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文化遗产数字化: 绽放“遗失的美好”
作者 微软研究院
2009年4月22日

译自微软研究院Rob Knies的文章“Beijing Lab’s New Initiative: eHeritage”

达芬奇和布鲁涅列斯基作为意大利文艺复兴的先驱被载入史册。达芬奇不仅为我们留下了像《蒙娜丽莎的微笑》、《最后的晚餐》这样杰出的绘画作品,更在数学、工程学、解剖学、植物学上有卓越贡献。而布鲁涅列斯基,不仅创造出了弗洛伦萨圣玛丽亚花教堂的圆鼓状穹顶这样的工程奇迹,他也提出了直线透视原理,带来了15世纪绘画界的革新。

600年后,像达芬奇这样对艺术和科学都精通的全才显得非常罕见,但宋罗兰正用她自己独特的方式,促进着不同学科间的融合,维护着宝贵的世界财富。

宋罗兰,微软亚洲研究院的高校关系总监,与研究院常务副院长郭百宁一起带头呼吁一个名为eHeritage的数字文化遗产保护项目,试图通过使用计算机技术帮助亚太地区学术团体保护濒临毁灭和状况恣意恶化的亚洲文化遗产。从这个意义上说,她正尝试让已经分离几个世纪的科学和艺术重新结合在一起。

宋罗兰说,“过去,科学和艺术不分家,但随着劳动力分工越来越细致,它们也被分成了不同的领域。我们认为,通过新的计算机技术,我们能将这两大领域重新结合在一起,促成它们的再次融合。”

郭百宁发动所负责研究领域的力量为这个项目提供技术支持,同时得到了网络图像组徐迎庆、童欣研究员,视觉计算组松下康之(Yasuyuki Matsushita)、Moshe Ben-Ezra研究员的支持。这个团队为微软亚洲研究院奠定了在计算机图形学、计算机视觉、网络多媒体等领域在学界的先驱地位。

Eheritage项目通过与学术界的合作,致力于推动全球范围内的多学科研究。其研究领域和项目主要包括:

· 通过不断的突破创新,利用来自微软亚洲研究院的最新最好的工具和技术解决具有重大影响的社会问题。

· 作为一位表现活跃与可信赖的合作伙伴,微软亚洲研究院与许多世界一流的大学和研究机构相互协作,一起解决计算机工业和学术领域的相关问题。

· 创造条件让微软研究院和微软公司最顶级的开拓者们与各个领域的研究人员、工程师、IT专家们一起积极合作,探索计算机业的未来。 微软亚洲研究院在2008年11月庆祝了建院10周年,在这辉煌的十年里,微软亚洲研究院在世界顶级会议和期刊上展示了其卓越的研究实力。但是作为世界一流的研究机构,它的贡献不仅仅局限于自然科学领域,而是开始寻找机会在更大范围内通过技术为社会发展做出贡献。

在2007年5月的联合国教科文组织亚太地区世界遗产保护大会上,微软亚洲研究院高校关系总监宋罗兰女士曾表示,“大约2年前,我们开始考虑深化我们的工作,特别是在文化和历史方面,不仅仅支持某个国际研究项目的进展,也把它们作为我们的区域工作的主题项目之一,与世界学术界展开合作。”

“去年,我们在亚洲包括中国,赞助了很多项目。当前,虽然经济和文化越来越全球化,每个国家或文化仍尽力表现其多样性。我们的Eheritage项目将为亚洲国家提供机会来展示他们的文化和遗产。这就是我们的独到之处。”

Eheritage计划和支持的项目可分为以下三大块:

· 使用网络传感器、数据库、设备和观察来收集数据。

· 通过数据建模、恢复、注释和搜索进行数据处理和可视化。

· 使用数字博物馆和虚拟现实进行数据保存。

微软亚洲研究院计划与研究伙伴们一起,运用最新技术,促进文化和自然遗产的研究、解读、传播。

宋罗兰说,“我们的目标有两个,第一,尽可能将研究院的成果运用在文化和自然遗产领域,那样我们的研究就不仅有学术价值,更能对亚洲乃至全世界产生深刻的社会影响;第二,只有我们自己的努力是远远不够的,我们需要通过与学术界的伙伴们合作来扩大影响。我们可以通过资助相关领域的项目来推进这些合作,另外,我们也可以建立关于这个主题的组织,或许,很多年后,我们能聚集在一起,展示计算机技术如何帮助人类保存和传承文化。可以想象,那一定会产生更大的影响。”

2008年8月,微软亚洲研究院在北京首次开展了Eheritage专题讨论会,包括中国、日本、韩国、新加坡和澳大利亚在内的共有来自23个大学和研究机构的40名与会者参加,分享他们最新的研究成果。

宋罗兰说:“这是我们第一次组织这种专题讨论会。与会者都是来自计算机领域和相关领域的专家,比北京故宫博物院和台北故宫博物院都有专家参会。”

来自日本大学工业科学协会的教授Katsushi Ikeuchi,台湾故宫博物院信息管理中心的负责人James Quo-Ping Lin和郭百宁做了主题发言。

Ikeuchi曾是卡耐基梅隆大学的知名计算机视觉方向教授,与Eheritage项目合作非常紧密。

“他的数字化工作在柬埔寨是知名度很高的”宋罗兰说。“Ikeuchi教授是我们这次数字文化遗产eHeritage活动的顾问,从开始策划到着手进行,他与我们一起工作,指导了这次活动。他是这次活动的关键人物。”

这次研讨会的目标是为学科间合作创建一个多样化的群体,参与者们有着不同的职业背景,包括计算机科学和博物馆专家。很显然这次活动非常成功。

“因为这次区域项目的开展,”宋罗兰说,“兼任中国教育部副部长的联合国教科文组织官员张新生(音译),给了我们在这一地区的工作作了很积极的评价。” 实际上,张在联合国教科文组织北京会议上推荐了数字文化遗产项目(eHeritage)。当他颁发特殊贡献奖给微软亚洲研究院的时候,他特别强调了微软亚洲研究院院长洪小文和一个展示在中国国家年会上的eHeritage项目。

“即使是这样,我们也才刚刚开始这个项目”宋罗兰说:“它的价值还仅仅体现在区域内。”

清明上河图已经被数字化存储并被列为一项数字文化遗产贡献。“我们的兄弟研究院,微软印度研究院也在Vidya Natampally的指导下作了一项叫做Digital Heritage的项目。”宋继续说:“我们计划6月在敦煌举办第二次eHeritage研讨会,并会邀请Vidya和来自微软雷蒙德研究院下一代多媒体组的Curtis Wong参加。 我们希望通过微软多个地区的研究院的加入,可以使我们的技术应用于更多的相关研究中,实现我们的承诺,维护和促进世界遗产保护。” 一个与故宫博物院合作的项目已经在进行之中。该项目用数字化的方法来诠释一副众所周知的北宋画家张择端的名画“清明上河图”。另一个项目是与台湾大学和台北国立故宫博物院合作,使博物馆观众能够重新看到已经风化的3000多年前周朝祭祀青铜器毛公鼎的原貌。

几个不同的图形项目吸引了大家的注意,使得微软亚洲研究院互联网图形组获得了世界级的声誉。

有一个项目叫做“Appearance Manifolds”(外观流),从一幅图画采集数据重现已风化的真实物体。并且还可以提供风化前的原貌。这个技术可以从古老物件的现貌推断并且展现不同位置不同的风化结果,保证了数字化恢复艺术遗产的实现。

第二个是逆扩散方程,建立一个光传播的半透明物体模型。就像贵重的中国艺术品被密封在博物馆展示窗口里的玉器,这样就阻碍了人们从各个角度观看和自由互动。

童欣开发出了一种前所未有的使屏幕演示变得逼真,半透明图像的玉器和光线来支持触控式的互动和全角度观看的技术。

“这个项目的效果吸引了台湾国立故宫博物院的关注,”宋罗兰说。“他们有兴趣将这一技术应用在博物馆艺术品数字化工程中。”

而且博物馆还关注于研究院的gigapixel图像技术。博物馆可以利用高分辨率的数码相机进行存档、管理和对古书画和图纸的研究。 “用这个价格合理的相机”宋罗兰说,“可以拍出博物馆级高质量的照片,展现高保真的艺术品。”

Ben-Ezra以适当的成本制造出了一个可以拍摄gigapixel照片的相机,保证了照片的连续性与角度还提供大于1600兆的像素。

这个照相机可以拍摄出超过目前商用高分辨率数码相机拍出信息存储量10倍以上的照片,有着高于人眼6倍的图像生成能力。

这个项目对图像的注释部分旨在以提供实用的标签、多媒体和超链接,以及潜在的相关广告来提高浏览体验。

微软亚洲研究院还赞助了以下几个相关项目:

3D水墨画游戏场景

这是一项与北京电影学院在微软数字动画和动画试验室合作的项目。该项目的目的是联合动画艺术家与计算机科学家,应用微软亚洲研究院的技术,以动画的形式来展现中国传统水墨画。将其应用到游戏的绘制上,提高游戏质量。

“使用计算机技术来模拟中国传统水墨画不简单,”宋罗兰说。“与北京电影学院这个合作项目使用动画技术在游戏中描绘出了美丽的鸟儿,荷花还有鱼塘。虽然我不是游戏玩家,但我被游戏中使用现代可以来模拟中国传统水墨画动画所感动。”

对传统绘画技术的分析保证了实时绘制显示和重绘,这样就使得玩家们沉浸在游戏中创造出的中华传统文化意境中。

“我们希望能模拟出3-D动态效果,”宋罗兰说。“这非常的新颖,非常有趣。”

数字奥林匹克博物馆

这个项目是与北京航空航天大学合作的,目的是为了利用先进的计算机技术使用户体验到中国传统体育运动。

随着2008年8月,第29届奥林匹克运动会在北京的举行,这个项目组的成员们在探讨着如何更新历届奥运会中田径运动的数据记录。

“我们集成了几个技术到这个项目中,”高效关系组的项目经理马歆说,“这个数字奥林匹克博物馆利用数字媒体、动作、捉,用户界面设计和其他技术,向学生示亚洲奥运会的样子。”

这个项目引人入胜。一篇名为“3D模型,编码与数字化博物馆的保护”(3D Modeling, Codec and Protection in Digital Museum)作者Yue Qi, Su Cai, 与北京航空航天大学的Shen Yang,讨论一项中国古老运动“蹴鞠”:两队12-16名选手竞争来把“鞠”(一个填满了羽毛的皮革球)踢入场地两端月牙形球门中。

如果这听起来耳熟,那一点也不奇怪。这项运动出现在中国古代战国时期(公元前476-221),被认为是现代足球协会,美国的国际足球联合会的祖先,该组织负责组织和管理世界杯。

这个数字奥林匹克博物馆的另一个功能是利用往届奥运会视频和资料,为人们展示中国古代体育运动。

中国古代的五禽戏是由模仿五种动物:虎、鹿、熊、猿和鸟的动作组成。这项运动是中国古代著名神医华佗在公元二世纪发明的。使用数码相机来接收参与者的动作,只有他们达到了相应的动作标准后,符合要求的参与者才可以继续进行其他的动作。

数字巴戎寺项目

建筑于12世纪的巴戎寺,是著名的吴哥窟遗址的一部分。用一厘米分辨率为它制作一个数字化模型是研究员们的一个非常大的挑战。微软公司Microsoft ®提供了Windows ®基础组,大大减少了处理这些庞大图像数据花费的时间。
这项工作的关键在努力的创造出这一宏伟建筑结构的建模算法。

一座亚洲的桥梁

所有这些项目都属于高校关系组的工作范围。高校关系组是架设在微软研究院和亚太地区高校之间的桥梁,促进学术生态系统的发展。

“通过eHeritage这个项目,”宋说,“我们发挥了另一个桥梁的作用,连接了技术和艺术。我们利用自己的在学术界的影响力和号召力,与广大院校师生的保持着密切的联系。这是用另一种方式来证明,一方无法实现的任务,通过我们的合作就可以实现。”

“我也认为这是通过高校关系部来表明微软公司帮助保护保存文化遗产的社会责任。我们在其他领域越来越全球化的同时,这种无形资产需要加以保留。”

宋罗兰的团队将继续与亚太地区学术界、政府,以及联合国教科文组织密切合作。今年秋季,微软亚洲研究院还将在日本京都国际视觉计算大会期间举办一个数字文化遗产的研讨会。对于数字遗产所付出的努力被列入微软亚洲研究院这些年的重大工作中。

但它对于参与的研究人员来讲还是很特别。因为微软雷蒙德研究院与微软剑桥研究院的研究组在研究院外的微软总公司副总裁,Tony Hey的领导下进行着不同的数字化科学(eScience)项目研究,宋罗兰希望eHeritage项目也可以做出相应的贡献。

“我认为这是相辅相成的,”她说,“从亚洲开始把eHeritage项目发展成为一个全球性的项目。这将是一幅完整的美丽的图景,来展示微软技术为社会做出的贡献。”