洞窟壁画、石刻仪仗、古迹遗址……借助现代空间信息技术，敦煌石窟、靖江王陵等众多古迹的三维场景栩栩如生焕发青春，向公众展现自己的新生命。日前，由武汉大学教授、中国科学院、中国工程院院士李德仁团队承担的“靖江王陵三维数字化系统”项目，在广西桂林顺利通过验收。

　　此前，他亦主持了“数字敦煌”项目。“文物古迹永生”的背后，有怎样的故事？未来，旅游者能如何与古迹互动？

李德仁院士团队主要成员在莫高窟

文物的数字化保护仍有很长的路要走

三维数字化系统中的康僖王陵场景

3D打印栩栩如生

　　单反相机用于摄影测量

　　在参观敦煌莫高窟时，旅游者会被要求不得使用相机拍照。但在数字遗产保护过程中，技术人士要通过激光扫描和摄影测量技术来为古迹“三维建模”。日前，李德仁院士团队核心成员黄先锋副教授在接受E天下记者专访时表示，高精度的文物三维模型建立需要两个技术相结合：激光扫描+摄影测量技术。激光扫描通过激光测量技术，能快速采集高精度的表面几何模型数据，可以达到2mm精度，每秒钟可以测得50万点。摄影测量技术采集则通过数码相机拍摄到的图像信息和位置信息，来建立和激光扫描数据之间的关联，达到纹理映射的目的。

　　“激光扫描用来获取空间结构、几何形状，摄影测量则负责表面纹理材质构建。整个过程类似于，先做一个无颜色的白模型，然后用摄影测量技术图案的颜色给贴上去。”黄先锋透露，他们给莫高窟的壁画摄影测量时，使用的是佳能Mark III数码相机。“其实用智能手机也可以测量，但对于壁画等来说精度不够。”

　　他还解释，敦煌石窟不让旅游者拍照，并非完全不能拍照，主要是因为如果绝大部分的旅游者都拍照很容易损伤文物，而且容易造成估计数据流失。记者了解到，目前的数字化技术，尚不能对敦煌壁画的每一层进行探测，而只能探测每幅壁画的表层。

　　逼真度超九成 未来可“还建”

　　“人眼来看，敦煌壁画和靖江王陵三维模型，逼真程度跟人眼看到的一样。”黄先锋说，石窟寺的数字化古迹，可称真实复制，虽然不敢说逼真程度100%，但超过95%。当然也有遗憾，一些馆藏的文物，比如象牙雕、雕花等太精细，现有技术还无法像壁画、陵墓一样数字化“再现真实”。

　　如此逼真的三维模型，文物古迹能否因此重建？黄先锋说，他对此充满信心。“上世纪90年代香港志莲静苑重建，建筑木构工艺与唐朝的一模一样，完全不使用一颗钉子。”事实上，志莲静苑就是以敦煌莫高窟第172窟绘制的壁画为蓝本建造而成，其三维数字化信息，同样由李德仁团队核心成员朱宜萱教授小组完成。

　　在“靖江王陵三维数字化系统”项目中，李德仁团队利用三维激光扫描、无人机低空遥感、计算机虚拟仿真等数字空间技术，完整而精确地记录展现了靖江王陵的现状。李德仁院士认为，文物不可能永生，而项目组利用现代空间信息技术，用数字化方式记录文物现状，让文物在数字空间中永生。

　　记者获悉，以原武大副校长、现深圳大学校长李清泉教授为首席专家的“973计划”项目“文化遗产数字化保护的理论与方法”已在今年3月启动。其中，文物如壁画的颜色演变过程、色彩变化逼真复原等难题正在被攻克。“后人依靠数字化古迹的模型，完全可以‘复原’古迹。”黄先锋说。

　　明年以3D电影呈现

　　身在广州，点开网站，就能在千里之外观看敦煌壁画？不受时间、空间影响，随时随地就能“身处”莫高窟或靖江王陵？据悉，无论是“数字敦煌”还是“数字靖江王陵”，建成后目前仍主要是以学术的方式留存，尚未向旅游者开放。

　　黄先锋表示，预计2014年，“数字敦煌”会通过3D电影向前来参观的旅游者开放。而在靖江王陵，游客可以通过现场的显示屏操作，查阅王陵的相关资料，不挪步地进入陵内“参观”。

　　然而，这一方式并不完美。“没有沉浸感，虚拟化再好也不如身临其境。比如，身处莫高窟现场，感受其整体氛围，体会古人作画的难度，这是数字化所无法传递的信息。”黄先锋坦言，数字化系统如今也未网络化，公众无法通过网络查阅。

　　据悉，国内除武汉大学、深圳大学外，清华大学、浙江大学、北京理工大学等多个团队均在进行文物古迹数字化保护的工作。

　　记者还了解到，国外科技人士同样使用相关技术保护名画《蒙娜丽莎》，以及进行文物鉴定等。“国内的技术和实践不比国外差。”黄先锋透露，他们开发出一款名为ModelPainter的软件，专门负责完成激光扫描模型和图片之间的纹理关联，能处理超大的几何模型和超大的图像。因此，工业化“生产”成为可能。也因为技术的优势，该团队已走出国门，将技术用于印度、伊朗、印度尼西亚、德国等的古迹保护。

　　解读：

　　什么是“数字敦煌”

　　李德仁院士为“数字敦煌”设想三个内容和研究方向——虚拟现实、增强现实和交互现实。三维模型和场景可以认为是虚拟现实部分；软件系统中对三维模型进行各种操作和分析，可以理解为是增强现实的工作。而交互现实部分，敦煌研究院和国内外多个大学机构合作，应该也在逐步的推进这个设想，就是希望游客和虚拟数据之间可以有更多的交互。

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　　ModelPainter软件 国人首创

　　据悉，目前，国内外将相机拍摄的纹理关联到激光扫描几何模型的软件几乎没有。ModelPainter软件属于中国科研人员首创。现在，主流的做法是利用一些建模软件来处理，虽然这些软件不能完全利用激光扫描数据的能力，但没有选择的情况下只能用这些软件，如Maya、ZBrush等进行纹理关联。

　　但是，这些软件中建立的三维文物纹理有以下问题：（1）准确度无法保证，即：在把相片贴到模型的过程中，精度无法保证（文物的要求非常高，普通处理方式达不到要求）；（2）处理的数据量达不到要求：文物的建模要求能根据数据恢复真实场景，因此，数据的细节要求很高，从而导致数据量非常大，而现有的软件基本上没有处理大数据的能力（例如电影《阿凡达》里边的模型看起来很真实，但是数据的细节却达不到为文物古迹恢复实景的细节要求）。