張加萬 王巧雯

(1.天津大學(xué) 建筑學(xué)院，天津 300072；2.文物本體表面監(jiān)測與分析研究國家文物局重點(diǎn)科研基地，天津 300354;3.天津市文化遺產(chǎn)保護(hù)與傳承工程技術(shù)中心，天津 300354)

一、敦煌壁畫與壁畫中的建筑

敦煌石窟(Dunhuang Grottoes)是集建筑、彩塑、壁畫藝術(shù)于一體的世界文化瑰寶，被譽(yù)為“東方盧浮宮”、“墻壁上的博物館”。同時(shí)敦煌石窟也是世界壁畫數(shù)量最多的石窟群，精美的巖彩藝術(shù)布滿了洞窟的前、后室和甬道的佛龕、壁面及頂部。繪畫題材上以佛像和佛經(jīng)故事為主，也栩栩如生地描繪了人類狩獵、耕種、紡織、建設(shè)、舞蹈和婚嫁等社會(huì)活動(dòng)；藝術(shù)表現(xiàn)上色彩熱烈濃重，線條純樸渾厚，在吸收糅合多個(gè)地區(qū)藝術(shù)元素的基礎(chǔ)上兼具當(dāng)?shù)靥厣?，具有很高的藝術(shù)欣賞和學(xué)術(shù)研究價(jià)值。

敦煌壁畫是世界上十分珍貴的藝術(shù)遺跡，其中有眾多中國古建筑的形象資料，特別是莫高窟壁畫中涉及的建筑內(nèi)容非常豐富注和紅星《剖析敦煌壁畫中的古建筑》，《華中建筑》1994年第4期，第63-69頁。。從數(shù)量上看，莫高窟700多個(gè)洞窟中保存有45000多平米的壁畫，時(shí)間跨度從4世紀(jì)到14世紀(jì)，前后超過千年，其中所繪有的建筑形象更是數(shù)以萬計(jì)，數(shù)量之多，可謂驚人，例如約300幅大型西方凈土變和東方藥師變中，單座建筑的計(jì)數(shù)不下4000座[注]蕭默《敦煌建筑研究》，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003年。。在建筑內(nèi)容上，涵蓋了建筑群體(如城市、宮殿、寺院等)、單體建筑(如殿堂、城樓、樓閣、臺(tái)榭、佛塔、闕等)以及建筑物局部及構(gòu)配件(如斗拱、門窗、屋檐、臺(tái)基等)，種類豐富且描繪真切、精煉。由此可見，壁畫中建筑素材研究意義的廣泛性與重要性。

二、敦煌壁畫建筑的前輩研究

(一)研究起源與背景

敦煌壁畫建筑的研究起于梁思成先生建國前后的兩篇學(xué)術(shù)文章和期間的一個(gè)重大史學(xué)事件。二文分別為《我們所知道的唐代佛寺與宮殿》[注]梁思成《我們所知道的唐代佛寺與宮殿》，《中國營造學(xué)社匯刊》第3卷第1期，1932年，第75-114頁。和《敦煌壁畫中所見的中國古代建筑》[注]梁思成《敦煌壁畫中所見的中國古代建筑》，《文物參考資料》1951年第5期，第1-48頁。，前文寫于1932年，以敦煌壁畫為主要研究素材，探討了唐代木構(gòu)建筑的各方面特征，首開此視角與思路。后文時(shí)隔20年，在前文基礎(chǔ)上修訂擴(kuò)充，于1951完成，進(jìn)一步闡明了敦煌壁畫中豐富建筑資料的價(jià)值。一個(gè)重大史學(xué)事件，指的是1937年梁思成一行在五臺(tái)山發(fā)現(xiàn)國內(nèi)現(xiàn)存唯一的一座唐代殿堂式木建筑——佛光寺東大殿。值得一提的是，在這一中國建筑學(xué)術(shù)史上極富里程碑意義且具傳奇色彩的事件(圖1)中，按圖索驥的線索來源于偶然得到的一本畫冊(cè)——法國漢學(xué)家伯希和(Paul Pelliot)出版的《敦煌石窟圖錄》(Les Grottes de Touen-housang)[注]Paul Pelliot. Les Grottes de Touen-Houang. Vol. 1-6. Paris: librairie Paul Geuthner, 1920-1924.，而其中的“指引寶圖“便是書中記載的位于敦煌莫高窟第61窟西壁的《五臺(tái)山圖》，這在梁思成1951年一文中皆可尋得原委。這一發(fā)現(xiàn)印證了通過壁畫素材研究中國建筑思路之可行，也反映出敦煌壁畫中建筑信息的真實(shí)與有效，敦煌壁畫建筑研究自此起步。

(二)研究內(nèi)容及方式

從現(xiàn)存的文獻(xiàn)看，敦煌壁畫建筑的研究主要在建筑史學(xué)領(lǐng)域展開，多集中在對(duì)某一時(shí)期古建筑種類劃分的佐證和對(duì)建筑發(fā)展史的歷史考訂兩個(gè)維度上。另外，由于敦煌壁畫中的建筑形象以界畫[注]界畫是中國古代畫科中的一種，本意是指中國傳統(tǒng)繪畫的一種繪圖技法，后逐漸演變?yōu)橹袊糯ㄖ嫷拇~，其技法嚴(yán)謹(jǐn)工細(xì)、講究法度，一點(diǎn)一筆皆要求比例切實(shí)，真切反映所畫對(duì)象，其是將三維的數(shù)據(jù)按某種規(guī)律換算成二維數(shù)據(jù)，具有較高的精準(zhǔn)性。亓敏《界畫與中國古代建筑》，同濟(jì)大學(xué),2000年，第4-5頁。的形式彩繪，在美術(shù)學(xué)專業(yè)也有一些探索，主要是從界畫的一般性規(guī)律及固定套路出發(fā)對(duì)壁畫中的透視現(xiàn)象與構(gòu)圖原則進(jìn)行審視，也包括對(duì)敦煌壁畫中一些特有布局構(gòu)圖形式的分析，如動(dòng)視點(diǎn)巡游、散點(diǎn)透視現(xiàn)象以及數(shù)學(xué)折算規(guī)律等，這對(duì)解讀敦煌壁畫建筑，特別是排除失真信息的干擾起到了重要的方法支撐。從敦煌壁畫建筑的研究方式上看，可分為描述與呈現(xiàn)、分類與梳理兩個(gè)階段。

圖1 發(fā)現(xiàn)佛光寺

從左到右依次為：敦煌莫高窟第61窟西壁五代五臺(tái)山圖大佛光之寺，五臺(tái)山佛光寺總平面示意圖，佛光寺東大殿外景(梁思成攝，1937年)，佛光寺東大殿縱斷面與西立面(中國營造學(xué)社繪制)，梁思成在佛光寺東大殿內(nèi)工作(1937年)、林徽因在佛光寺東大殿內(nèi)與“佛殿主女弟子寧公遇”塑像合影(梁思成攝，1937年)

1.描述與呈現(xiàn)階段。自20世紀(jì)30年代，國內(nèi)外學(xué)者開展了一系列基礎(chǔ)性研究性工作。國內(nèi)以梁思成為代表的古建筑學(xué)家主要開展了基于壁畫中建筑圖像的中國傳統(tǒng)建筑史學(xué)研究，而同時(shí)期國外一些學(xué)者則側(cè)重利用敦煌歷史圖像對(duì)中國建筑進(jìn)行漢學(xué)研究，如西方學(xué)者安內(nèi)利澤·布林(Anneliese Builing,1900-2004,又名卜愛玲)，側(cè)重從藝術(shù)史的角度對(duì)中國建筑特征與演進(jìn)歷程進(jìn)行探索[注]劉滌宇《從歷史圖像到建筑信息——以1930—1950年代兩位學(xué)者以敦煌壁畫為素材的建筑史研究成果為例》，《建筑學(xué)報(bào)》2014年第9期，第150-155頁。，在研究方式上以描述與呈現(xiàn)為主。國內(nèi)對(duì)壁畫中圖像的使用方式主要有三種：或直接使用原始圖像；或以白描的方式勾勒要研究部分的輪廓，有時(shí)增加引注；或?qū)⒉煌鶊D像中的相關(guān)元素整理并歸類排列，近似圖表法，方便比較。另外，國外學(xué)者布林采用的將敦煌壁畫中的建筑繪出平面布局圖，并輔以立、剖面圖[注]Bulling，Aneliese. Buddhist Temples in T’ang Period-ll. Oriental Art, 1955, 1(3): 115-122.,這種方式試圖將繪制的圖像從二維平面到三維空間還原出來，可理解為一種“空間重構(gòu)”的初步嘗試，是國內(nèi)三種方式的另一補(bǔ)充。從整體上看，這一階段做了不少開創(chuàng)性的工作，但研究內(nèi)容略顯單一，方式較為原始粗放?？梢?，描述與呈現(xiàn)階段是一個(gè)純手工式作業(yè)下的初級(jí)時(shí)期。

2.分類與梳理階段。隨后，在梁先生等前輩研究成果的基礎(chǔ)上，通過對(duì)原始資料的進(jìn)一步挖掘與整理，國內(nèi)學(xué)者展開了類別梳理及專題研究，取得了階段性成果。這一階段的工作可概況為兩方面，其一在于基本完成了對(duì)敦煌壁畫中建筑形象的類別認(rèn)知與分析論證，如1989年學(xué)術(shù)專著《敦煌建筑研究》中第1篇“敦煌壁畫中的建筑”，通過將敦煌資料與古建遺存、文獻(xiàn)記述相互印證，對(duì)敦煌壁畫中的建筑形象進(jìn)行了九個(gè)專題性研究，在建筑史和建筑藝術(shù)史上，具有填補(bǔ)空白的研究意義[注]趙聲良《〈敦煌建筑研究〉介紹》，《敦煌研究》1990年第4期，第120-121頁。。另一項(xiàng)重要研究在于對(duì)敦煌壁畫中的細(xì)節(jié)信息及建筑現(xiàn)象進(jìn)行了斷代式的圖示論述，敦煌研究院在這一方面做了大量卓有成效的工作，發(fā)表了多本專著及相關(guān)文章[注]孫毅華、孫儒僩《中世紀(jì)建筑畫》，上海：華東師范大學(xué)出版社，2010年。孫儒僩、孫毅華《敦煌石窟全集》21《建筑畫卷》，香港：香港商務(wù)印書館，2001年。，大大豐富了敦煌壁畫建筑的研究內(nèi)涵?？梢姡@一階段在研究的深度與廣度上有了很大提高，但在研究方式與角度上沒有太大變化，定性開展建筑史學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的研究占絕大篇幅。

另外，從20世紀(jì)80年代，敦煌研究院開始嘗試?yán)脟庀冗M(jìn)的數(shù)字?jǐn)z影測繪及計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)探索、記錄、存儲(chǔ)壁畫藝術(shù)，90年代后，聯(lián)合國內(nèi)外其他研究機(jī)構(gòu)逐步展開了敦煌數(shù)字化的研究，尤其近年來，數(shù)字技術(shù)在敦煌石窟、壁畫的保護(hù)工作中已有不少成功的實(shí)踐案例，積累了一定的成熟經(jīng)驗(yàn)，但在壁畫建筑的研究中尚未有過多嘗試性應(yīng)用。可以說，這一階段是一個(gè)以手工作業(yè)為主，輔以一定信息技術(shù)，并有所發(fā)展時(shí)期。

(三)研究面臨的挑戰(zhàn)

敦煌壁畫建筑研究面臨的挑戰(zhàn)因素較多，經(jīng)過梳理歸納，主要來源于以下兩個(gè)方面：

1.敦煌壁畫建筑數(shù)量大、分布廣、種類多。莫高窟45000多平米的壁畫中展現(xiàn)了從北梁到元代十個(gè)朝代、一千年的各類建筑形象，分布在700多個(gè)洞窟中，同一時(shí)期壁畫中包含多種建筑類型，而同一建筑類型在不同時(shí)期的壁畫中都有出現(xiàn)。敦煌壁畫中建筑素材的研究價(jià)值毋庸置疑，而其中建筑形象數(shù)量之巨、內(nèi)涵之廣、信息量之大也極為罕見。在大腦中去架構(gòu)這一龐大而錯(cuò)綜復(fù)雜的內(nèi)容體系基本不可能。

格魯克在芭蕾舞和舞臺(tái)布景方面也進(jìn)行了革新，原本芭蕾舞在傳統(tǒng)歌劇中大多起著串場的作用，舞蹈與劇情并無關(guān)系。他為了改變這種局面，他專門請(qǐng)人為他的歌劇作品編創(chuàng)了芭蕾舞，使舞蹈與劇情完美融合。舞臺(tái)背景也摒棄了傳統(tǒng)歌劇那樣一味追求鋪張與豪華，從而使舞臺(tái)設(shè)計(jì)更符合戲劇的整體效果。

2.創(chuàng)新保護(hù)方法和技術(shù)手段迫在眉睫。受氣候、自然災(zāi)害、人為因素的影響，敦煌壁畫脫落、褪色、失真等劣化現(xiàn)象漸重且難以逆轉(zhuǎn)，這些原本已稀缺的不可再生文化資源面臨加速銳減的趨勢(shì)。近年來，經(jīng)敦煌研究院及遺產(chǎn)保護(hù)科研機(jī)構(gòu)專家學(xué)者的共同努力，在壁畫保護(hù)研究上已取得很大進(jìn)步，但受技術(shù)條件和研究方式的制約，研究多集中在對(duì)壁畫局部的修復(fù)及圖像的復(fù)原上，成果多以書籍、論文、考古報(bào)告、復(fù)原設(shè)計(jì)圖紙等形式表達(dá)，涉及壁畫永生保護(hù)、壁畫建筑再生重構(gòu)方面的探索甚少且力不從心。另外，敦煌壁畫中建筑圖像的線描是一項(xiàng)浩大而重要的工程。在這個(gè)過程中需要對(duì)壁畫逐平米的反復(fù)細(xì)看、取樣、辨識(shí)、繪圖與標(biāo)注，工作量可想而知，而所采集圖像的信息質(zhì)量和數(shù)量直接影響到后續(xù)研究的開展，是壁畫建筑研究的基礎(chǔ)。不可否認(rèn)，通過現(xiàn)場考察、取證及手工描摹的傳統(tǒng)方式在早期的研究中確實(shí)發(fā)揮了不可替代的作用，但圖像精度不高、數(shù)據(jù)信息缺失、素材利用率低以及無法構(gòu)建三維空間等問題也不可回避，特別是在建筑研究中抽絲剝繭的細(xì)節(jié)把控上捉襟見肘。壁畫建筑研究方式及技術(shù)手段的更新勢(shì)在必行。

基于此，本文提出數(shù)字化再現(xiàn)與重構(gòu)的研究新課題。在數(shù)字信息時(shí)代，沿梁思成、林徽因發(fā)現(xiàn)佛光寺之足跡，從數(shù)字化的視角重新審視敦煌壁畫中古老的建筑信息，探討敦煌壁畫建筑研究的新起點(diǎn)。

三、敦煌壁畫建筑數(shù)字化再現(xiàn)與重構(gòu)的探索

基于對(duì)敦煌壁畫建筑信息的解讀與數(shù)字建構(gòu)的分析，提出敦煌壁畫建筑數(shù)字化再現(xiàn)與重構(gòu)的研究方法，進(jìn)而論述數(shù)字化再現(xiàn)與重構(gòu)的方法及技術(shù)特性，探索實(shí)現(xiàn)途徑，提出研究目標(biāo)，總結(jié)其應(yīng)用價(jià)值。

(一)敦煌壁畫建筑信息解讀與數(shù)字建構(gòu)

1.基于信息論的敦煌壁畫建筑信息源解碼。敦煌壁畫中的建筑圖像包含眾多建筑相關(guān)信息，而圖像特性的歸納是信息源分析的基礎(chǔ)。敦煌壁畫中的建筑圖像具有視覺性、動(dòng)態(tài)性與綜合性三大特性。視覺性是敦煌壁畫中建筑信息可視化的直接體現(xiàn)，動(dòng)態(tài)性是建筑信息生命周期活性的表征，綜合性則是建筑信息多元表意的映射。依據(jù)敦煌壁畫中建筑圖像的三個(gè)特性，從信息論[注]信息論，由美國科學(xué)家克勞德·香農(nóng)(Claude Shannon,1916-2001)提出。1946年，發(fā)表“A Math ematics Theory of Communication”一文，標(biāo)志著信息論的起源。的角度出發(fā)，將敦煌壁畫建筑對(duì)應(yīng)分為三個(gè)維度信息，也是解讀壁畫建筑的三個(gè)視角，即形象維度(Visual) 信息、時(shí)空維度(Temporal-spatial) 信息以及意象維度(Image) 信息 (圖2)。

圖2 敦煌壁畫建筑“建筑-信息論-信息維度”模型(作者繪制)

形象維度是從建筑類型學(xué)視角出發(fā)對(duì)壁畫建筑信息的歸類梳理，可分為佛教建筑、世俗建筑以及裝飾性建筑等信息類別，每一類別又包含不同的建筑種類信息樹，基本涵蓋了建筑場景、建筑群體、建筑單體以及細(xì)部構(gòu)造等多尺度古代建筑信息，其中也包括了一些鮮有記載的建筑類型，如壁畫法華經(jīng)變中有許多唐宋監(jiān)獄形象[2]。時(shí)空維度是以建筑形態(tài)學(xué)為坐標(biāo)對(duì)不同時(shí)間點(diǎn)與時(shí)間段內(nèi)壁畫建筑整體變遷、局部演變的動(dòng)態(tài)過程分析。以中國傳統(tǒng)木構(gòu)架體系建筑中獨(dú)有構(gòu)件“斗拱”為例，其在敦煌壁畫中繪制十分頻繁且豐富，發(fā)展與演變的脈絡(luò)清晰可尋，特別是一些唐代斗拱，既有斗拱演進(jìn)的時(shí)間段信息，如初唐處于過渡期、盛唐迅速發(fā)展進(jìn)入完全成熟期的發(fā)展軌跡，也包含了一些時(shí)間點(diǎn)上的新信息，如中唐已有雙補(bǔ)間，盛唐出現(xiàn)斗拱四跳，逐跳計(jì)心，并多重拼等。意象維度是基于建筑現(xiàn)象學(xué)理論對(duì)壁畫建筑顯性與隱性信息的關(guān)聯(lián)性探討。如莫高窟85窟中的“里坊城”，便是源于唐長安、洛陽城中的108里坊原型，從這“天上人間”的意象信息中折射出中國古代城池布局及營建原則(表1)。

表1 敦煌壁畫中建筑的“量空間-質(zhì)等級(jí)”分析

注：量空間：大；中；小Quantity space: Large(L); Medium(M); Small(S);

質(zhì)等級(jí)：高；中；初Quality class: Senior(S); Junior(J); Primary(P)

2.基于建筑信息模型的敦煌壁畫建筑數(shù)字建構(gòu)分析。建筑信息模型與其他三維建筑模型的最大不同在于其“信息與模型”的強(qiáng)大結(jié)合能力，而敦煌壁畫建筑數(shù)字建構(gòu)中邏輯需求在于“空間與數(shù)據(jù)“的內(nèi)在統(tǒng)一。敦煌壁畫建筑數(shù)字建構(gòu)在于借助建筑信息建模將建筑師看到二維圖像在腦海中生成的三維圖像在電腦中呈現(xiàn)出來，這是數(shù)字化再現(xiàn)與重構(gòu)的理論基礎(chǔ)。依據(jù)敦煌壁畫建筑信息的解讀，從建筑信息建模角度對(duì)數(shù)字化建構(gòu)分為三個(gè)層面。一，基于參數(shù)構(gòu)件與數(shù)字組裝的幾何建構(gòu)。中國古建筑的復(fù)雜結(jié)構(gòu)以及古建筑中極具特色的榫卯結(jié)構(gòu)決定了建筑信息建模以構(gòu)件為單位、以裝配為方式的三維空間搭建模式，通過幾何建構(gòu)生成不同尺度的形象建筑信息。二，基于時(shí)代周期動(dòng)態(tài)演化的時(shí)間建構(gòu)。建筑信息模型在原有的3D模型XYZ軸上，加入了時(shí)間軸，實(shí)現(xiàn)空間與時(shí)間的統(tǒng)一，記錄敦煌壁畫時(shí)空維度的建筑信息。三，基于多向度建筑描述的屬性建構(gòu)。建筑信息模型兼具物理屬性與功能屬性，物理屬性可理解為幾何特性，是數(shù)字化建構(gòu)的第一個(gè)層次，而功能屬性是基于對(duì)象非幾何特性的描述，是數(shù)字化建構(gòu)的第三個(gè)層次，建筑信息模型這種多維參數(shù)的特性可完成一種或多種特定建筑感知與認(rèn)知信息的載入與調(diào)用，從而實(shí)現(xiàn)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)與場所氛圍下敦煌壁畫意象建筑信息的個(gè)體化表達(dá)(圖3)。

圖3 敦煌壁畫建筑“建筑信息-數(shù)字建構(gòu)”關(guān)聯(lián)圖譜(作者繪制)

(二)數(shù)字化再現(xiàn)與重構(gòu)技術(shù)方法與實(shí)現(xiàn)途徑

1.數(shù)字化再現(xiàn)與重構(gòu)概述。信息技術(shù)與建筑遺產(chǎn)保護(hù)傳承相結(jié)合，已經(jīng)成為一個(gè)全球性的發(fā)展趨勢(shì)。通過計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)、軟件等，可以為建筑遺產(chǎn)保護(hù)、研究、傳承提供技術(shù)、工具支撐和研究新范式。數(shù)字化再現(xiàn)與重構(gòu)是一項(xiàng)以數(shù)字建構(gòu)和空間轉(zhuǎn)譯為核心，以實(shí)現(xiàn)敦煌壁畫建筑形象化、信息化及視覺化呈現(xiàn)為目標(biāo)的新技術(shù)方法，其邏輯內(nèi)核在于實(shí)現(xiàn)從壁畫圖像到空間信息模型再到數(shù)字再生的二次轉(zhuǎn)譯，是一個(gè)逆向推導(dǎo)數(shù)據(jù)與正向設(shè)計(jì)建筑的綜合過程，需要基于多維視野架構(gòu)與組織整個(gè)流程，也需要從不同側(cè)面出發(fā)動(dòng)態(tài)把握分解、整合與再組合的具體環(huán)節(jié)，整個(gè)過程涵蓋了空間策劃、數(shù)據(jù)采集、信息解碼、數(shù)字建構(gòu)、建筑設(shè)計(jì)以及虛擬呈現(xiàn)等多個(gè)步驟。數(shù)字化再現(xiàn)與重構(gòu)也是一項(xiàng)數(shù)字化集成技術(shù)，涉及數(shù)據(jù)庫(Database)、三維建模(3D-Modeling)、虛擬現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)及全息(Virtual Reality、Augmented Reality &Holography)、BIM協(xié)同平臺(tái)(BIM-based collaborative platform)等多項(xiàng)技術(shù)的綜合運(yùn)用，為再現(xiàn)與重構(gòu)過程中各步驟的有序組織及實(shí)現(xiàn)提供了技術(shù)保障。

2.數(shù)字化再現(xiàn)與重構(gòu)技術(shù)框架。技術(shù)框架分為四個(gè)部分：

(1)建立敦煌壁畫建筑的史料數(shù)據(jù)庫。在壁畫建筑的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集及后續(xù)研究中，積累了龐大的圖像、文本資料，需要按照不同屬性進(jìn)行分類、標(biāo)注、索引與檢索，便于資料的收集、儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)換與共享。

(2)完成敦煌壁畫建筑的數(shù)字建構(gòu)。構(gòu)建建筑信息模型是數(shù)字建構(gòu)的核心工作，運(yùn)用數(shù)字技術(shù)整合壁畫建筑的歷史資料，解碼壁畫建筑多維信息，以數(shù)字再生為設(shè)計(jì)導(dǎo)向，生成敦煌壁畫空間信息模型，為后續(xù)可視化展示奠定基礎(chǔ)。

(3)實(shí)現(xiàn)敦煌壁畫建筑的虛擬呈現(xiàn)。在完成史料數(shù)據(jù)庫和數(shù)字建構(gòu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行以信息模型為載體的成果展示，為學(xué)界開展相關(guān)研究提供技術(shù)途徑。同時(shí)支持互動(dòng)虛擬漫游，讓公眾也可以在虛擬場景中了解壁畫建筑風(fēng)貌，共享成果。

(4)實(shí)現(xiàn)敦煌壁畫建筑的動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)。經(jīng)過對(duì)壁畫建筑歷史數(shù)據(jù)的逆向推導(dǎo)與壁畫建筑正向設(shè)計(jì)，在模型中生成涵蓋構(gòu)件類型、尺寸、材質(zhì)等參數(shù)圖形單元，圖形單元由數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)與參數(shù)控制，若某一參數(shù)發(fā)生改變，與之相關(guān)的所有構(gòu)件都會(huì)隨之更新，可根據(jù)設(shè)計(jì)、展示及營造的需要，方便、準(zhǔn)確、快捷地導(dǎo)出基于信息關(guān)聯(lián)的動(dòng)態(tài)模型(組)，實(shí)現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實(shí)的互動(dòng)或交互設(shè)計(jì)。

3.數(shù)字化再現(xiàn)與重構(gòu)研究目標(biāo)。研究目標(biāo)分為四個(gè)方面：

(1)搭建開放的數(shù)字化信息平臺(tái)。研究首要目標(biāo)在于全面系統(tǒng)地整合壁畫建筑的歷史資料和前輩學(xué)術(shù)研究成果，構(gòu)建一個(gè)面向知識(shí)服務(wù)、具有學(xué)術(shù)公信力的開放數(shù)字化信息平臺(tái)。介紹壁畫建筑的相關(guān)歷史知識(shí)，分享數(shù)字化再現(xiàn)與重構(gòu)中的考據(jù)資料與設(shè)計(jì)依據(jù)，同時(shí)面向?qū)＜覍W(xué)者和公眾征集信息和建議，開門搞研究，豐富敦煌壁畫建筑研究層次，推進(jìn)壁畫建筑遺產(chǎn)保護(hù)的全面展開。

(2)探索數(shù)字技術(shù)在敦煌文物保護(hù)傳承中的應(yīng)用。敦煌壁畫中有眾多古建筑形象資料，涉及的建筑信息極為豐富。敦煌壁畫建筑再現(xiàn)與重構(gòu)是敦煌文物保護(hù)傳承的創(chuàng)新課題，涉及到歷史、建筑、藝術(shù)、物理、考古和計(jì)算機(jī)等多個(gè)領(lǐng)域，面臨著對(duì)龐大文獻(xiàn)資料和數(shù)據(jù)信息的甄別、整理和共享，以及對(duì)研究成果的保存、查詢和展示。數(shù)字化再現(xiàn)與重構(gòu)在統(tǒng)籌信息存儲(chǔ)與處理的架構(gòu)上，集合多種數(shù)字技術(shù)的綜合運(yùn)用，為敦煌文物保護(hù)傳承研究中的技術(shù)應(yīng)用提供了新思路。

(3)指導(dǎo)敦煌壁畫建筑的落地再生。從裝配過程、技術(shù)和工藝流程的分析出發(fā)，以空間信息模型為藍(lán)本生成虛擬三維建造模型，經(jīng)過對(duì)建造過程的模擬優(yōu)化和不同方案的預(yù)演比對(duì)，生成直觀、精確反映壁畫建筑營建過程的動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)三建造信息模型，指導(dǎo)后續(xù)壁畫建筑的落地再生。

(4)實(shí)現(xiàn)前輩的研究心愿?？v觀敦煌壁畫建筑研究的歷史，以梁思成為代表的中國古建筑學(xué)人對(duì)其傾注了極大的熱情與心血，完成了一項(xiàng)項(xiàng)研究成果。而如何直觀的再現(xiàn)敦煌壁畫中這些形象化的建筑素材一直是前輩學(xué)者們的共同夙愿，但由于研究視角和技術(shù)條件的限制，實(shí)景再現(xiàn)敦煌壁畫建筑一直面臨著學(xué)術(shù)爭議和技術(shù)難題，致使這一愿景仍懸而未決。隨著BIM、動(dòng)畫漫游、視覺模擬等技術(shù)的介入，數(shù)字再生敦煌壁畫中的建筑，逼真游走在古代建筑之間，有針對(duì)性加載建筑歷史信息等需求將逐步成為可能。同時(shí)，事業(yè)后繼有人是老一代學(xué)人的一致心愿。通過敦煌壁畫建筑數(shù)字化重構(gòu)與再現(xiàn)研究，引起專家學(xué)者的關(guān)注，盼有更多的年輕學(xué)者致力于此項(xiàng)研究，催生多樣化研究成果。

(三)敦煌壁畫建筑數(shù)字化再現(xiàn)與重構(gòu)的研究價(jià)值

1.建筑史研究方面。在中國建筑史研究中，對(duì)于缺乏建筑實(shí)物遺存的歷史時(shí)期，很大程度上需要借助歷史圖像去認(rèn)知那個(gè)時(shí)代的建筑，以古代壁畫素材來研究中國古代建筑與城市風(fēng)貌，已成為建筑史研究的一項(xiàng)重要方法。目前由于在圖像采集質(zhì)量、信息數(shù)據(jù)精度、批量材料處理速度等方面的水平層次不齊，敦煌壁畫寶貴資源的利用率并不高，未發(fā)揮出其應(yīng)有的史學(xué)價(jià)值，以敦煌壁畫為素材的建筑史學(xué)研究基本無法開展定量研究和較深層次的定性比對(duì)研究，這在一定程度上制約了建筑斷代、風(fēng)格演變以及建筑形制領(lǐng)域的成果涌現(xiàn)與潛力挖掘。信息時(shí)代下，基于實(shí)景再現(xiàn)的敦煌壁畫建筑研究可實(shí)現(xiàn)建筑形態(tài)、空間結(jié)構(gòu)的科學(xué)、細(xì)致分析，大大推動(dòng)以敦煌壁畫建筑為素材的建筑史學(xué)研究進(jìn)程。

2.建筑設(shè)計(jì)實(shí)踐活動(dòng)方面。歷史建筑的復(fù)原設(shè)計(jì)是一項(xiàng)基于建筑史理論知識(shí)的綜合性建筑實(shí)踐活動(dòng)。其依據(jù)往往依賴于古代建筑畫作、古籍文獻(xiàn)記錄、古代營造工法以及參照同時(shí)期建筑遺跡等，而其中建筑畫是十分珍貴的參考資料。敦煌壁畫中的建筑畫包括了建筑布局、形制、結(jié)構(gòu)、材料和裝飾等多個(gè)部分，涵蓋了復(fù)原過程的所有內(nèi)容，是一個(gè)直觀的復(fù)原參照“圖樣集”。通過對(duì)敦煌壁畫中建筑物的數(shù)字化再現(xiàn)與重構(gòu)來指導(dǎo)古建筑的復(fù)原設(shè)計(jì)并利用虛擬模型的三維信息量化比對(duì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，具有現(xiàn)實(shí)實(shí)踐意義。除此之外，敦煌壁畫中含有的豐富圖像意向，借助數(shù)字技術(shù)解開其中的奧秘，啟發(fā)現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)，豐富建筑創(chuàng)作來源，也是一項(xiàng)新的內(nèi)容。

3.建筑技藝研究方面。敦煌壁畫中的建筑圖像在反映大千建筑形象之余，也透出古代構(gòu)造工藝之精巧，中國建筑之大美。中國古代建筑以木構(gòu)架為主，其藝術(shù)特性是木結(jié)構(gòu)建造風(fēng)格的集中呈現(xiàn)，也是技術(shù)工藝的直接體現(xiàn)，這種技術(shù)與藝術(shù)的統(tǒng)一性在敦煌壁畫建筑中隨處可尋。如通壁經(jīng)變畫中的宮殿樓閣、水榭亭臺(tái)，其細(xì)節(jié)處梁、柱、枋及斗拱等大木作的合理比例與穿插關(guān)系，便折射出點(diǎn)、線、面的構(gòu)成之美，也體現(xiàn)了技術(shù)力與空間美的融合統(tǒng)一。然而，由于壁畫圖像在空間表現(xiàn)上的空洞與寂寥，使得基于壁畫圖像的建筑技藝研究在建筑體量及細(xì)部研究上后勁不足、層次單一。數(shù)字化再現(xiàn)與重構(gòu)通過數(shù)字技術(shù)的集成應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)二維建筑圖像到三維建筑空間的精細(xì)化展示與數(shù)據(jù)集成，有助于研究內(nèi)涵的挖掘與層次的細(xì)化。

建筑史斷代(1)建筑風(fēng)格演變(1)建筑形制(1)建筑木構(gòu)體系(1)建筑復(fù)原設(shè)計(jì)(2)建筑創(chuàng)作(2)建筑技藝(3)提高效率√√√√內(nèi)容更新√√√√深化層次√√√

表2新語境下敦煌壁畫建筑研究價(jià)值分析圖

綜上所述，基于數(shù)字化再現(xiàn)與重構(gòu)的敦煌壁畫建筑研究，在內(nèi)容上、方式上以及學(xué)術(shù)應(yīng)用上都帶來一些新的價(jià)值。借助數(shù)字化集成技術(shù)，其在推動(dòng)建筑史學(xué)研究進(jìn)程，開拓建筑實(shí)踐新領(lǐng)域，深化建筑技藝研究內(nèi)涵，豐富建筑學(xué)學(xué)科園地等方面將發(fā)揮一定效力(表2)，且孕育著一種新的科學(xué)化研究范式。

四、結(jié)論與展望

中國是一個(gè)歷史悠久的文明古國，很多建筑文化遺產(chǎn)在漫長的歷史歲月中逐漸消失，后人無法身臨其境感覺其輝煌，只能在畫卷、詩歌、古文和歷史資料中品味其雄威恢宏。敦煌壁畫建筑就是典型代表，45000多平米敦煌壁畫中所繪的建筑形象資料數(shù)以萬計(jì)，時(shí)間跨度前后近千年，涉及的建筑類型也極為豐富，卻都只能止步于大腦的理解與想象中。基于此，本研究提出數(shù)字化再現(xiàn)與重構(gòu)的研究新視角，探索敦煌壁畫建筑視覺時(shí)空表達(dá)新媒介，在深化數(shù)字技術(shù)發(fā)展中，逐步建立壁畫建筑技術(shù)應(yīng)用體系，豐富建筑遺產(chǎn)保護(hù)傳承的方法范式。同時(shí)，敦煌壁畫建筑數(shù)字化再現(xiàn)與重構(gòu)研究是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與歷史建筑文化的一次交融碰撞，將促使信息科學(xué)、文物科學(xué)與建筑科學(xué)的交叉融合，催生新的研究方向。

附記：感謝敦煌研究院對(duì)本研究的指導(dǎo)與支持！