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深瞳丨现代技术让千年敦煌“永生”

深瞳工作室出品

科技日报记者 孙越 颉满斌 策划 赵英淑 林莉君 滕继濮

敦煌莫高窟第57窟的永生南壁上,一尊极尽东方之美的深瞳术让菩萨已静静站立千年。她头戴化佛冠,丨现肩披长巾,代技敦煌身佩璎珞,千年一手上举轻拂飘带,永生一手托供品,深瞳术让婀娜沉吟间,丨现仿佛要从壁画上走下来。代技敦煌

被很多人熟知的千年九色鹿神话故事,诞生于莫高窟第257窟西壁中部。永生壁画中的深瞳术让九色鹿神态安详而神圣,优雅中传递着美好与诚实的丨现力量。

……

绝美壁画,代技敦煌璀璨敦煌。千年

1600多年前,古人用朴素而虔诚的心,在这里开凿第一个洞窟。当笔锋上的青金石颜料触碰崖壁的那一刻,一个跨越千年的瑰丽文化大幕就此拉开。然而,1600年的时光毕竟太久了。一千多年的岁月像一把刀,给了它力量,也给了它伤痕。

敦煌莫高窟的消失是不可逆的。面对年深月久的侵蚀与剥离,敦煌该如何应对?在时间这条河流面前,敦煌能否跨过它,以另一种形式实现永恒?

敦煌莫高窟文保人的心中有一个答案。

2023年8月9日,游客在莫高窟参观游览。新华社记者 范培珅 摄

科技“神器”助文物“延年益寿”

在敦煌莫高窟第55窟,敦煌研究院壁画修复师殷志宏正弯着腰,拿一支小胶水瓶,将壁画起甲的部分一点点粘回原位。

这是一座宋代开凿的石窟,距今已有一千年。如今,它老了,起甲、颜料层脱落、空鼓、酥碱、裂缝、划痕……它有了一身的病。

殷志宏成了它的“康复师”。他的动作很小心,起甲的颜料层像鱼鳞,细细密密地翘着。他把细如针尖的瓶嘴从侧面插进起甲的壁画后面,小心地注入黏合剂,再用修复刀垫着棉纸把这块指甲盖大小的壁画回贴压实。

殷志宏所用的黏合剂是一种特殊的材料,由有机硅和丙烯酸混合而成,是敦煌研究院自主研发的壁画修复“神器”。

一个洞窟需要修复多少个这样的“指甲盖”?殷志宏自己也说不清。第55窟是敦煌莫高窟大型洞窟之一,壁画面积500余平方米。

“起甲和酥碱是壁画中最常见的病害”殷志宏告诉记者。酥碱是在水盐运移作用下地仗层产生的一种病害,轻则引起地仗疏松,严重时会引起地仗层脱落,比较难治理。壁画就像人,有生命,会呼吸,连疾病也是相互关联。

“对出现酥碱的地方还要做脱盐处理。地仗中的可溶盐在水气运移作用下会反复溶解结晶,使地仗变得疏松,酥碱就随之出现。我们需要在壁面上铺设棉纸脱盐并定期更换,不让盐分在壁画上聚集,从而达到治本的效果。”殷志宏说,这样一个洞窟,七八个人的团队完成修复需要至少3年的时间。

提起壁画修复的意义,殷志宏说得很朴素:“我们修复过的文物,至少可以再稳定地保存十几年、几十年,后人还可以欣赏到它的美。如果脱落掉了,人们再来就什么都看不到了。”

延续文物的寿命,是所有莫高窟人的初心。

在敦煌,像殷志宏这样的壁画修复师有100余人。莫高窟现存壁画4.5万平方米,经过近80年的经验积累,敦煌研究院已形成了成套的壁画保护技术和科学流程,依靠科技为莫高窟“延年益寿”。

而如今,先进技术正赋予敦煌文保人更多的可能。

这是4月19日拍摄的莫高窟窟区(无人机照片)。新华社记者 杜哲宇 摄

把风雨“搬进”实验室

在敦煌研究院的多场耦合实验室,9盏灯沿着轨道划过,亮度、温度由弱变强再变弱,一个周期模拟太阳的一次东升西落。调整角度,就能模拟出一年四季的太阳照射。

这是实验室正在进行的土遗址的预防性保护实验。

多年来,敦煌研究院联合国内高校、科研院所和文博机构,对石窟寺、土遗址等遗址的病害机理、保护技术等方面进行了深入研究,但受试验样品尺寸效应和多重环境因素耦合条件难以施加的影响,研究结果和工程实践之间有效衔接存在差距。

为此,敦煌研究院院长苏伯民做了一个大胆的决定:把风雨“搬进”实验室。

2020年,我国首座文化遗产保护多场耦合实验室在敦煌研究院正式投入使用。实验室主要由夏季仓、冬季仓、风雨仓等构成,可模拟零下30摄氏度到60摄氏度的温度、10%—90%相对湿度,以及风、雨、雪、太阳照射等一年四季的各种气候条件。文物保护研究由“摸着石头过河”转为“自己砌砖架桥”。

“我们构建了可模拟温度、湿度、日照、降雨、降雪等各种环境条件的实验室,模拟环境能够覆盖我国绝大多数不可移动文物所处环境。多场耦合实验室的模拟环境具有变量可控、条件可重复、数据精确,以及能够进行足尺模型试验等优点,预演我国石窟寺和土遗址等文化遗产将经历何种变化,可以让保护措施更加精准,更加科学规范,将有效促进我国不可移动文物的预防性保护研究。”敦煌研究院保护研究所研究人员张博介绍说。

“从原址修复到文化遗产的预防性保护,我们尽了一切手段要留住莫高窟的艺术之美。那么,莫高窟的寿命究竟还有多久?”

面对记者的疑问,苏伯民说:“从莫高窟开凿第一个洞窟开始,到现在已经过去了1600多年;未来如果没有大的自然灾害,敦煌莫高窟再延续1600年完全没有问题。”

苏伯民解释说,得益于绘制壁画所使用的特殊材料、当地非常干旱的气候和洞窟本身半开放半封闭的环境,尽管莫高窟在历史上很多时期无人问津、疏于保护,但迄今它仍然保存得相对完好。“现在一些人存在误解,认为莫高窟非常脆弱。实际上文物保护工作者所讲的脆弱与普通观众理解的不一样,莫高窟经受住了1600年自然环境对它的考验,现今我们运用技术手段,已经形成了古代壁画保护、沙砾岩石窟崖体加固、石窟监测预警等成套关键技术体系,我们有信心保证莫高窟修缮之后的安全性和稳定性。”

敦煌研究院文物数字化保护团队图像采集人员熊业腾在洞窟内调试设备,准备进行壁画图像采集(2023年4月25日摄)。新华社记者 陈斌 摄

给莫高窟一个“数字生命”

在敦煌莫高窟第341窟,一台第四代壁画高保真自动拍摄设备正在轨道上采集壁画图像。“咔嚓”,安静的洞窟里,它像一位专注的摄影师,拍摄完成后,平行移动到下一个点位,“咔嚓”。在位于敦煌研究院的计算机上,人工正与自动拼接软件结合,将传回的成百上千幅影像拼接成完整的壁画图像。

这是敦煌莫高窟“数字生命”的一部分。

今年年初,《流浪地球2》火遍大江南北,影片中的“数字生命”概念引发了广泛讨论:“数字生命”能否成为现实,又能否替代现实?

其实,敦煌莫高窟早已拥有了“数字生命”。

20世纪70年代,时任敦煌文物研究所副所长的樊锦诗曾经主持莫高窟档案记录工作。当时采用的方式是为每个洞窟的每面墙体至少拍摄一张照片,加上简单的壁画描述与保护情况文字,汇集成一份档案。然而,樊锦诗觉得这还远远不够:“尽管莫高窟壁画可以大量采用摄影技术保留信息,但照片不能展示敦煌每个洞窟的全貌。摄影师也跟我说,时间长了照片也会坏的……我心里清楚,建立能长期保存洞窟文物真实信息的档案已是刻不容缓。”

很快,敦煌研究院开始了保存壁画信息的新计划:“数字敦煌”。它利用计算机数字化技术永久地、高保真地保存敦煌壁画、彩塑的珍贵资料。

这是一个非常庞大的工程:不仅包括莫高窟数百个大小不一的洞窟,且其所辖的敦煌西千佛洞、瓜州榆林窟也在采集计划内。

在原国家科委、国家文物局、原甘肃省科委等各级组织的支持下,敦煌研究院与相关单位实施“敦煌壁画计算机存贮与管理系统研究”“濒危珍贵文物的计算机存贮与再现系统研究”“曙光天演Power PC工作站在文物保护中的应用”等科研课题,为莫高窟数字化突破关键技术奠定了坚实基础。

2006年4月,敦煌研究院成立数字中心(后更名为文物数字化研究所),主要承担敦煌石窟及相关文物的数字化技术研究与应用工作,并经过持续不断的试验、探索和研究,攻克了如何在复杂洞窟环境中精确地布光、如何针对不同曲率变化的壁画获取高质量的图像、如何控制图像拼接产生的形变等系列技术难题,并最终形成了一整套集合数字图像采集、色彩管理、图像拼接、图像定位纠正和数据存储等的壁画数字化关键技术和工作规范。

数据采集只是“数字敦煌”的第一步。

丁晓宏是敦煌研究院文物数字化研究所副所长,也是赋予敦煌“数字生命”的成员之一。他介绍说,除了壁画,他们还会用激光扫描和三维重建技术对大型彩塑进行采集,将整个洞窟制作成立体的数字文物。

“洞窟数字化讲求因地制宜,每个洞窟有自己的特性和采集方案,就像是不同个性的人。”丁晓宏告诉记者。目前,敦煌研究院已完成莫高窟290个洞窟的高精度采集、162个洞窟的全景漫游节目制作和7处大遗址的三维重建,建立起一整套文物数字化采集、加工、存储、展示等关键技术体系,形成了数字化壁画图像、洞窟结构、和彩塑三维数据、虚拟漫游节目等海量数字化资源。

游客在莫高窟数字展示中心观看球幕电影《梦幻佛宫》。新华社记者 陈斌 摄

让数字文化“活起来”

走进数字敦煌沉浸展馆,游客们正佩戴VR设备、跟随能量体“摩灵”指引,身临其境“走进”洞窟。在“寻境敦煌—数字敦煌沉浸体验项目”中,游客不仅能打破时空束缚,穿越到1400多年前精妙绝伦的壁画世界,还能与“雷公”等40余位“众神”飞跃云端、一同奏响天乐。

“寻境敦煌”只是敦煌文物“活起来”的一个缩影。

在敦煌,文物数字化不是终点,而是个开始。正如丁晓宏所说,挖掘之后的利用,才是“数字敦煌”的生命所在。

2016年5月,敦煌研究院构建的“数字敦煌”资源库上线。观看者可以通过登录平台,查看莫高窟壁画的高分辨率图像,洞窟合影漫游节目、文献数据将同步关联。收录的30个洞窟已经可以实现在手机上进行“720度全景浏览”,囊括共4430平方米的壁画。目前访问用户遍布中国、美国、英国、韩国、日本、意大利、俄罗斯、加拿大、法国、西班牙等全球近80个国家。“数字敦煌”资源库成为面向全球传播敦煌文化的重要窗口和品牌。

今年4月,由国家文物局指导、敦煌研究院与腾讯联合打造了超时空参与式博物馆“数字藏经洞”。

记者通过“云游敦煌”小程序进入“数字藏经洞”,千百年前的敦煌莫高窟景象便在眼前徐徐展开。“数字藏经洞”将四个朝代、八个历史人物的故事浓缩在了几个沉浸式体验环节中。在交互中,公众可以“穿越”回晚唐时期,在莫高窟藏经洞前与开窟僧人洪辩展开对话;进入北宋,了解国宝级文物“敦研001《归义军衙府酒破历》”的由来与流转;来到清末,又“亲历”道士王圆箓意外发现藏经洞,随后“看到”6万余件文物散落世界各地……

腾讯互娱研发效能部总经理邓大付说,“数字藏经洞”就是要在公众与敦煌文化中间架起一座桥梁,用数字的方式展现传统文化,又以游戏化的表达让它传得更远。

以游戏为载体打造历史文化产品并不好做。“我们在设计过程中打磨过很多细节。比如僧人衣服的样式应该是怎样的?服装的花纹是否严谨?不同朝代的壁画有什么不同?某一时期的藏经洞到底什么样?在开发过程中,我们反复推敲,仔细求证,结合大量史料做复原。”“数字藏经洞”腾讯互娱内容生态部总经理刘智鹏说,通过交互更强、体验更沉浸的游戏载体做面向大众的、严谨负责的文化传播者,是他们的目标。

敦煌经验走向世界

11月5日,位于加拿大多伦多市中心的罗伊·汤姆森音乐厅内呈现出与平日迥异的布置。色彩鲜明的飞天、菩萨等东方佛国元素出现在厅内的巨幅挂画、铺满地面和包裹着柱子的大小画作中。一场展示敦煌元素以及中西结合的创新表现力的艺术展在此举行。

“在国内,我们承担了近20个省份的壁画和土遗址保护项目;在国外,2017年甚至更早的时候,我们就派出了不同专业的考察团队,远赴印度、阿富汗、乌兹别克斯坦、吉尔吉斯斯坦等邻国开展文物保护调研。这些国家在地理上与我们相近,历史上文明交流也非常频繁,不少历史遗迹的制作工艺和保存现状都与敦煌十分类似。我们就想,能不能让敦煌经验‘走出去’,在‘一带一路’上发挥更重要的作用。”苏伯民告诉记者,当前,敦煌研究院还在积极争取建设文物保护全国重点实验室,为提升我国文物文化保护技术贡献力量。

敦煌文化属于中国,但敦煌学属于全世界。敦煌学已经成为一门国际“显学”。敦煌研究院先后成立“丝绸之路与敦煌研究中心”和“丝绸之路文化遗产保护国际科技合作基地”,与英国、法国、印度、阿富汗、吉尔吉斯斯坦等国家的高校、博物馆、科研机构建立起合作关系。在柬埔寨吴哥古迹保护与发展管理局支持下,敦煌研究院制作大型纪录片《莫高窟与吴哥窟的对话》,展现文明交流互鉴与历史传承,生动诠释“一带一路”的文化底蕴和人类命运共同体的精神内涵。

“走出去”的同时,敦煌文保人还在致力于让流失海外的敦煌文物“回家”。2012年,由敦煌研究院主导的国家社会科学基金重大项目《敦煌遗书数据库建设》立项,旨在通过对敦煌遗书进行数字化复原,建立完整的敦煌遗书信息资源总库,以期进一步实现全球各地所藏敦煌文物的数字化回归。

“这是一项漫长而精细的工作。”敦煌研究院流失海外敦煌文物数字化复原项目负责人罗华庆说,这牵涉到海外文物,面临的不确定性很多,但他希望运用新兴数字化、信息化技术,建立统一完整的数据库和资源共享平台,实现流失海外敦煌文物的数字化复原和全球共享。

敦者,大也;煌者,盛也。盛大而美丽的敦煌既古老又年轻。如果将时间与空间绘制成坐标系,那条属于莫高窟的生命线正在不断延伸。

当西北的风沙激荡了丝路久远的驼铃,宕泉河谷的胡杨叶沙沙作响,有声与无言之间,是文物保护工作者们对敦煌的许诺:把“过去”献给“未来”。

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