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十亿级像素数字相机系统成功应用于敦煌莫高窟
——微软、敦煌联手开启文化遗产数字化新篇章
微软亚洲研究院
2011年8月19日

2011年8月19日,北京——今天,在“2011敦煌论坛:文化遗产与数字化国际学术研讨会”上,微软亚洲研究院院长洪小文博士向敦煌研究院捐赠了专门为敦煌莫高窟量身定制的“飞天号”十亿级像素数字相机系统。“飞天号”由硬件和软件组成,是目前世界上唯一的十亿级像素数字相机系统,可以捕捉物体的超高分辨率图像,突破性地解决了敦煌壁画和佛龛数字化拍摄过程中的众多难题,开启了微软亚洲研究院与敦煌研究院文化遗产数字化合作的新篇章。

敦煌研究院孙志军摄

享誉全球的敦煌莫高窟被联合国教科文组织列入世界遗产名录,但历经千年的岁月洗礼,敦煌莫高窟遭遇了风雨侵蚀和人为破坏,文物保护和数字化工作迫在眉睫。其中,佛龛信息的采集和图像拼接是敦煌研究院亟待解决的问题之一。作为莫高窟保存最为完好的唐代洞窟之一,第45窟无论从佛龛还是壁画角度无疑都是这一时期的巅峰之作。敦煌研究院和微软亚洲研究院在第45窟进行的实验性拍摄表明,“飞天号”能够一次性完整拍摄具有一定景深的佛龛,甚至连阴影处的几何细节也相当丰富。同时,数字相机系统缩短了佛龛、壁画的拍摄与拼接时间,大幅提高了洞窟数字化工作的效率。

“如何用创造性的方法来保护敦煌莫高窟这座佛教艺术圣殿一直是我们的工作重点,同时也让我们面临诸多挑战。”在捐赠仪式上,敦煌研究院院长樊锦诗说道:“微软亚洲研究院研发的十亿级像素数字相机系统对敦煌莫高窟壁画的数字化具有非常重要的意义。我们希望能加强与微软亚洲研究院的研究合作,借助微软的技术优势,在文化遗产数字化的采集和展示等方面取得更多成果,以此来解决文化遗产的保护与开放难题。”

微软亚洲研究院院长洪小文博士表示:“微软亚洲研究院一直关注并致力于运用创新的计算技术帮助解决重大的社会难题,而学术研究合作是我们的长期承诺。我们相信,前沿的科技研究成果能够与古老的文化完美融合,并能使人类艺术在千百年后依旧栩栩如生成为可能。我们期待未来能与敦煌研究院开展更为深入及广泛的长期合作,对社会做出有益的贡献。”

“飞天号”以微软亚洲研究院的基础研究项目十亿级像素数字相机系统为原型,能够生成分辨率高达13亿像素的高质量图像,对比度高于1:3,000,000,可用于文物的高精度数字化采集。软硬件结合的配置,使数字相机系统能通过自身软件来加强硬件优势,提高了敦煌石窟数字化的工作效率。软件的自动拼接功能可以将拍摄好的图片智能高效地自动拼接完成,而焦点合成技术可以高精度地捕捉几何立体细节,这是其他同类相机无法做到的。此外,“飞天号”的所有拍摄工作都可以在传统灯光条件下进行,它的俯仰功能还满足了对洞窟进行全方位拍摄的灵活性要求。

敦煌研究院与微软亚洲研究院的合作开始于2009年6月在敦煌召开的“数字遗产研讨会”。会上,敦煌研究院的研究员对微软亚洲研究院展示的十亿级像素相机系统Gigapixel Camera产生了浓厚的兴趣。2010年4月,双方在莫高窟第46窟和第420窟合作进行实验性拍摄,成果喜人。同年8月至2011年4月,双方研究员共同组建研发团队,完成相机软硬件的组装和测试,并对相关人员进行培训。5月,研发团队在莫高窟第45窟进行实验性拍摄,为今后开展正式的拍摄工作奠定了良好基础。未来,双方还计划将合作延伸到文化遗产的数字化展示等方面。

微软亚洲研究院与敦煌研究院的合作是微软亚洲研究院文化遗产数字化研究项目(eHeritage)的重要组成部分。该项目于2008年7月启动,迄今为止,微软亚洲研究院已经与亚太地区多个文化遗产保护与教育的专业机构,在文化遗产监测、数字化保护与教育等多方面开展了诸多有益的尝试、交流与合作。该研究计划目前已资助了来自亚太地区高校及研究机构的18个文化遗产数字化项目。

敦煌研究院简介

敦煌研究院的前身是1944年成立的国立敦煌艺术研究所,1950年更名为敦煌文物研究所,1984年扩建为敦煌研究院,是国家设立保护、管理敦煌莫高窟、西千佛洞和瓜州榆林窟的专门机构。下设保护研究所、美术研究所、考古研究所、文献研究所、民族宗教文化研究所、《敦煌研究》编辑部、数字中心、信息资料中心、陈列中心、保卫处、接待部等业务部门。六十年来,敦煌研究院始终遵循“保护、研究、弘扬”的工作方针,经过几代人的艰苦创业,已发展成国内外具有规模和影响的遗址博物馆和敦煌学研究的最大实体。

敦煌研究院是国际岩石力学学会古遗址保护专业委员会、中国岩石力学与工程学会古遗址保护与加固专业委员会、中国文物保护技术协会古代壁画与土遗址保护专业委员会的挂靠单位。也是国家古代壁画保护工程技术研究中心、古代壁画保护国家文物局重点科研基地、甘肃省古代壁画与土遗址保护工程技术研究中心的依托单位。

欢迎访问:敦煌研究院网站http://www.dha.ac.cn

“飞天号”介绍

“飞天号”是在微软亚洲研究院十亿级像素数字相机系统原型基础上针对敦煌莫高窟复杂洞窟而进行二次研发后的成果。它大幅度提高了洞窟内壁画拍摄的效率,满足了对佛龛、壁画等文物颜色、几何细节等高精度数字采集的要求。软硬件结合的配置,使“飞天号”能通过自身软件来加强硬件优势,提高了性价比也降低了拍摄难度,文物工作者在设定好被拍摄物体后, “飞天号”软件系统便可以精确自动地控制数字相机完成指定拍摄。 软件的自动拼接功能可以将拍摄好的图像智能高效地拼接完成。使用“飞天号” 数字相机系统只需几个小时就可以完成一个中型佛龛的采集工作,而完成一张3*3平方米壁画的采集工作仅需要十几分钟。由此可见,“飞天号”系统无疑在很大程度上减轻了敦煌研究院文物工作者的工作量。

该相机另外一大特色是利用焦点合成技术来高精度地捕捉被拍摄物的立体细节,这个功能是其他同类相机无法做到的。当拍摄具有复杂景深变化的斜披、洞顶和佛龛时,“飞天号”能够自动计算景深,分次拍摄多张同一场景但焦点不同的图像,然后将所有的图像合成,使得同一场景下的每尊塑像、每处壁画都呈现焦点清晰的影像,阴影区域也保留了丰富的细节。这对敦煌莫高窟的数字档案前期拍摄是一个突破,把过去无法拍摄高分辨率的佛龛变成了可能,使得洞窟的数字档案实现了绘塑完整的统一空间。同时“飞天号”的所有拍摄工作都可在传统灯光条件下进行,它的俯仰功能还满足了洞窟拍摄的灵活性要求。量身打造的“飞天号”可谓是一应俱全。