李耕壁畫數(shù)字化保護(hù)研究與實(shí)踐

摘要：目的：文章應(yīng)用數(shù)字技術(shù)，對(duì)仙游縣玉新書院、云山書院和瑞云祠的李耕壁畫進(jìn)行科學(xué)的數(shù)字化保護(hù)，以實(shí)現(xiàn)其數(shù)據(jù)存檔、虛擬修復(fù)及多媒體展示利用，更好地保護(hù)和傳承優(yōu)秀文化遺產(chǎn)。方法：采用文獻(xiàn)梳理、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、修復(fù)、建模及多媒體展示等手段，實(shí)施綜合性研究。首先，通過(guò)文獻(xiàn)梳理了解李耕壁畫的歷史背景和藝術(shù)特色；其次，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，以明確數(shù)字化保護(hù)的具體需求；再次，利用3D掃描、近景攝影測(cè)量技術(shù)、高光譜成像技術(shù)等手段，采集壁畫的高精度數(shù)據(jù)；接著，利用圖像處理軟件對(duì)這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行色彩管理、圖像制作、模型構(gòu)建等后續(xù)處理；最后，利用虛擬成像技術(shù)搭建三維空間展示平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)李耕壁畫的數(shù)字化展示與傳播。結(jié)果：繪制了78幅李耕壁畫正射影像圖和病害圖，完成了局部壁畫虛擬修復(fù)，構(gòu)建了三維展示平臺(tái)。這些成果為壁畫數(shù)字存檔、學(xué)術(shù)研究和展示提供了高質(zhì)量的數(shù)據(jù)支持，也證明了數(shù)字技術(shù)選擇的適用性和有效性。結(jié)論：數(shù)字技術(shù)在壁畫保護(hù)與傳承工作中具有顯著優(yōu)勢(shì)，同時(shí)在虛擬修復(fù)過(guò)程中面臨難點(diǎn)和挑戰(zhàn)。

關(guān)鍵詞：李耕；壁畫；數(shù)字化保護(hù)

中圖分類號(hào)：K879.41；TP399 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-9436（2024）18-0-03

0 引言

李耕是近代著名國(guó)畫家，與齊白石并稱“南李北齊”。其藝術(shù)風(fēng)格獨(dú)特，為后世留下了豐富的藝術(shù)遺產(chǎn)。保存在仙游縣玉新書院、云山書院和瑞云祠的78幅李耕壁畫，在眾多文化遺產(chǎn)中獨(dú)樹一幟。然而，這些壁畫不同程度地受到病害影響，面臨破損風(fēng)險(xiǎn)。傳統(tǒng)的壁畫保護(hù)手段難以應(yīng)對(duì)復(fù)雜需求，且成本高，效果有限，修復(fù)不可逆。

數(shù)字技術(shù)為壁畫保護(hù)提供了新的方案。通過(guò)高精度掃描、圖像處理、三維建模等數(shù)字化手段，可以無(wú)損地記錄和再現(xiàn)壁畫信息，為壁畫的長(zhǎng)期保存、學(xué)術(shù)研究與文化傳播提供有力的技術(shù)支持。我國(guó)在壁畫數(shù)字化保護(hù)領(lǐng)域的研究取得了顯著進(jìn)展，涵蓋數(shù)據(jù)采集、圖像處理、三維重建等多個(gè)環(huán)節(jié)［1］107-112［2-3］。在實(shí)踐層面，相關(guān)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)成功地將數(shù)字技術(shù)應(yīng)用于以敦煌壁畫為代表的各類壁畫保護(hù)與修復(fù)項(xiàng)目中，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)［4-5］。這些實(shí)踐不僅驗(yàn)證了數(shù)字技術(shù)在壁畫保護(hù)中的可行性和實(shí)際效用，而且彰顯了其在未來(lái)應(yīng)用中的巨大潛力。

盡管數(shù)字技術(shù)適用性強(qiáng)，但對(duì)于保存環(huán)境各異的壁畫，技術(shù)需依據(jù)具體情況進(jìn)行適配與創(chuàng)新。本文從李耕壁畫的實(shí)際情況出發(fā)，探討數(shù)字技術(shù)在壁畫保護(hù)中的具體應(yīng)用策略，以期為壁畫保護(hù)工作提供有益參考。

1 李耕壁畫概述

1.1 李耕壁畫價(jià)值與藝術(shù)特色

現(xiàn)存于玉新書院、云山書院和瑞云祠的78幅李耕壁畫是三一教思想的人文反映，生動(dòng)展現(xiàn)了仙游地區(qū)的民間信仰與文化內(nèi)涵。三處壁畫的創(chuàng)作年代集中于清末民初至新中國(guó)成立初期，其中瑞云祠壁畫創(chuàng)作于1907年，是李耕早期的作品，玉新書院和云山書院的壁畫繪制于20世紀(jì)50年代，屬于李耕中后期的作品。

瑞云祠大殿兩側(cè)墻壁繪制30幅《林子行跡圖》組圖，大門內(nèi)側(cè)墻壁對(duì)稱繪制4幅大幅壁畫，分別為《龍吟》《虎嘯》《九鯉湖》《菜溪巖》。玉新書院正廳兩側(cè)墻壁上保存10幅《十殿閻王圖》組圖和4幅《儒》《道》《釋》《夏》，構(gòu)圖形式為條屏。云山書院壁畫繪制內(nèi)容為《三一教主林龍江先生志》。這三處壁畫主要描繪了林龍江的生平事跡和當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)景名勝，它們不僅是三一教在民間發(fā)展與傳播的重要載體，還生動(dòng)展示了李耕將水墨畫的精髓與技法巧妙融入壁畫創(chuàng)作中的獨(dú)特藝術(shù)造詣。

1.2 李耕壁畫保存現(xiàn)狀

據(jù)調(diào)查，仙游三處李耕壁畫的保存情況整體較好，但也存在一定的差異。其中，瑞云祠的《林子行跡圖》壁畫共30幅，其中25幅為李耕原作，右側(cè)墻最底下的5幅據(jù)傳為李耕弟子重繪。位于大門兩側(cè)的4幅壁畫保存較差，顏色脫落嚴(yán)重，畫面約一半已無(wú)法辨認(rèn)。云山書院現(xiàn)存《三一教主林龍江先生志》系列壁畫共30幅，右壁16幅，左壁14幅，左壁缺失2幅。這些壁畫整體保存較好，顏色以淡墨色為主，且因年代久遠(yuǎn)，壁畫顏色退化較多，部分線條已難以辨認(rèn)。玉新書院內(nèi)壁畫共14幅，保存情況良好。盡管李耕壁畫整體保存尚可，但因脆弱性、環(huán)境變化及人為破壞，已出現(xiàn)裂縫、褪色、涂寫等多種病害。

1.3 數(shù)字化保護(hù)的必要性和緊迫性

傳統(tǒng)壁畫保護(hù)耗時(shí)費(fèi)力，專業(yè)門檻高，且存在物理修復(fù)不可逆的風(fēng)險(xiǎn)。盡管文物管理部門采取了日常管理和簡(jiǎn)易保護(hù)措施，如云山書院和瑞云祠壁畫安裝玻璃保護(hù)罩防止人為破壞，但壁畫病害仍在緩慢加深。因此，數(shù)字化保護(hù)顯得尤為迫切。它能真實(shí)記錄壁畫現(xiàn)狀，減少物理修復(fù)風(fēng)險(xiǎn)，通過(guò)虛擬修復(fù)技術(shù)為實(shí)體修復(fù)提供指導(dǎo)，并提升公眾對(duì)壁畫的認(rèn)知與參與度，促進(jìn)文化傳承與發(fā)展。

2 數(shù)字化保護(hù)技術(shù)與方法

2.1 壁畫數(shù)字化保護(hù)常見(jiàn)技術(shù)

常見(jiàn)的數(shù)字技術(shù)主要包括以3D掃描、近景攝影測(cè)量技術(shù)、高光譜成像技術(shù)為代表的數(shù)據(jù)采集技術(shù)，以圖像增強(qiáng)、數(shù)據(jù)壓縮、云存儲(chǔ)為代表的數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)技術(shù)，以及以虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）為代表的虛擬成像技術(shù)等。

2.2 壁畫數(shù)字化保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

數(shù)字技術(shù)在壁畫文物保護(hù)中的應(yīng)用大致可歸納為四個(gè)方面，包括數(shù)字化存檔、數(shù)字化修復(fù)、數(shù)字化展示和其他數(shù)字化信息的應(yīng)用［6］。與傳統(tǒng)保護(hù)方法相比，數(shù)字化保護(hù)方法主要運(yùn)用數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理與加工、虛擬現(xiàn)實(shí)、多媒體展示手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)文物信息的永久保存，避免病害導(dǎo)致的信息丟失或消失。同時(shí)，其能夠提高文物傳播的速度和廣度，彌補(bǔ)壁畫文物在地性的不足，還能為研究者提供真實(shí)、高清和便利的研究資料。以敦煌壁畫保護(hù)為例，相關(guān)研究團(tuán)隊(duì)基于敦煌壁畫保護(hù)的需求，開發(fā)和應(yīng)用智能化交互的壁畫臨摹輔助技術(shù)、色彩演變模擬技術(shù)，實(shí)現(xiàn)壁畫數(shù)字化從數(shù)據(jù)采集到虛擬修復(fù)再到信息共享和開發(fā)創(chuàng)作全流程的保護(hù)［7］。這對(duì)指導(dǎo)其他地區(qū)的壁畫保護(hù)工作具有重要的參考價(jià)值。

3 李耕壁畫數(shù)字化保護(hù)應(yīng)用實(shí)踐

3.1 李耕壁畫數(shù)字化保護(hù)目標(biāo)

基于對(duì)李耕壁畫的實(shí)地勘察及資料研究，充分論證并明確工作的目標(biāo)。數(shù)字化保護(hù)目標(biāo)包括綜合應(yīng)用三維掃描、近景攝影測(cè)量及多媒體等多種數(shù)字技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)李耕壁畫的數(shù)據(jù)存檔、虛擬修復(fù)及多媒體展示利用。具體細(xì)化目標(biāo)如下：一是完成78幅李耕壁畫的高清影像采集，制作壁畫正射影像圖；二是繪制壁畫病害圖，分析壁畫損傷情況；三是實(shí)施壁畫的虛擬修復(fù)工作，還原壁畫原貌；四是對(duì)壁畫所在建筑場(chǎng)景建模；五是整合所有相關(guān)成果數(shù)據(jù)，構(gòu)建展示網(wǎng)頁(yè)，便于公眾查閱與欣賞。

3.2 外業(yè)數(shù)據(jù)采集

數(shù)字化采集是李耕壁畫數(shù)字化保護(hù)的首要步驟，其數(shù)據(jù)質(zhì)量對(duì)后續(xù)的數(shù)據(jù)利用至關(guān)重要。外業(yè)采集的數(shù)據(jù)涵蓋高清影像數(shù)據(jù)、三維掃描數(shù)據(jù)以及高光譜成像數(shù)據(jù)等。為確保數(shù)據(jù)采集的規(guī)范性和安全性，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)嚴(yán)格按照《李耕壁畫數(shù)字化保護(hù)設(shè)計(jì)方案》及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行操作。在采集前，工作人員對(duì)影響壁畫數(shù)據(jù)采集的物品和環(huán)境進(jìn)行清理，拆除玻璃罩，并使用氣吹和細(xì)毛刷對(duì)附著于壁畫上的蜘蛛網(wǎng)等雜物進(jìn)行了必要清理，同時(shí)采取了全面的安全防護(hù)措施。

3.2.1 近景攝影測(cè)量

使用近景攝影測(cè)量和計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)可以精確地獲取和生成壁畫的三維空間信息?？紤]到壁畫尺寸大，因此使用高清數(shù)碼相機(jī)分區(qū)塊拍攝，并通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件生成正射影像圖。這一方法具有工作效率高、設(shè)備易操作、受環(huán)境影響小的特點(diǎn)［1］107。采集過(guò)程中使用架設(shè)燈光組進(jìn)行全局打光配合，注意光線控制、曝光參數(shù)調(diào)整等細(xì)節(jié)，以確保圖像質(zhì)量，使壁畫采集分辨率大于300PPI。根據(jù)后期處理軟件的需求，分區(qū)塊采集需做到每一張相鄰拍攝照片有70%的面積重疊。在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，針對(duì)采集的照片可能存在偏離正色等問(wèn)題，通過(guò)放置愛(ài)色麗24色標(biāo)準(zhǔn)色卡來(lái)采集每區(qū)塊的第一張校色照片，以保證數(shù)據(jù)采集和處理都處于同一色彩管理體系中。

3.2.2 三維掃描

三維掃描技術(shù)可以無(wú)接觸快速獲取古建筑壁畫的空間和色彩等信息，并據(jù)此構(gòu)建出實(shí)體三維模型，為后續(xù)成果應(yīng)用提供數(shù)據(jù)。在設(shè)備選擇上，使用國(guó)產(chǎn)自研的三維掃描相機(jī)，高效地對(duì)建筑空間及壁畫本體進(jìn)行三維掃描，確保數(shù)據(jù)的全面性與準(zhǔn)確性。借助先進(jìn)的人工智能算法，有效提升采集的工作效率。最后，利用專業(yè)軟件自動(dòng)生成包含真實(shí)RGB信息的實(shí)景三維模型及點(diǎn)云模型，這些模型滿足點(diǎn)位精度±2 mm、平均點(diǎn)間距不超過(guò)5 mm，且點(diǎn)云完整度不低于90%的標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 數(shù)據(jù)加工與處理

內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)的加工與處理構(gòu)成了數(shù)字化保護(hù)工作的核心環(huán)節(jié)。在這一階段，技術(shù)人員對(duì)采集到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)的整理、精細(xì)的加工以及專業(yè)的制作，主要包括正射影像圖的制作、病害圖制作、三維導(dǎo)覽制作以及虛擬修復(fù)等。

3.3.1 正射影像圖制作

在影像數(shù)據(jù)內(nèi)業(yè)處理過(guò)程中，首先，利用Capture One軟件將采集的愛(ài)色麗色卡信息數(shù)據(jù)導(dǎo)入對(duì)應(yīng)的采集影像數(shù)據(jù)中，進(jìn)行色彩管理，高度還原拍攝壁畫的色彩信息。通過(guò)對(duì)影像數(shù)據(jù)的進(jìn)一步調(diào)整，導(dǎo)出無(wú)損壓縮的高清影像數(shù)據(jù)。其次，將調(diào)整完成的影像數(shù)據(jù)導(dǎo)入專業(yè)的多圖像建模軟件Context Capture中，并設(shè)置數(shù)據(jù)采集設(shè)備的感應(yīng)器尺寸、壁畫實(shí)際測(cè)量尺寸，通過(guò)計(jì)算將二維影像信息轉(zhuǎn)化為三維色彩信息，生成高清正射影像圖。生成的正射影像數(shù)據(jù)在Photoshop（以下簡(jiǎn)稱“PS”）軟件中進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為300 dpi分辨率，檢查數(shù)據(jù)的尺寸精度，保存影像數(shù)據(jù)為PSB格式文件。

3.3.2 實(shí)景三維導(dǎo)覽加工

完成所有點(diǎn)位拍攝后，使用國(guó)產(chǎn)自研的實(shí)景三維相機(jī)能夠自動(dòng)計(jì)算并直接生成實(shí)景三維空間，該空間可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)和下載。系統(tǒng)后臺(tái)提供的編輯功能允許對(duì)壁畫所在古建筑的三維空間進(jìn)行編輯。根據(jù)展示和導(dǎo)覽的需求，在實(shí)景三維空間內(nèi)通過(guò)添加熱點(diǎn)的形式，嵌入必要的圖文信息、音視頻等內(nèi)容。同時(shí)，通過(guò)UI設(shè)計(jì)剔除不相關(guān)的人物和場(chǎng)景數(shù)據(jù)。用戶可通過(guò)平臺(tái)瀏覽壁畫的高清影像和三維模型，并體驗(yàn)精確的測(cè)量功能和VR導(dǎo)覽，從而更深入地了解李耕壁畫及其數(shù)字化保護(hù)成果。

3.4 數(shù)字技術(shù)虛擬修復(fù)應(yīng)用

3.4.1 壁畫病害圖繪制

壁畫病害調(diào)查的目的是摸清壁畫病害的種類和分布狀況，并以圖示和文字的形式說(shuō)明。本次病害圖的繪制是以高清的正射影像圖為底圖，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，按照WW/T0001-2007中規(guī)定的圖例輔以軟件繪制的方式，完成對(duì)78幅李耕壁畫病害的繪制。使用PS軟件專門制作了空鼓、脫落、水漬、褪色、變色、劃痕、涂寫等23種不同病害填充圖例，實(shí)現(xiàn)了對(duì)各類病害的數(shù)字化標(biāo)注，為病害類型、病害面積等信息的統(tǒng)計(jì)與分析提供了便捷工具。

3.4.2 壁畫虛擬修復(fù)

壁畫的實(shí)體損壞情況主要分為肌理?yè)p壞、結(jié)構(gòu)損壞和內(nèi)容損壞。在利用數(shù)字化手段開展虛擬修復(fù)時(shí)，需要根據(jù)不同類型的病害采取相應(yīng)的修復(fù)方法。其中，肌理?yè)p壞和結(jié)構(gòu)損壞可以借助PS軟件進(jìn)行虛擬修復(fù)，即針對(duì)壁畫中的破損區(qū)域，以畫面周邊的色彩和線條為參照，填補(bǔ)脫落、裂縫、釘痕等破損部分，同時(shí)去除涂寫、劃痕、水漬等污染物信息。修復(fù)工作主要根據(jù)所修復(fù)部位周圍壁畫的色彩、圖案特征來(lái)進(jìn)行，以確保修復(fù)后的褪色和變色線條圖案與整體畫面協(xié)調(diào)一致。需要指出的是，內(nèi)容損壞的復(fù)原工作面臨諸多挑戰(zhàn)。一方面，技術(shù)手段尚存在局限性，高光譜相機(jī)只能識(shí)別肉眼無(wú)法觀察到的有限的色彩和線條，為虛擬修復(fù)提供一定的依據(jù)；另一方面，虛擬復(fù)原工作需深度依賴?yán)L畫圖像及繪畫技法的模擬，這導(dǎo)致復(fù)原成果存在較大的不確定性和爭(zhēng)議。

4 結(jié)語(yǔ)

在遵循壁畫原址保護(hù)原則的基礎(chǔ)上，圍繞壁畫數(shù)字化的核心需求，綜合運(yùn)用各類數(shù)字技術(shù)，使李耕壁畫得到了全面記錄和保存，為修復(fù)與展示傳播提供了高質(zhì)量數(shù)據(jù)，有效防止了物理因素導(dǎo)致的藝術(shù)損失。隨著數(shù)字技術(shù)的不斷發(fā)展，壁畫文物將借助更先進(jìn)、更便捷的數(shù)字技術(shù)進(jìn)行復(fù)制、保存、展示與傳播。技術(shù)與藝術(shù)的結(jié)合，能推動(dòng)更多中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化煥發(fā)新生。

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