文物虛擬修復：歷史的數字化傳承

針對中華文化遺產的保護需求，採用虛擬現實、圖形圖像處理等信息科學新技術，完成了多項文物數字化、文物虛擬復原修復、數字博物館、數字考古方面的科研項目，解決了文物的三維數字化真彩色信息的採集、基於網絡的虛擬現實瀏覽技術等關鍵技術問題，形成了系列的文化遺產數字化處理與保護的方法與科技成果，為文物保護、考古、古人類學的研究開闢了新的途徑。

一邊是資訊時代的先進計算機技術，一邊是時間長河裡磨損破碎的歷史文物。

經過多年的嘗試，二者在科研人員的手中巧妙結合。

於是，穿越了時間的壁壘，歷史得以數字化再現，文化得以信息化傳承，這就是奇妙的「文物虛擬修復和數字化保護技術的研究與應用」。

破碎的兵馬俑：計算機輔助修復

看個體，每尊兵馬俑都富有極強的藝術感染力；看整體，8000餘件陶俑構成了龐大的軍陣體系，再現2000餘年前秦軍「奮擊百萬」氣吞山河的氣勢。

但有很多的參觀者可能並不知道，兵馬俑出土時，絕大部分就已支離破碎，我們所看到的大都是文物修復師的勞動成果。

三十多年來，他們已經整理修復了一千多尊陶俑。

這個數字聽起來不免讓人心生擔憂，因為據此推算，全部修復完兵馬俑至少需要100年。

很多小學生都可能，等不到這支龐大的地下軍團呈現全貌的那一刻了。

當然這是在計算機輔助文物修復系統出現之前的事。

藉助於該系統，文物的修復效率可提高數十倍。

通過三維掃描的方式，研究人員把碎片的外形曲線、以及斷裂面凹凸起伏的特徵輸入計算機。

然後計算機會以一塊較大的碎片為基礎，對採集到的其他碎片樣品逐一分析，直到找到吻合最完美的另一塊碎片。

這樣不斷比較下去，當一個陶俑各個部位的所有碎片都被找齊後，一個完整的陶俑排列圖也就產生了。

不止於秦俑。

幾片殘片經過掃描，幾分鐘後，電腦螢幕上就會「生長」出一隻青花八寶葵形碗。

同樣是經過掃描，一幅被油漆刷子「糟蹋」過的古代字畫在電腦里重獲新生。

數位技術：當今文化傳承的載體

老祖先給我們留下了如此多的文化遺產，都是前人智慧的結晶。

理論上，不論我們怎麼保護，隨著歲月的流逝，它們還是會損壞。

例如某些周代石鼓上的銘文，在石頭上刻字是試圖流傳百世，但是從分別攝於上世紀二三十年代，五六十年代，與現在照片來看，歲月的刀斧不言自明。

如果把文物的特性、形狀、歷史沿革統統保存下來，永遠流傳下去，這樣即使它不存在了，後人還是看得到，而不是像現代人那樣，只能抱著化石想像著恐龍的模樣。

不論是可移動還是不可移動文物，都可以數字化展現，比如鐘鼓樓、大小雁塔，形狀、環境皆可復原，非物質文化遺產同樣也可被數字化後記錄下來。

所謂文物數字化就是指以某種技術手段獲取文物形體、紋理、質地、材料等數據信息，將其存入到計算機當中，作為相應專業人員的研究資料。

藉助先進的多媒體和虛擬現實技術來對我國古代文化遺產進行數字化、展示和有效保護，具有重要的現實意義。

通過非接觸式的數據採集及光學測量技術，可以永久地保存文物信息，減少人為因素對文物的損壞，如果藉助於網際網路，可以快速地實現資源共享，提高工作效率。

每個時代都有自己的特徵，基於這個時代的科技就是這個時代的最好特徵，也是傳承文化的最好載體。

青銅時代，用青銅作為藝術的載體，石器時代是石器，鐵器時代亦如此。

當今是資訊時代，數位技術就是文化傳承的載體。

計算機技術的多層次應用

研究主要涵蓋了三維文物以及文物碎片進行虛擬修復，二維古字畫的修復， 數字博物館與文物數字化四個方面。

有完整的文物當然有利於數字化，但打碎的看不到原貌的怎麼辦？這就需要利用計算機輔助修復。

突破了文物數字化、虛擬復原、虛擬場景、真實再現等關鍵技術，研製出了能夠對破損的二維古字畫、三維文物碎片進行虛擬修復、復原的「計算機輔助文物復原系統」。

還研製了適應文物三維色彩採集和紋理展示需要，便於實現高光文物紋理色彩信息真實再現的「三維雷射真彩掃描儀」(三維照相機)與配套軟體。

高光是三位掃描的難點，對於表面反射能力不強的物體來說，掃描效果好，對於瓷器來說，大部分都具有很強的反射性，掃描結構不很理想，這個問題目前已經解決。

下一步亟待攻克的方向是玉器等透光器件的掃描。

眾所周知，我國大部分博物館都陷入資金嚴重不足、展出手段單一併導致惡性循環的困境，而虛擬現實技術的應用為文博單位提供了一個擺脫困境的契機。

對此，項目組還研發了「數字博物館開發平台」。

平台採用基於Web Service的四層分布式體系結構，應用XML描述虛擬數據源，以及基於圖像內容、三維模型的網絡檢索工具，實現了資料庫的高效、快速、安全使用。

值得一提的是，以上這些研究用到的軟硬體，基本上都是項目組自主開發的。