数字敦煌 同样的神奇与魅力
今天，很多前去莫高窟游览的游客可能没有考虑过这样一个问题，千年以后，这个旷世瑰宝还能否存在于世？
事实上，莫高窟从发现至今一直受到自然环境破坏和洞窟本体老化的“双重威胁”。“对这种老化的趋势，我们只能延缓，不能逆转。” 敦煌研究院院长、著名学者樊锦诗这样说。
敦煌石窟有870多个洞窟、3000多身塑像、5万平方米壁画等珍贵文物。如何让“莫高窟”在千年之后依旧留存？
一场运用现代科学技术全力保护莫高窟，并与时间赛跑的规划开始实施。
逐渐老去的洞窟
每一个前去莫高窟游览的人都知道这样一则信息：每天进入洞窟游览人群携带的湿气和二氧化碳，将对壁画岩体产生氧化作用，从而加速莫高窟衰老。但是，每一个人却都想亲身进入洞窟、亲眼欣赏这人类文明中留存于世的历史印迹。
“今天看到的洞窟，正在老去。”敦煌研究院数字中心主任吴健对记者说。
1600多年来，以壁画泥塑为主的莫高窟文物本身已经非常脆弱。过去有一些人为的破坏，但经过很多年的科学保护，人为破坏已经基本得到控制。
可是，莫高窟还面临难以控制的自然破坏。
一位导游告诉记者，在旅游旺季，洞窟内可以闻到浓浓的汗味，时间长了会头晕。监测表明，15个人在一个洞窟停留10分钟，洞窟温度会升高5℃，二氧化碳浓度也会大幅提高。研究表明，洞窟如处于恒定环境，其中的壁画和彩塑就利于保存。游客一旦过量，必然加速壁画和彩塑的损坏。
“我们拿出1908年拍摄的莫高窟壁画照片，和现在的壁画照片对比后发现，100多年之间，变化非常大。现在的壁画很模糊，在不知不觉中，壁画的颜色在逐渐褪去。虽然我们有一支能力很强的文物保护队伍，对于壁画雕塑每年都要进行主动性预防保护，延缓莫高窟的老化。但是壁画和人一样，不可能永葆青春。”吴健不无遗憾地讲道。
如何将现有的文物信息准确记录下来，同时保护文物，这就是莫高窟研究者为之探讨的课题。
上世纪90年代，初次接触电脑三维动画并惊呼“大开眼界”的樊锦诗，突然产生了一个想法，可以为敦煌石窟的每一个洞窟、每一幅壁画、每一尊彩塑都建立一个数字档案，最终形成数字化的敦煌壁画展示中心，解决旅游开放和文化遗产保护的两难问题。
“1908年第一张敦煌石窟照片诞生，这幅照片使我们见证了上世纪初一个重要的、真实的历史事件——敦煌藏经洞发现中的一幕，足以证实摄影的独特功能是其他表现形式无法替代和描述的。”吴健在2011敦煌论坛文化遗产与数字化国际研讨会上发言时的这段话，引起在场各国专家的共鸣。
什么是数字敦煌？
在敦煌研究院数字中心的电脑上，记者看到这样一幕：工作人员轻点鼠标，莫高窟艳丽的石窟就迅速展现在我们眼前。随着鼠标的滑动，洞内佛像的每一个细节一览无余。由于采用了360度全景式模拟的方式，平常游客参观时无法欣赏到的部位，比如佛像的背部，以及洞窟的后壁，都可以清楚地看到，这就是数字敦煌的一部分。
吴健告诉记者，数字敦煌，主要就是利用摄影和计算机技术相结合的办法，把珍贵的敦煌文物资料采集存储下来。
说起来容易做起来难，在数码照相机问世之前，敦煌研究院曾对莫高窟第196号窟进行过拍摄。“当时只能使用135相机进行拍摄，但胶片在冲洗、扫描过程中，存在影像信息可能丢失的情况，而且图像的精度达不到1∶1输出的要求。”吴健说。
“2000年，有了数码相机。我们购买了当时世界上最先进的柯达相机，800万像素。目前，我们拍摄的图片质量是300DPI，不仅可以满足原大出版，输出可以达到1∶1，而且可以高清记录壁画信息。”
但是，壁画本身是平面二维，用单幅相机无法拍摄。洞窟环境非常复杂，洞窟里面光线阴暗，一般的照相机对于拍摄窟顶、塑像、佛龛都无能为力。于是，美国西北大学和敦煌研究院合作开发“多视点拍摄与计算机结合处理”解决这一难题，通过一个轨道，多点、分层拍摄，最后通过计算机来合成。避免了单幅拍摄壁画时变形的情况。对洞窟的拍摄并非一个部分只拍一张照片，而是根据洞窟形制选取不同的节点拍摄。每个节点分为60度，45度，0度，-45度，-60度五圈场景组成。拍摄时的节点位置，就是游览者的位置。游客可以在不同位置，向不同的方向看，也可以放大某个局部仔细研究。由于采用仿自然光的灯光效果，所以游客在观看时光线十分柔和，基本与自然光线下的观看效果是一样的。
与此同时，数字中心还对洞窟进行VR虚拟漫游——把洞窟在一个或者多个视点上全景式360度漫游拍摄，全方位记录洞窟所有信息，包括顶和地面。吴健表示，在敦煌壁画的数字化作业中，实现高精度，色彩逼真的数字壁画采集、存储及处理，是数字敦煌的基础；而将虚拟漫游技术及三维测量重建技术结合进来，实现了洞窟的逼真再现。
当然，这是一项复杂而又繁琐的工程。在敦煌研究院数字中心图像处理室，20余名工作人员正在紧张工作着，他们正在进行图像后期拼接环节。以61窟为例，一个壁面需要4000张以上的图片进行拼接才能诞生一面和原壁面等大的图像，这里的工作人员一天只能拼接15张左右。接下来还要进行定位测量，通过定位测量，要求误差在正负1毫米。
工作人员杨静介绍，莫高窟数字化要求图片都是档案级别的，在拼接完成后还要进行3-4遍检查验收，达到自然光下肉眼壁面的效果才算成功。
在莫高窟332窟记者看到，工作人员正在对清代三世佛进行三维环绕扫描。工作人员介绍，一个半月时间只完成总工作量的三分之一。
所有精益求精的努力只为一个目的：用影像的形式保存一个原汁原味的莫高窟。
“如果有一天，莫高窟不复存在，我们有最完整、真实的资料数据。”
数字技术 让敦煌久远长存
更多人关心的是，数字敦煌将如何保护这些即将逝去的珍贵文物？将来会不会关闭洞窟？
吴健表示，敦煌石窟的数字化，首先是为了抢救珍贵的文物信息，使之得以永久真实保存；同时还可为敦煌学研究提供准确详细的资料；制作虚拟洞窟供游人参观，为缓解石窟开放压力、保护壁画提供了技术保障。有一点可以肯定，保护的目的是为了更好地开放，不会影响洞窟实体开放。
未来游客在赴莫高窟参观时，首先会在距离莫高窟10余公里远的游客服务中心，通过虚拟漫游厅观看典型洞窟的展示，再由专业导游带领参观实体洞窟。在虚拟漫游厅中观众能身临其境、细致入微地观看洞窟建筑、彩塑和壁画，还可以利用多媒体展示，满足多种参观需求，获取敦煌文化信息，然后再去洞窟实地感受，这样做可以减少游客在洞窟内停留的时间。
最值得期待的是，球幕电影将在数字化中运用，这是全球首次在人文景观中运用该技术。游客在球幕影院里，将置身真正的洞窟之中，四周的墙壁、屋顶乃至地板都将投射成洞窟的模样。在影院内，还可以尽情欣赏10个不同朝代的特级洞窟。“数字敦煌”和真实的莫高窟各有味道，“数字敦煌”不是让游客看扫描的照片，而是看与真实洞窟等大的球幕，甚至可以把洞窟穹顶上看不清的画面点击放大观看，这在真实的洞窟中是不可能实现的。
当然，如果你在家里，通过虚拟漫游可以在电脑上对洞窟进行全方位的观看。对于莫高窟文化的弘扬而言，数字化可以将莫高窟“搬”到任何一个地方，让更多的人了解她。
吴健表示，数字化除了保护存档外，还可以用到学术研究、考古测量、临摹壁画等多个方面。
初冬季节，莫高窟数字化建设正在紧张进行。在44窟壁面轨道拍摄现场，吴健，这个坚守莫高窟30年的执著艺术家轻声说道，背后的洞窟里散发着我们无法想象的历史，璀璨夺目的敦煌石窟已历经1600余年，我们要让这浩瀚的人类奇迹、世界文化遗产久远长存。
一个全新的“数字敦煌”系统工程正在构筑。我们相信，在不久的将来，高保真数字影像将会全息地留住敦煌洞窟的真颜，她的光芒还会永久四射。
