胡琢民：敦煌终将不复存在，但我们能让它代代相传 | 造就
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游客数量激增给莫高窟的保护带来了巨大的压力，莫高窟一直暴露在自然环境中，环境的恶化也给它带来很多影响。总有一天它会消失，如何把这些灿烂的人类文明保存下来，让我们的子孙后代也可以看到？
造就第221位讲者：胡琢民
上海颢汉数字技术有限公司
创始人、技术统筹
大家好，今天我来这里要跟大家分享的主题是：永恒的收藏。这个永恒的收藏是关于数字化技术的。
不知大家有没有注意到今年7月份的一则新闻，说的是敦煌莫高窟的参观游客数在不断地突破。人数从原来最理想的6000增加到了12000，然后在7月份的某一天又增加了6000人，达到了18000人次。
这还远远不够，还有很多游客正在预约当中。游客人数的激增给莫高窟这类文物单位的保护带来了巨大压力。莫高窟不同于馆藏物，它暴露在自然界中，还面临着上游水土流失、沙画、风暴等环境恶化带来的严重影响。
把敦煌留给后代
早在2003年，敦煌研究院老院长樊锦诗就提出了“数字敦煌”的概念，数字敦煌主要包括三个方面。
保护平面壁画，把平面拍摄数字化
三维建模，保护莫高窟中的精美雕塑
测量洞窟，把握洞窟之间的相互位置关系，将之记录下来
莫高窟是暴露在自然界当中的，不管你采取怎么样的保护措施，它必将有一天不复存在。或者是在一定的时间内，它会不停地变化。所以，如果我们能留存莫高窟的数据，我们的后人将会看到当下莫高窟的一些面貌。
非常有幸，我们也参加到莫高窟三维数字化的项目中来。三维重建技术的底层技术是逆向建模。
什么是逆向建模呢？逆向建模就是把现实当中的物体建成三维模型，搭建出一个架构，这就是逆向建模。
与之对应的是正向建模，我们把那些从无到有的建模称为正向建模，比如我们的建筑设计、工业设计、服装设计，甚至于家庭装修的效果图设计。
从平面摄影到三维建模
在2006年，我们的一个小团队掌握了一个自己独创的技术，即通过解析两个空间点获取的图像之间的位置关系，推断出像素点一个Z方向的数字，把像素点还原成三维点云，再将三维点进行面片处理后，组成物体的实体模型。
在2006至2010年,我们完成了软件、硬件、流程控制等等一系列的设备与技术研发，完成了工程样机的实现。
有一个晚上，当我们将电脑里的一张人脸的平面像素转到三维点云时，它会在我的电脑里面旋转。
那一刻的惊喜直到现在仍记忆犹新。也是在那一刻，我从一个从事多年的平面摄影师变成了三维建模从业人员。
三维建模技术有两个特点，一是有先天优势，由于我们的技术是从平面的静态象素还原到三维点云，所以它的三维分辨率特别高。第二个特点是，它的色彩还原跟色彩的位置精度非常高，这也是从像素来的一个优势。
大家可以看我后面的图片，左面彩图是我们一幅壁画的局部，这张彩图就完全还原了壁画的原始状态。我们有一个色彩管理系统，可以很好地还原色彩，对之进行标准化管理。
其实，这其中的三维效果是会被图片的色彩所掩盖的，如果我们把色彩去掉，就可以看到图片的数目，然后可以通过三维模型清晰地看出这幅唐朝古画里古人用的笔触。
这个技术在三维重建领域有着它得天独厚的优势，不管是色彩还是分辨率，都能在文物还原和电影等领域里大展所长。
第一次进洞
与敦煌结缘是在2011年，有一位朋友从莫高窟给我打来电话，聊起我们的技术，问有没有可能做一个莫高窟里彩塑的三维重建呢？当时我稍微想了一想就回答说可以啊、没问题，其实后来回想还是有一点后怕的。
因为我当时从来没去过莫高窟，只是看到几幅照片，觉得莫高窟很美很神秘，还有无数艺术家对它很神往，各种传说盘旋在我脑子里，所以当时我真是出于兴趣答应做这件事。
后来，经过莫高窟研究院的几轮技术测试，他们同意让我们进入洞窟进行实验性的拍摄建模。
第一次进洞窟我有几个感受，就是我前面说的后怕的感觉就来了。当我们第一次带着设备进332窟时，发现里面非常狭小，但是佛像却有五米高的跨度，这样高的佛像一共有三组，而我们只有十来平方米的拍摄空间。
洞窟中间还有一根方形立柱，立柱后面最内侧有一个佛龛，里面有一尊八米多长的卧佛像。因为有中心立柱的缘故，拍摄距离最远只有1.2米。大家可能想象不到这个拍摄难度有多大，但当时我就傻掉了！
我们还需要很专业的布光，而且比我们平面拍摄要难得多。平面拍摄的布光是主观性的，但这里的布光却有一定的指标，要均匀。所以说，打光也变成了挑战。
我们的团队就在这个狭小的空间里进行了讨论，最后决定先做一个现场的数据验证，我们先拍摄了释迦牟尼佛像腰部以下的部分，然后进行重建。这一小部分的重建工作花费了我们10个工作日。
最后，这个数据得到了研究院相关负责人跟专家的认可。虽然拍不到整体，一些部分的数据不完整，但对于数据本身来说，它是合格的。
一场洪水带来的心灵冲击
也是在那一次，我亲眼目睹了震撼的一幕。莫高窟前面有一条大泉河，2011年时从三危山上突然涌入一股大水， 它冲破了大泉河的河堤，一米多高的大水在几十公里的沙漠上面肆意狂奔。
这对我的视觉冲击非常大，也正是目睹这一场景，让我觉得我们做的这件事特别有意义，而且非常紧迫。这不单单是为了验证我们的技术，更是为了保护宏大、精美的莫高窟。
这种对古人的崇敬、敬仰之情，让我对这件事情有了一种归属感和认可，让我觉得我们必须把这个事情干下来。
第一次回来以后，我们就对设备进行了改进，希望设备在拍摄时可以到达每一个角度。
这里我还要补充一点，当我们的摄影灯打到332窟壁画上面的时候，矿物质颜料所呈现出的那种层次感、艳度和立体感，让人震撼！
我分明看到了西方所谓的印象派、野兽派，我们知道莫奈、梵高、马蒂斯。但是画这些壁画的人呢？我们都不知道。
再回到拍摄的话题上来。在拍摄完毕后，我们希望对数据进行验证，最直接的办法就是通过实体的输出。
由于设备的限制，我们现在打印的体量还很有限。比如我们左图看到的是现场的照片，它的体量有四米八，接近于五米的高度。
右面这张图就是我们打印的结果，它是60公分的，是按照1：6的比例进行的打印。这样一个60公分的模型也是分六块才打印出来的，所有该有的细节也都在这里得到了呈现。
将来有一天，当我们的输出技术达到了一定的体量，一定的还原色彩能力时，我们的这个数据完全可以支持一比一打印，甚至一定程度也可以放大。
让永恒得到收藏
通过第一轮进洞调试，332窟的重建在2011年底完成了。332窟的数据也成为我们国内第一份固定大型雕塑的三维重建数据。
第一轮结束后我们回来总结经验，进行了几方面的改进。
第一，改进拍摄的支承装置。我们采取了一个模块化的设计，使得不同场合、不同规模的现场文化都能被采集到。
第二，改进设备，例如图像处理软件。这大大提高了我们的工作效率，比如说我们在做332窟时，需要15个人力，但改进后只需要4个人就可以完成。
第三，完善模型拍摄流程。这使得我们的数据完整性、色彩还原度都可以上一个台阶。
大家可以看看我们用全新设备做的445窟全龛重建。它建于盛唐时期，里面所有佛像的造型都是非常自信。
特别是这尊菩萨，是莫高窟一个代表作品。他的站姿非常婀娜，神态非常自信。这就是我们的盛唐时期。
2016年，我想到一个问题，这也是敦煌研究院对我们这个团队的要求。我们最原始的初衷是为了保存莫高窟的这些数据，但是在保存之后，如何将它们利用起来呢？
我们尝试了两个方向的应用。
第一个方向是实体化复制，从拍摄、建模再到3D打印输出模型。模型输出后再进行拼合，最后再通过艺术家的上色来体现矿物质的层次感。
矿物质原料上去以后，它的色彩表现跟原来非常接近。这种色彩的肌理又赋予了我们复刻的产品一个全新的生命力。
第二个方向是视觉方向的尝试，一个是全息展示，当VR或者AR在未来能真正达到一定水准时，我们这个数据会非常精美。
我们有了这么多的复刻产品，其实都是为了认识自己，或者说让世界认识我们。
技术跟艺术、古代跟当今，它在一定的时间范围内会有冲突跟摩擦。但假以时日，我认为他们一定会在某一个高度进行融合，就像我们的这个三维重建技术。
借用诗人威廉布莱克的一句话来结束我今天的演讲：
一颗沙里面可以看到一个世界，一朵花里面可以看到一座天堂，把无限放在我们的手掌，让永恒得到收藏。
谢谢大家！
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嘉宾使用无线演示器特别支持：Logitech罗技
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