浙江大学校园内复原的石窟

终将消逝的千年石窟

  二进制世界里,遇见永生

  到了!伴随着浙江大学文化遗产研究院院长曹锦炎的一声轻唤,在浙大考古艺术博物馆,展现在记者眼前的竟然是一座宁夏须弥山石窟。技艺精湛,令现代人也望尘莫及。

  北魏时期开凿的宁夏须弥山石窟,怎么会飞越千里,来到西子湖畔?

  石窟老化无法阻止

  自北魏时期开始陆续营凿,1982年公布为全国重点文物保护单位须弥山石窟,位于宁夏回族自治区南部城市固原城西北约55公里的须弥山东南崖壁上,是中国西北地区重要的石窟群之一,现存石窟150多座。

  浙大文化遗产研究院副教授李志荣说,2011年第一次见到须弥山石窟群时,被其壮美所折服。

  然而,这壮美却无时无刻不在消逝的过程中。

  石窟所在的须弥山南坡为第三系砂岩,呈紫红色、橙黄色中粗沙粒状结构,主要由黏土质矿物及铁质、碳酸盐所胶结。疏松的石质、剧烈的风力和逐年增加的雨水等,令须弥山石窟遇水遇湿极易风化剥落。

  目前,各区洞窟间原有山间蹬道现在几乎风化无存;整修工程中新剔凿的蹬道,距今不到三十年,有的也已风化殆尽。洞窟内部,风湿潮解不断,有些洞窟的造像已经风化到极难测量描摹的地步。

  为了加固石像,曾经有考古队在20世纪80年代对须弥山石窟进行修复:将化学药水涂在红砂岩上进行加固保护。

  但是后来发现,这些修复都存在问题。比如化学药水的渗透力有限,外部看上去坚固了,但事实上粗沙砾岩石溶水性很好,一下雨,里头松了,外面还是化学药物铸成的硬体,里外特别容易分离,加上风吹,反倒加剧衰败。李志荣介绍说。

  35岁的宁夏考古所青年考古学者王宇更是切身感受到了风化进程的加剧。我们每隔一周就清理一次洞窟中的尘堆及鸟类的羽毛和粪便,几乎每次都会发现顶部和四壁新剥落的大片石块。

  圆光寺区45号窟,保存有45尊北周时期的造像。王宇翻看着20世纪80年代多次综合调查测绘时拍摄的照片,石像的头、冠完整,眉目发髻完存。而当他拿起手电筒看向眼前的石像时,菩萨的面目已十分模糊。

  风雨侵蚀之于须弥山,正如游人呼出的二氧化碳之于莫高窟、满含烟尘的空气之于云冈。文物的生命自有其期限,人们很早就尝试用各种方法来延长它。在须弥山,部分坍塌的石壁上还留存着明清时代的戗木。这说明当时的匠人就试图修复已经残损的壁面,但这种努力并没有战胜自然力量。

  事实上,从目前的保护手段来看,人类还没有能力通过化学、物理的方法来阻止石窟老化。李志荣说。

  数字技术带来的惊喜

  文物信息的记录,是其他一切文物研究、文物保护工作的基础。考古学家们有个共识:精确记录就是对文物最好的保护。

  考古学泰斗宿白先生说:记录的精确要达到这样的程度:当文物凐灭,也能根据考古记录将其原模原样地重建起来,那么这份记录,应该是永远不会消亡的。

  记录文物信息的手段,主要是基于肉眼、常规观察的文字描述、测量线图、拓片、照相图版等。现代数字技术日新月异,正在被越来越广泛地引入文物信息采集领域。新技术介入之后的文物记录,与传统手段相比,能否带来惊喜?

  2012年12月28日,浙江大学投标的《石窟寺考古中3D数字技术的理论、方法和应用研究》获准正式立项为2012年度国家社科基金重大课题,探索数字化时代石窟寺田野考古的新方法。浙江大学科技考古专家们欲在二进制的世界中,让文物可以获得永生。

  过去,考古人员踩着扶梯、举着皮尺,一点点测量石像数据。如今,计算机专家、浙大文化遗产研究院副教授刁常宇领衔开发了一套计算机软件:只要有多角度拍摄的照片,计算机就能运用这一软件,提取文物的特征点,最终生成高保真的三维模型。这就是基于多图像的三维重构系统。

  基于多图像的三维重构这套算法最早由美国科学家发明。刁常宇团队将其应用于文物考古,他们从2010年即开始着手研发,前后编写代码数万行。得到的成果是:三维模型的几何形状精度高,点间距小于0.02毫米;模型完整无死角,可以重现原有的色彩。

  多图像三维重构技术的引入彻底改变了石窟考古的工作模式。

  2012年4月,宁夏文物考古研究所与浙江大学文化遗产研究院成立了须弥山石窟数字化考古项目组,联合重启须弥山石窟考古工作。

  这是田野考古的一场革命吗?

  7月下旬,记者随浙大文化遗产研究院和宁夏文物考古研究所团队来到固原市,前往开凿于北魏时期的须弥山石窟,探访数字化考古调查工作现场。

  在须弥山的石窟里,记者看到,浙大文化遗产研究院的韩羽等数字化工程师是这样工作的:适当布光后,使用一台数码照相机,不断选取角度按动快门,就完成了数据采集,分析和重建工作则交给计算机。这样做,不触碰文物,得到的数据却更准确,更解决了重建彩色贴图等过去靠人工不可能完成的任务。

  刁常宇说,考古学家曾经尝试重建一块刻有百余字的古代石碑,如何真实地还原每一道刻痕的纹理成为难题。靠人工,一位熟练的专家尝试了近两个月,仍无法完美地实现。而采用计算机技术,进行自动化的映射定位和上色,两小时就完成了准确重建。须弥山石窟风化残损严重,遗迹叠压情况复杂。正射影像图对遗迹记录的整体和全面性,已不容置疑地超越了传统线图。

  社科院考古所、北京大学考古文博学院等石窟寺考古界、出版界权威学者对浙大文化遗产研究院首次全程使用3D数字技术的石窟寺考古案例工作成果给予高度评价,认可利用3D数字技术从田野信息采集到信息整理后获得的所有成果,一致认为该探索将开辟石窟寺考古和研究的全新面貌。

  在《石窟寺考古中3D数字技术的理论、方法和应用研究》课题招标答辩会上,一位答辩委员说:石窟寺考古是中国历史时期考古中遗迹现象最为复杂的考古学分支。解决了石窟寺考古中3D数字技术应用的问题,就等于解决了考古学领域3D数字技术应用的问题。就能把这项技术推广到更广大的田野考古领域,如此则可能带来田野考古的一场革命。

  目前,山东青州博物馆、西藏阿里托林寺、山西大同云冈石窟等地,都有浙大团队在利用这套技术,精确地记录文物的形象。2014年,刁常宇团队还利用3D打印技术,把软件生成的杭州闸口白塔三维结构打印成高精度模型。

  刁常宇向记者介绍,他们的团队今后将利用三维雕刻技术,对石窟进行立体复原,经过对材料的特殊处理,也能够恢复文物的沧桑气质。也许不远的未来,人们通过互联网和计算机,可以随时随地、身临其境般地欣赏文物,其保真性之高,足以满足学术研究的要求。

  这就是宁夏须弥山石窟,怎么会飞越千里,完整地出现在宁静秀美的浙大紫金港校园里的秘密所在。

  这不由引发记者更多的美好想象:如果须弥山风化加速,世人再没有机会一睹它的真容时,那么或者无须再坐飞机、颠汽车,奔波数千公里,我们就近就可以看到浙大在一个21世纪初为人类打造的须弥山石窟。

  更让人惊喜的还有:时空的组合会是这样的奇幻,因为须弥山石窟的隔壁,可能就是鼎鼎大名的莫高窟石窟。

  刁常宇自豪地说:它们的偏差不足0.1毫米,相当于一根头发丝儿的粗细。

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