程 鵬

福建藝術(shù)職業(yè)學(xué)院，福建 福州 350100

0 前言

德紹Peter&Paul教堂坐落于德國薩克森-安哈爾特州德紹市，是一座磚木結(jié)構(gòu)的新哥特式教堂，由牧師Franz Küstner根據(jù)科隆大教堂建筑師Vinzenz Statz的設(shè)計于1854—1858年主持建造?？⒐ず螅驗轭A(yù)算原因，未對教堂內(nèi)部立面做任何裝飾。教堂于1904—1930年進行了多次不同規(guī)模的擴建和改造，在內(nèi)部的墻面上也增添了華麗的彩繪。教堂在二戰(zhàn)后期遭受了嚴重的損壞，穹頂完全損毀，二層大部分坍塌，僅有鐘樓得以完好保存。1967—1968年，政府對教堂的建筑結(jié)構(gòu)進行了全面的修復(fù)，并以現(xiàn)代主義風(fēng)格重新裝飾了教堂內(nèi)部空間。

1 教堂墻面彩繪未被修復(fù)的原因

（1）歷史原因。首先，在1967年教堂開始修復(fù)時，現(xiàn)代主義風(fēng)格成為當(dāng)?shù)貙徝乐髁?；其次?964年簽署的《威尼斯憲章》的第九項和第十二項明確指出保護建筑遺產(chǎn)真實性的重要性，強調(diào)了在建筑遺產(chǎn)的修復(fù)過程中必須區(qū)分其原始部分和缺失補足部分。

（2）當(dāng)代原因。自建成以來，經(jīng)過多次歷史變遷，關(guān)于Peter&Paul教堂墻面彩繪的現(xiàn)存資料極少。時至今日，教堂現(xiàn)有的現(xiàn)代主義風(fēng)格裝飾也已成為其歷史的重要見證，受到法規(guī)的嚴格保護。傳統(tǒng)的修復(fù)手段不僅難以確保修復(fù)結(jié)果的客觀性，而且會對教堂的保護現(xiàn)狀造成不利影響。

2 投影技術(shù)作為教堂墻面彩繪虛擬修復(fù)手段的可行性與優(yōu)勢

2.1 投影技術(shù)作為修復(fù)手段的可行性

如今，投影技術(shù)已經(jīng)成熟，高色域、高分辨率、高對比度的投影技術(shù)已經(jīng)在商用、民用領(lǐng)域普及。投影技術(shù)能夠?qū)⒔ㄖ臻g的構(gòu)成體作為影像呈現(xiàn)的介質(zhì)，在理想的環(huán)境下對其進行視覺重塑[1]。光雕投影技術(shù)（Projection Mapping）可確保投影位置準確，而投影融合技術(shù)（Projection Fusion）則可為復(fù)雜環(huán)境中的大面積投影提供保障。

2.2 投影技術(shù)作為修復(fù)手段的優(yōu)勢

相較于傳統(tǒng)修復(fù)手段，投影技術(shù)作為修復(fù)手段具有如下優(yōu)勢。（1）非接觸性。無論是投影技術(shù)的畫面投射還是投影設(shè)備的架設(shè)，都不會與教堂墻面產(chǎn)生實質(zhì)性接觸，不會改變教堂的現(xiàn)有狀態(tài)，安全可控。（2）可修改性和實時性。隨時可以根據(jù)需要對修復(fù)方案或是復(fù)原效果進行調(diào)整，并實時更新投射圖像的輸出內(nèi)容和方式。（3）便捷性和成本合理性。投影設(shè)備的架設(shè)步驟較為簡單，并且調(diào)試速度較快，修復(fù)內(nèi)容的調(diào)整幾乎全部可以通過計算機軟件進行處理，節(jié)約了養(yǎng)護、更新成本。（4）可交互性。數(shù)字技術(shù)的發(fā)展使文物遺產(chǎn)實現(xiàn)了從單純的陳列展覽到現(xiàn)在蘊含了多種交互方式的轉(zhuǎn)變。投影設(shè)備作為輸出終端，輸出方式或輸出內(nèi)容均可以與其他設(shè)備進行實時聯(lián)動，從而實現(xiàn)人機交互和物聯(lián)[2]。

相較于一般數(shù)字虛擬修復(fù)手段，投影技術(shù)作為修復(fù)手段具有如下優(yōu)勢。（1）直觀性?，F(xiàn)有的數(shù)字虛擬修復(fù)多是在顯示器和幻影成像臺上以三維數(shù)字模型的動畫或?qū)崟r渲染的方式呈現(xiàn)，相較于平面介質(zhì)的虛擬修復(fù)效果圖，投影技術(shù)通過畫面投射直接在真實物體表面成像，這種虛擬和真實相結(jié)合的呈現(xiàn)方式具有前者不可比擬的視覺效果和臨場真實感。（2）沉浸性。投影技術(shù)可以利用一個或多個表面來實現(xiàn)大畫面的立體視覺效果，并配合音響系統(tǒng)使多個觀看者同時具有沉浸式觀影感受[3]。

3 投影技術(shù)作為虛擬修復(fù)手段對教堂保護的意義

3.1 突破建筑遺產(chǎn)保護和恢復(fù)相矛盾的困境

在此案例中，教堂內(nèi)部的現(xiàn)代主義風(fēng)格裝飾作為其歷史遺產(chǎn)的一部分同樣需要加以保護。使用傳統(tǒng)修復(fù)手段對墻面彩繪的恢復(fù)就意味著對現(xiàn)有保護狀態(tài)的破壞。

如前文所述，投影技術(shù)以其獨特的優(yōu)勢能在不改變教堂現(xiàn)有狀態(tài)的情況下對其墻面彩繪進行虛擬復(fù)原，使教堂歷史風(fēng)貌的重現(xiàn)成為可能。同時，簡化了復(fù)原流程，節(jié)約了復(fù)原成本，且避免了傳統(tǒng)修復(fù)中因可能存在的錯誤修復(fù)導(dǎo)致的二次破壞，為建筑遺產(chǎn)的保護和修復(fù)提供了新的選擇。

3.2 解決建筑遺產(chǎn)修復(fù)中“疊壓”的學(xué)術(shù)爭論

客觀地再現(xiàn)原始場景是建筑遺產(chǎn)復(fù)原的主要目的之一，但是對于那些經(jīng)歷了多個時代的建筑遺產(chǎn)，如何在修復(fù)中取舍或協(xié)調(diào)其在多個不同時期的不同風(fēng)貌，一直都是學(xué)界的難題。

在此案例中，德紹Peter&Paul教堂在各種因素的影響下經(jīng)歷了多種裝飾風(fēng)格，這些不同風(fēng)格的裝飾皆有其歷史價值。投影技術(shù)能夠在不改變教堂現(xiàn)有狀態(tài)的情況下對其墻面彩繪進行虛擬復(fù)原，使教堂同時再現(xiàn)多個時期的不同風(fēng)貌成為可能。

3.3 保護建筑遺產(chǎn)非物質(zhì)的原真性

非物質(zhì)性的原真性在建筑遺產(chǎn)保護中主要指建筑遺產(chǎn)所處人文環(huán)境的狀態(tài)，如生活方式、宗教習(xí)俗、藝術(shù)形式、政治形態(tài)等。對于這部分內(nèi)容的保護，《威尼斯憲章》第七項略有提及，但并不明確。直到2005年，《西安宣言》才明確提出：“除了實體和視覺方面的含義之外，周邊環(huán)境還包括與自然環(huán)境之間的相互關(guān)系；所有過去和現(xiàn)在的人類社會和精神實踐、習(xí)俗、傳統(tǒng)的認知或活動、創(chuàng)造并形成了周邊環(huán)境空間的其他形式的非物質(zhì)文化遺產(chǎn)，以及當(dāng)前活躍發(fā)展的文化、社會、經(jīng)濟氛圍?！边@意味著，原真性中包含了非物質(zhì)的屬性。

德紹Peter&Paul教堂作為羅馬天主教在當(dāng)?shù)亟虆^(qū)的教區(qū)長教堂，除了舉行日常宗教儀式，還是每年重要公共節(jié)慶活動的中心之一，自落成起一直是當(dāng)?shù)厣鐣钪胁豢煞指畹闹匾M成部分。作為受保護的歷史建筑，相關(guān)政府部門禁止對教堂的現(xiàn)有狀態(tài)進行變動。教堂建筑的任何變動都需要經(jīng)過嚴格的評估和審批。因此，通過計算機的圖像處理，投影技術(shù)能夠快速且無損地重新裝飾教堂，使教堂在各種社會活動中有更強的適用性和帶入感，從而更好、更快地服務(wù)于當(dāng)代社會生活。

此外，投影技術(shù)除了可以展示教堂在不同歷史時期的風(fēng)貌，還可以將教堂實時改造成實地課堂，如通過虛擬透視的視覺效果呈現(xiàn)墻體內(nèi)的建筑結(jié)構(gòu)，通過制作專門的動畫再現(xiàn)歷史故事情景，或是結(jié)合數(shù)字交互技術(shù)使參觀者與建筑遺產(chǎn)本身進行互動。這些功能將從另一方面促進建筑遺產(chǎn)保護和傳承事業(yè)的發(fā)展。

4 投影技術(shù)作為虛擬修復(fù)手段的局限性

4.1 介質(zhì)制約

投影必須有實體結(jié)構(gòu)作為成像介質(zhì)。投影通過投影光源投射在物體表面形成漫反射成像，因而投影介質(zhì)的材質(zhì)是影響成像效果的關(guān)鍵因素之一?，F(xiàn)今最流行的LCD及DLP投影儀高效能的光學(xué)引擎已能讓影像即使投射在白墻或卡紙上也有不俗的效果表現(xiàn)。但對于投射到建筑表面的光雕投影來說，任何深色的、透明的或是經(jīng)過打磨拋光的表面都會大幅度影響成像效果，如紅磚、玻璃和釉面。

4.2 環(huán)境制約

狹窄、復(fù)雜環(huán)境中的部分物體還有可能對投影產(chǎn)生遮擋，限制投影角度，進而影響設(shè)備架設(shè)、成像效果。對于投影來說，任何環(huán)境光（包括投影光本身對投影面周圍物體的漫反射）都有可能降低影像暗位的沉黑感，或是提高影像亮位的光亮度，從而出現(xiàn)影像被淡化的現(xiàn)象，然而在環(huán)境光缺失的情況下，建筑結(jié)構(gòu)又無法得到充分的展現(xiàn)，因此把握光線之間的平衡對優(yōu)化最終成像效果尤為重要，但大型建筑光雕投影中的環(huán)境光往往難以進行人為調(diào)節(jié)。

此外，投影儀擺位、安裝方式、散熱以及對其運行環(huán)境溫度、濕度等的要求也在一定程度上限制了投影設(shè)備的實際使用范圍。

4.3 技術(shù)制約

投影的漫反射成像特質(zhì)會導(dǎo)致其無法對某些特定材質(zhì)進行精確的視覺還原。在光雕投影中，投影設(shè)備的分辨率決定著畫面細節(jié)呈現(xiàn)的上限，限制著投影影像的最小觀看距離，觀看者必須處于這個距離之外以獲得最佳視覺效果，如果過于靠近，畫面顆粒感就會大幅上升。這種情況在以實現(xiàn)擬真為目標(biāo)的影像中對感官體驗的影響最為明顯，一般情況下可以利用投影融合技術(shù)加以優(yōu)化，但需要增加設(shè)備數(shù)量，這不僅提高了成本，還有可能大幅提高設(shè)備架設(shè)難度。

4.4 潛在危害

一方面，投影光可能對一些特殊的材料產(chǎn)生傷害；另一方面，投影成像的漫反射和投影設(shè)備工作時產(chǎn)生的噪聲及熱量也有可能對文物造成影響。

5 展望

在世界范圍內(nèi)，人們對建筑遺產(chǎn)的保護和利用愈發(fā)重視，基于媒體技術(shù)的虛擬修復(fù)將成為建筑遺產(chǎn)保護的另一種重要手段。盡管目前投影虛擬復(fù)原的最終視覺呈現(xiàn)效果會受到投影環(huán)境、投影介質(zhì)等多方面因素限制，但是隨著混合現(xiàn)實（Mix Reality）和全息投影（Holographic Projection）等多種新型媒體技術(shù)的發(fā)展，將有更多的媒體技術(shù)出現(xiàn)并為建筑遺產(chǎn)的虛擬修復(fù)提供多樣化的解決方案，突破建筑遺產(chǎn)保護原有的理論爭議與技術(shù)障礙，為其保護和傳承帶來新的活力和可能。