兩千余年前的戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，秦國(guó)的精銳之師橫掃六合，秦始皇自此成為中國(guó)歷史上第一位皇帝。如今，在秦始皇的“地下王國(guó)”，數(shù)字化技術(shù)正助力這支軍陣悄然蘇醒。近日，記者走進(jìn)秦始皇帝陵博物院，探尋前沿科技與古老秦俑“雙向奔赴”的故事。
秦始皇兵馬俑博物館一景?？追宾螖z
“數(shù)字化+考古”，還原遺址發(fā)掘細(xì)節(jié)
傳統(tǒng)的實(shí)體保護(hù)僅能延緩本體消亡時(shí)間，而數(shù)字化文物保護(hù)技術(shù)卻能使文物煥發(fā)新的“生命”。近年來(lái)，文物保護(hù)修復(fù)工作者運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，不斷攻克兵馬俑文物在考古發(fā)掘、保護(hù)修復(fù)過(guò)程中面臨的難題。
在考古發(fā)掘環(huán)節(jié)，全流程數(shù)字化記錄與保護(hù)，為兵馬俑遺址坑留下了鮮活的原始檔案。借助無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量等技術(shù)，考古人員得以構(gòu)建考古發(fā)掘現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)景三維模型，使遺址細(xì)節(jié)可追溯。同時(shí)，數(shù)據(jù)管理全流程參與——發(fā)掘前，通過(guò)ArcGIS、ATK等儀器和軟件，劃定并記錄發(fā)掘范圍；發(fā)掘中，對(duì)遺跡、出土文物逐一拍照記錄，對(duì)完整遺跡開展三維掃描以輔助電子繪圖；發(fā)掘后，將每日發(fā)掘日記、照片、考古繪圖等資料電子化歸檔，為后續(xù)研究提供數(shù)字依據(jù)。
此外，紅外線熱成像與激光掃描等技術(shù)，也能夠以非破壞性方式深入獲取文物與遺址信息。其中，紅外線熱成像技術(shù)可探測(cè)土墓壁、陶俑內(nèi)部結(jié)構(gòu)，識(shí)別隱藏其中的結(jié)構(gòu)與空洞，助力研究人員掌握文物構(gòu)造及保存狀態(tài)。
去年9月，秦兵馬俑一號(hào)坑“現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急保護(hù)實(shí)驗(yàn)室”、二號(hào)坑“考古現(xiàn)場(chǎng)發(fā)掘與保護(hù)平臺(tái)”正式建成并投入使用。相關(guān)報(bào)道顯示，這不僅實(shí)現(xiàn)了文物從出土環(huán)境向文物庫(kù)房保存環(huán)境的平穩(wěn)過(guò)渡，還探索形成了“現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急保護(hù)體系+考古平臺(tái)體系+專用裝備+信息化支撐體系”的秦兵馬俑發(fā)掘新模式，最大限度降低文物發(fā)掘、轉(zhuǎn)運(yùn)、修復(fù)、存儲(chǔ)等過(guò)程中的環(huán)境影響。
秦始皇兵馬俑博物館一景。李伯璽攝
“數(shù)字化+修復(fù)”，AI大顯身手
出土的兵馬俑大多由考古發(fā)掘現(xiàn)場(chǎng)的碎片拼綴而成，人工完成這項(xiàng)工作不僅非常耗時(shí)，且一旦拼錯(cuò)還可能造成差錯(cuò)累積。以兵馬俑一號(hào)坑為例，在三十多年的接續(xù)努力下，已人工修復(fù)秦俑1000余件，但這也僅占發(fā)現(xiàn)秦俑數(shù)的八分之一，如果按照此速度估算，二號(hào)坑、三號(hào)坑完成修復(fù)還需100年。
如何更好地解決這些問(wèn)題？在兵馬俑修復(fù)領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)圖形圖像處理、計(jì)算機(jī)視覺、人工智能及虛擬現(xiàn)實(shí)等數(shù)字化技術(shù)也正成為“得力助手”，破解傳統(tǒng)修復(fù)痛點(diǎn)的同時(shí)，不斷推動(dòng)秦陵數(shù)字化保護(hù)工作的創(chuàng)新發(fā)展。
“利用三維虛擬可視化技術(shù)，通過(guò)觀察文物碎片的紋理特征和邊緣特征，使碎片分類變得精確、簡(jiǎn)單、直觀，為后續(xù)的順利拼接打下基礎(chǔ)?！鼻厥蓟实哿瓴┪镌荷鐣?huì)教育部中英雙語(yǔ)一級(jí)講解員趙紅芳介紹說(shuō)，工作人員會(huì)對(duì)陶俑碎片進(jìn)行3D掃描、精細(xì)建模，先通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件虛擬復(fù)原、智能拼接，再開展實(shí)體修復(fù)，提升修復(fù)準(zhǔn)確性與效率。同時(shí)，不少陶俑都擁有了“隱性編碼”，借助相關(guān)技術(shù)掃描，即可快速得知陶俑的考古編號(hào)、發(fā)掘信息等核心數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)“一物一檔”管理。
據(jù)了解，西北大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)還開發(fā)了基于AI的秦兵馬俑數(shù)字化及虛擬修復(fù)技術(shù)，通過(guò)自主研發(fā)三維結(jié)構(gòu)光掃描裝置并構(gòu)建智能匹配計(jì)算體系，不僅實(shí)現(xiàn)亞毫米級(jí)精度建模，將拼接誤差控制在1mm內(nèi)還支持上百塊碎片同時(shí)處理，有效解決了兵馬俑修復(fù)難題。
秦始皇兵馬俑博物館一景。孔繁鑫攝
“數(shù)字化+展陳”，沉浸感受秦風(fēng)古韻
如果你使用手機(jī)掃描兵馬俑二號(hào)坑中的平面布局燈箱，屏幕上便會(huì)顯示戰(zhàn)車、鞍馬、戰(zhàn)馬、陶俑等三維模型，詳細(xì)介紹輕觸可得；掃描銅車馬結(jié)構(gòu)圖，還能直觀了解其零件結(jié)構(gòu)及合成的三維過(guò)程……這是秦始皇帝陵博物院與科技公司合作推出的AR互動(dòng)功能。
此外，館內(nèi)的數(shù)字人等智能導(dǎo)覽不僅能為觀眾提供參觀服務(wù)信息，還能根據(jù)其需求進(jìn)行個(gè)性化互動(dòng)，提升參觀體驗(yàn)的同時(shí)，也為文化傳播開辟了更加豐富、多元的可能性，讓文物與觀眾之間的互動(dòng)更為生動(dòng)鮮活。
秦始皇帝陵數(shù)字沙盤、全息投影演示布局。李伯璽攝
歷經(jīng)考古與修復(fù)，數(shù)字展陳正助力著兵馬俑走出博物館，以更鮮活的姿態(tài)與世人見面。如兵馬俑外展，其不僅有力傳遞著中華文化的精氣神，“文明使者”的角色也日益深化。
由于兵馬俑形體巨大和運(yùn)輸?shù)睦щy性，其運(yùn)輸、展出的條件都有很大的限制。秦始皇帝陵博物院于2012年起陸續(xù)開展兵馬俑三維掃描工作，支撐起3D打印展示系統(tǒng)，結(jié)合裸眼全息技術(shù)突破實(shí)體運(yùn)輸限制；2017至2019年迭代升級(jí)的矩陣全景系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了遺跡500億像素級(jí)數(shù)字化存檔，其毫米級(jí)精度可讓觀眾辨識(shí)一號(hào)坑每一尊陶俑的面部特寫。
在數(shù)字化技術(shù)加持下，觀眾走進(jìn)“平行時(shí)空·在希臘遇見兵馬俑”成就回顧展，就可以通過(guò)高精度數(shù)字采集技術(shù)構(gòu)建的沉浸式全景漫游，身臨其境地感受希臘國(guó)家考古博物館及中國(guó)兵馬俑考古遺址。
兵馬俑展廳內(nèi)，觀眾體驗(yàn)碎片虛擬拼接與修復(fù)。李伯璽攝
赳赳兵馬俑，秦風(fēng)爍古今。數(shù)字化技術(shù)持續(xù)演進(jìn)，“喚醒”了深埋于地下兩千多年的兵馬俑軍團(tuán)，不僅讓觀眾更深入地觸摸古代文明，更讓千年文物煥發(fā)新的生機(jī)，綻放新的光彩。不難想象，倘若這一軍團(tuán)在賽博空間里“新生”，又將是何種氣勢(shì)?。ü饷骶W(wǎng)記者 孔繁鑫）
責(zé)編：張嵐
一審：張嵐
二審：印奕帆
三審：譚登
來(lái)源：光明網(wǎng)
