸泡，文物表面已经变色、褪色，部分造像服饰造型也模糊不清，需要对造像纹理进行三维重建。在纹理中间过程中，主要使用Adobe Photoshop软件，并结合手绘板进行数据输入编辑处理，手绘板具有较强的可修改性，并且可以加入主观情感，对色彩的饱和度、明度、对比度处理更加自由。对于部分造像纹理破损严重，可以使用3Dmax软件中的UV贴图命令进行编辑处理，

首先要对原始模型进行图像划分，然后再制作好模型贴图，最后将制作的贴图利用贴图坐标赋予破损模型，实现纹理重建。“河南中小型石窟”造像的服饰造型具有很强的艺术性，行云流水、飘逸洒脱，对造像服饰进行复原直接影响整个造像复原的效果。首先，将数码相机拍摄的原始数据输入到计算机里，利用Adobe Photoshop软件对破损区域进行划分标注，并使用手绘板绘制复原初步图，然后对造像服饰进行三维重建，并使用3Dmax软件按照初步图范样进行建模渲染，最后输出三维模型，在二维平面软件中进行编辑调整。“河南中小型石窟”数字图像处理过程分为图像标注、破损整理、三维重建等步骤，呈线性先后有序分布。输出的“河南中小型石窟”数字图像结果必须符合造像实体复原的原则。

3.建立“河南中小型石窟”数据库

对“河南中小型石窟”的造像、佛龛、摩崖石像等进行数字化复原后形成数字档案，利用计算机大数据系统进行数据整合，并根据“河南中小型石窟”的特点进行创新，增加图像图形的展示信息，建立“河南中小型石窟”数据库，并利用数字化博物馆网络平台提供大众查询服务，实现“河南中小型石窟”文物查询系统入口、造像影像、佛龛影像、摩崖影像、历史语音讲解等界面功能系统。“河南中小型石窟”数据库不但能满足旅游者和用户的观看和浏览，而且还对于科研部门、教育机构、文化活动提供便利的学习途径，提供形象直观、内容详细的石窟艺术资料。建立“河南中小型石窟”数据库不仅要注重数据资料信息的真实性，而且还要注重造像图像的生动形象性，将历史文物进行有效形象的展示，便于用户的网络体验。

三、构建线上相融通的互动式网络平台

石窟造像进行数字化复原之后，必须要让更多的观众欣赏到这些数字化成果，通过动态的、直观的视频和高清画面，可以使民众真实全面地了解它的博大精深。我们从人的认知特点出发，构建基于用户界面的互动式网络平台，通过网络对制作成果进行展示传播。

交互式网络系统平台包括3个子系统：网络多媒体点播系统、观众体验展示系统、信息交互系统。

1.网络多媒体点播系统

河南中小型石窟造像数字化网络多媒体点播系统的主界面，主要包括数字化技术规范、数字化技术、数字化资源和动画展示等。数字化技术规范版块详细介绍了河南中小型石窟造像的数字化采集规范和元数据的记录标准。数字化技术版块对河南中小型石窟残损造像数字化复原技术方法进行管理。数字化资源库对河南中小型石窟残损造像数字化复原成果进行归类和展示。

“河南中小型石窟”网络多媒体点播系统注重界面的美观性和方便性，利用电子屏触摸技术，让用户随心所欲快捷进入所需板块。数字化资源库是点播系统的主要组成部分，通过大量的石窟造像图像进行生动形象的展示，同时配有文字和语音解说。

2.观众体验展示系统

观众体验系统采用三维建模形式构建虚拟石窟造像展厅，利用漫游平台给用户提供强大的观看控制权，用户只要点击鼠标，就可以进行观看速度的加快和减慢，还可以进行场景内三维角度的切换，在虚拟的展厅中自由行走、停留、观看。该漫游平台主要包括自由漫游模块、自动漫游模块、自然环境控制模块、时段控制模块、音乐控制模块、帮助模块等。在观众体验展示系统里，所有版块都可以自由点播，并且制作出许多动画视频，以方便用户全浸入式的体验“河南中小型石窟”网络平台，全面了解石窟文化。

3.信息交互系统

信息交互系统通过计算机对用户浏览信息的统计，并对访客关注的问题、感兴趣的话题以及浏览率低的信息内容进行数据分析和归纳，为交互式网络系统平台进一步完善和优化提供依据。“河南中小型石窟”信息交互系统，根据用户的人际关系表现出来的行为特征，利用大数据进行统计，注重用户心理及其规律的归纳分析，不断完善“河南中小型石窟”数字化平台，将文化遗产数字图像转化为向社会大众传播、可永久保存的数字化文化空间，实现最佳的保护物质文化遗产的目的。