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澎湃新聞綜合報(bào)道

有著1600年歷史的敦煌石窟，經(jīng)年累月受風(fēng)沙水害侵蝕，留給人類的時(shí)間一天天在減少。

有沒(méi)有一種辦法讓這個(gè)藝術(shù)寶庫(kù)永遠(yuǎn)留下來(lái)？

答案只有一個(gè)——數(shù)字化！

歷經(jīng)10多年的研究，好消息終于傳來(lái)，全球范圍內(nèi)第一份完整的“石窟寺彩塑三維數(shù)字化重建”數(shù)據(jù)完成了。

三維數(shù)字化到底是一門怎樣的技術(shù)？

用3D重建技術(shù)如何復(fù)原彩塑和壁畫？

讓人穿越時(shí)空又是怎么做到的？

和刷爆技術(shù)宅朋友圈、谷歌等科技巨頭投巨資研發(fā)的 MagicLeap有什么關(guān)聯(lián)？

與敦煌研究院文物數(shù)字化研究所合作、承擔(dān)“石窟寺彩塑三維數(shù)字化重建”的上海顥漢數(shù)字技術(shù)公司技術(shù)統(tǒng)籌胡琢民最近應(yīng)邀做客澎湃新聞“問(wèn)吧”欄目，來(lái)了一個(gè)全盤解密。

胡琢民團(tuán)隊(duì)在采集敦煌莫高窟數(shù)據(jù)（本文圖片均為上海顥漢數(shù)字技術(shù)公司提供）

有必要先說(shuō)下上海這個(gè)創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)和敦煌的幕后故事，long long time ago,10多年前，這個(gè)創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)就開始鉆研文物三維數(shù)字化，背后各種艱辛在此就不一一贅言了，他們終于在2012年開始承擔(dān)敦煌莫高窟彩塑三維數(shù)字化重建項(xiàng)目，在敦煌研究院文物數(shù)字化研究所的通力合作下，他們完成了332、45、259等洞窟20余尊大型彩塑的三維數(shù)字重建，就是全球范圍內(nèi)第一份完整的“石窟寺彩塑三維數(shù)字化重建”數(shù)據(jù)。

莫高窟如何三維數(shù)字化？胡琢民解釋說(shuō)，一件彩塑拍攝上百?gòu)埜呔日掌?，然后在電腦里生成三維數(shù)據(jù)，輸出后再打印出一模一樣的3D塑像，或以全息投影等光電技術(shù)展示精彩的虛擬現(xiàn)實(shí)影像。

數(shù)字化的莫高窟和其真身有多相像？胡琢民舉例說(shuō)，332窟的幾尊彩塑高度達(dá)4.8米，雖然體量較大，但數(shù)字模型的綜合精度仍達(dá)0.5毫米，佛像的發(fā)髻頭飾、服裝紋路甚至色彩、神態(tài)等，都極為逼真。

以下是45洞窟的數(shù)字化模型圖片，大家可以感受下↓↓↓

▲上圖：數(shù)字化的莫高窟彩塑 ；下圖：素模更能體現(xiàn)特質(zhì)和細(xì)節(jié)，加上色彩就是上圖的彩模。

▲敦煌莫高窟彩塑原圖，鑒定下你的眼力，看看上述三張數(shù)字化彩塑的真身都在哪？小提示，請(qǐng)看右一

跳出文物的思維，我們談?wù)劥┰綍r(shí)空吧。（知道你想的就是這個(gè)：））

是的，其實(shí)三維數(shù)字化建模（逆向建模）技術(shù)并不僅限于使用在古文物保護(hù)領(lǐng)域，最近三維圖像投射技術(shù)非常火熱，但凡關(guān)注新技術(shù)進(jìn)展的人，想必朋友圈里都被一家名為 MagicLeap 的初創(chuàng)公司刷屏了，它發(fā)布了炫酷的技術(shù)展示視頻,激發(fā)了人們對(duì)裸眼增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)未來(lái)的無(wú)限遐想，吸引了谷歌等科技巨頭大力投資，其中奧秘在哪？

胡琢民說(shuō)，Magic　Leap技術(shù)是一個(gè)裸眼三維投影平臺(tái)，可將全息影像投在空間，人們可以真實(shí)感受到空間虛擬物體的存在，它的投影內(nèi)容就需要數(shù)字三維模型的支持，“如果將我們逆向數(shù)字模型所建成的實(shí)物投影在空間，就能穿越時(shí)空去感受另一個(gè)空間的一切。”（這句話可算點(diǎn)到重點(diǎn)了）

穿越時(shí)空去感受另一個(gè)空間的一切，

這是一種何等的神奇體驗(yàn)！

很憧憬是不是？！

so,

聽胡琢民說(shuō)說(shuō)

讓人可以穿越時(shí)空的3D數(shù)字化技術(shù)

到底是什么樣的東東。

3D數(shù)字化是個(gè)什么鬼？

1.很好奇，所謂的3D數(shù)字化到底是什么樣的東東？用3D重建技術(shù)復(fù)原彩塑和壁畫，整個(gè)過(guò)程是怎么進(jìn)行的？這項(xiàng)技術(shù)在國(guó)際上是不是也是領(lǐng)先的？

文物3D數(shù)字化的主要技術(shù)手段是三維掃描。目前三維掃描大致可分為激光三維掃描和白光三維掃描，共同點(diǎn)都是利用動(dòng)態(tài)的圖像傳感器作業(yè)，分辨率有限。

而我們擁有區(qū)別于上述二類設(shè)備的核心技術(shù)，可將靜態(tài)圖像的像素轉(zhuǎn)換成三維點(diǎn)，從而達(dá)到構(gòu)建三維模型的目的，所以主要特點(diǎn)是有高的三維分辨率和真實(shí)的色彩體現(xiàn)（所謂真實(shí)色彩主要有兩個(gè)指標(biāo)，一是色彩還原，是由標(biāo)準(zhǔn)色彩管理系統(tǒng)來(lái)控制；二是在模型中的色彩位置精度）。有了掃描結(jié)果后，再加上適當(dāng)?shù)暮笃谀Ｐ屯晟凭统蔀橥暾奈奈锶S數(shù)字模型了。

我們目前的設(shè)備定向匹配方案、作業(yè)流程制定實(shí)施，包括模型結(jié)果的綜合指標(biāo)在國(guó)際上是處于領(lǐng)先的。

2.首先對(duì)文物保護(hù)的貢獻(xiàn)表示欽佩！請(qǐng)問(wèn)，一，如何降低數(shù)字化拍照過(guò)程中可能對(duì)文物造成的光線損害？二，敦煌數(shù)字化有些年份了，都是你們?cè)谧鰡?，之前都?D嗎？

要說(shuō)攝影燈光對(duì)文物的影響可能最大的還是來(lái)自發(fā)光時(shí)環(huán)境溫度和濕度的變化，可見光輻射對(duì)于色彩的影響幾乎微乎其微，過(guò)程中我們也采取了一些專業(yè)的做法，使拍攝的影響控制在最小的范圍。為獲取珍貴的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，拍攝一次我覺(jué)得還是值得的。

彩塑數(shù)字化的3D部分現(xiàn)在只有我們團(tuán)隊(duì)在做。

3.壁畫有很多層啊，你們連最里面西夏的也能弄出來(lái)數(shù)據(jù)嗎？

首先我們做的是三維塑像的數(shù)字化重建部分，平面壁畫是由敦煌研究院數(shù)字研究中心在做。

但我這里可以告訴你一些基本技術(shù)常識(shí)，通?？梢姽鈹z影拍攝只能獲得表面的圖像，被覆蓋的圖像是獲取不了的。然而現(xiàn)在有一種叫多光譜攝影的技術(shù)，一定程度上能獲取被覆蓋的圖像，但只是潛影，覆蓋物的材質(zhì)和厚度也會(huì)很大程度影響到它的效果，不是完整的彩色畫面。

4.3D數(shù)據(jù)化以后，就可以搬到互聯(lián)網(wǎng)上去？可以錄成紀(jì)錄片保留和傳播嗎？

可以，互聯(lián)網(wǎng)用的數(shù)據(jù)還是要經(jīng)過(guò)專業(yè)的壓縮處理。3D模型數(shù)據(jù)是可以用來(lái)做影視作品素材的。

5.你們對(duì)莫高窟現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字化處理的時(shí)候，那些設(shè)備會(huì)不會(huì)對(duì)壁畫有影響？怎么樣保證在采集數(shù)據(jù)的時(shí)候，對(duì)古文物不造成破壞和損傷呢？

我們?cè)谠O(shè)備、技術(shù)流程和現(xiàn)場(chǎng)操作規(guī)范里做了很多關(guān)于這方面的保護(hù)、保險(xiǎn)措施，使副作用降到最低。題外話：莫高窟歷經(jīng)千余年，民國(guó)前就像個(gè)放養(yǎng)的孩子，無(wú)人管少人問(wèn)，任由住宿生火做飯，所以練就一身非凡的筋骨皮，對(duì)于一次經(jīng)過(guò)周密策劃的短時(shí)間拍攝還是能夠經(jīng)受得起的。

現(xiàn)場(chǎng)采集圖像對(duì)文物的影響基本有兩個(gè)方面，一是設(shè)備動(dòng)作可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)，我們的設(shè)備在定制過(guò)程中都有保險(xiǎn)的考慮，讓這種問(wèn)題出現(xiàn)的幾率幾乎為零；二是光輻射、溫度、濕度改變對(duì)文物的影響，危害度還未能量化，工作中我們盡量少用恒亮光源。塑像對(duì)于一次性拍攝的閃光度和兩個(gè)工作人員引起的溫濕度變化還是能夠承受的。

▲數(shù)字化的莫高窟彩塑

文物三維數(shù)字化技術(shù)到底有多牛？

6.據(jù)我所知，可以完成莫高窟這樣大型彩塑的三維建模，還是很體現(xiàn)綜合技術(shù)實(shí)力的，為你們團(tuán)隊(duì)點(diǎn)贊，你覺(jué)得整個(gè)過(guò)程最困難的一點(diǎn)是什么？

經(jīng)歷后才知道要做這樣的工程確實(shí)不太容易，不單是設(shè)備和技術(shù)到位的問(wèn)題。

舉例說(shuō)，數(shù)據(jù)結(jié)果的參考標(biāo)準(zhǔn)怎么定？之前從未有這樣的數(shù)據(jù)可做比對(duì)呀。那么問(wèn)題來(lái)了，做到什么程度才算“完美”呢？最后的解決方案是做到“極致”，就是做到目前商用級(jí)專業(yè)圖像工作站和三維模型后期軟件的運(yùn)算極限。

隨著計(jì)算機(jī)軟硬件的進(jìn)步，我們現(xiàn)在所獲取的原始數(shù)據(jù)完整可以再現(xiàn)更大規(guī)模的數(shù)字模型，支持大型雕塑1:1三維輸出是完全沒(méi)有問(wèn)題的。

7.文物三維數(shù)字化有其自身的要求，比如對(duì)三維分辨率和模型色彩及操作安全性的特殊要求，使得它對(duì)逆向建模的要求極高，除最好的掃描設(shè)備本身，整個(gè)實(shí)施過(guò)程也需要不同專業(yè)技術(shù)的結(jié)合，如此復(fù)雜的專業(yè)需求什么樣的資金來(lái)源能支撐你們的工作？他們斥資做這些事情的目的除了獲取數(shù)據(jù)還有其他的用處嗎？

把當(dāng)下的數(shù)據(jù)保留下來(lái)傳承下去，作為數(shù)據(jù)我覺(jué)得沒(méi)有比這個(gè)更有價(jià)值的意義了。

當(dāng)然，數(shù)據(jù)結(jié)果是可以有很多現(xiàn)實(shí)作用的，社會(huì)效益自不必說(shuō)，沒(méi)準(zhǔn)還能有很大的商業(yè)價(jià)值呢！

8.你們的技術(shù)是類似于VIUSCAN這種手持式的呢？還是白光式或者是攝影測(cè)量式，還是說(shuō)綜合結(jié)合使用？

我們?nèi)S建模的基礎(chǔ)是自己團(tuán)隊(duì)的核心技術(shù)，可把靜態(tài)圖像以像素級(jí)的精度和分辨率轉(zhuǎn)換成三維點(diǎn)云，跟激光和白光還是有區(qū)別的。

9.文物3D數(shù)字化如果產(chǎn)業(yè)化的話，能有哪些衍生產(chǎn)業(yè)呀？

隨著計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)和光電技術(shù)的進(jìn)步，關(guān)乎文物數(shù)據(jù)的保存、研究、傳播、學(xué)習(xí)等相關(guān)領(lǐng)域都會(huì)用到它，甚至對(duì)于工藝美術(shù)、影視動(dòng)畫等等領(lǐng)域也是不可多得的創(chuàng)作素材。

10.除了在文物領(lǐng)域內(nèi)建模以外，在其他領(lǐng)域呢？

其實(shí)逆向建模在其它領(lǐng)域的應(yīng)用反而更加廣泛，比如工業(yè)設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用，行業(yè)內(nèi)稱為逆向工程或者反求技術(shù)。文物三維數(shù)字化有其自身的要求，比如對(duì)三維分辨率和模型色彩及操作安全性的特殊要求，使得它對(duì)逆向建模的要求極高，除最好的掃描設(shè)備本身，整個(gè)實(shí)施過(guò)程也需要不同專業(yè)技術(shù)的結(jié)合，比如機(jī)械構(gòu)造、電控設(shè)計(jì)和非常專業(yè)的攝影技術(shù)等等。

因此文物的數(shù)字化三維重建反而還在萌芽狀態(tài)，但一定是未來(lái)的趨勢(shì)。

11.你們研發(fā)的技術(shù)，我通俗地理解是不是可以讓千百年后人類還可以看到敦煌莫高窟（當(dāng)然包括其他古文物）？那實(shí)在太有意義了！

理論上希望有這樣的歷史結(jié)果?？蓴?shù)據(jù)保存跟實(shí)物保存是一樣的，人的因素至關(guān)重要！我們現(xiàn)在做到的只是讓這成為一種可能……大家一起努力吧！

▲數(shù)字化的莫高窟彩塑

傳說(shuō)中的穿越時(shí)空需要什么支持？

12.最近三維圖像投射技術(shù)非?；馃?，包括微軟、谷歌等科技巨頭們都在投入大量資源研發(fā)，貴公司的技術(shù)與之有關(guān)系嗎？

是的，有直接的關(guān)系。

比如近來(lái)網(wǎng)絡(luò)上透露了一些Magic Leap技術(shù)的信息，它是一個(gè)裸眼三維投影平臺(tái)，可將全息影像投在空間，人們可以真實(shí)感受到空間虛擬物體的存在，一旦此技術(shù)成熟應(yīng)用，將是視覺(jué)媒介的一次革命！它的投影內(nèi)容則需要數(shù)字三維模型的支持，如果將我們逆向數(shù)字模型所建成的實(shí)物投影在空間，就能穿越時(shí)空去感受另一個(gè)空間的一切。

比如，在上海的某地投影出莫高窟的全息模型，能進(jìn)入其中，身臨其境，基于數(shù)字化編輯的特性，甚至比在實(shí)地看到更多更細(xì)致的內(nèi)容。其實(shí)我在此很難用語(yǔ)言文字充分表達(dá)這種神奇。

數(shù)字化實(shí)物模型+各種全息投影技術(shù)，必將成為未來(lái)的視覺(jué)經(jīng)驗(yàn)。

13.請(qǐng)問(wèn)萬(wàn)一真的可以把莫高窟全息數(shù)字化投影，讓游客可以在任何地方像真正進(jìn)入莫高窟一樣看到里面的細(xì)節(jié)，會(huì)不會(huì)對(duì)莫高窟的存在產(chǎn)生沖擊呢？被數(shù)字化保留了以后的文物，實(shí)體本身的存在會(huì)受到威脅嗎？真的很好奇啊。

三維模型全息展示是一種全新的觀察和觀看形式，能深入淺出地展現(xiàn)很多實(shí)物無(wú)法做到的內(nèi)容，容易讓人接受。而且光電展示是可以非常便捷移動(dòng)的一種形式，甚至于通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)就可以達(dá)到一定的效果，這對(duì)于我們國(guó)家宗教文化和藝術(shù)的傳播普及有其技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)。

但再好再先進(jìn)的技術(shù)也是基于現(xiàn)實(shí)中的莫高窟，永遠(yuǎn)無(wú)法替代的。

中國(guó)流失文物可以“掃”回來(lái)嗎？

14.莫高窟是頭一個(gè)采用這項(xiàng)技術(shù)的單位嗎？在其他文物上有運(yùn)用嗎？故宮會(huì)不會(huì)采用？

莫高窟和故宮的數(shù)字化對(duì)象并不相同。

拿莫高窟來(lái)說(shuō)，對(duì)象首先是不可移動(dòng)大型的彩塑和壁畫，文物領(lǐng)域里屬于石窟寺文化，所處環(huán)境條件是很惡劣和不可控的。所以，它們二者在數(shù)字化實(shí)施的過(guò)程中的需求、手段和技術(shù)路線應(yīng)該也是有著較大區(qū)別的，但我不知道故宮的做法，無(wú)法具體說(shuō)明。

當(dāng)然，除了敦煌之外，其他文博也是我們數(shù)字化的目標(biāo)，畢竟這是一件關(guān)系千秋萬(wàn)代的好事。

15.請(qǐng)問(wèn)除了做敦煌數(shù)字化，你們接下來(lái)有什么打算？

用數(shù)字化技術(shù)把海外文物“掃”回來(lái)，是我們的理想，希望可以取得海外博物館的支持和合作，對(duì)中國(guó)流失文物進(jìn)行數(shù)字化處理，“真身”回不來(lái)，為什么不能“數(shù)字化”回來(lái)？如果可以實(shí)現(xiàn)，這應(yīng)該是一項(xiàng)利國(guó)利民的大工程。

我們的技術(shù)并不局限用于文博領(lǐng)域，我們是真正意義上的數(shù)字內(nèi)容公司，VR（虛擬現(xiàn)實(shí)） AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）等領(lǐng)域?qū)⑹俏覀兇箫@身手的開始，我們要做數(shù)字內(nèi)容提供商。數(shù)字硬件在大發(fā)展，但最終需要內(nèi)容的支持，我們可以提供內(nèi)容。

前面我也提到了，其實(shí)我們的技術(shù)和谷歌等科技巨頭投巨資研發(fā)的 MagicLeap有著很密切的關(guān)聯(lián)，它的投影內(nèi)容就需要數(shù)字三維模型的支持，如果將我們逆向數(shù)字模型所建成的實(shí)物投影在空間，就能穿越時(shí)空去感受另一個(gè)空間的一切。

希望這一天早一點(diǎn)到來(lái)。

如果你以為數(shù)字化就是單純做人物模型，那就錯(cuò)了，壁畫也是可以數(shù)字化的，請(qǐng)看下圖（★★提示：將手機(jī)橫過(guò)來(lái)看效果更佳）

圖片效果有限，如你有幸看到數(shù)字化敦煌的真身，一定會(huì)有穿越時(shí)空的感覺(jué)……

至于穿越真實(shí)的時(shí)空去感受另一個(gè)空間的一切，這是三維數(shù)字化建模（逆向建模）技術(shù)正著手做的，期待不久的將來(lái)我們會(huì)親身體驗(yàn)！