敦煌石窟是一座已有1600年历史的艺术宝库。为了保护且延长敦煌石窟的寿命，现今石窟的开放时间是有限制的，有些重点石窟甚至不会开放给一般民众参观。为了让更多人能够有机会欣赏敦煌石窟之美，台大与中研院的研究团队结合敦煌研究院的研究人员，共同展开VR内容研制计划。此VR作品除了让大家能以虚拟逼真的方式探索莫高窟第61窟，也透过数字复原技术去重建那些受损的壁画与塑像，让大家得以使用「复原探照灯」去观赏那些重建后栩栩如生的壁画与塑像。例如，莫高窟第61窟之中，中央坛上目前已毁损不复存在的文殊菩萨塑像群，即可透过数字复原技术重现于虚拟石窟中。此外，在探索虚拟石窟时，亦可启动西壁的〈五台山图〉壁画与北壁的〈华严经变〉壁画之动画解说，以深入了解壁画背后的故事。

随着工作人员指尖的滑动，敦煌美轮美奂的石窟在显示屏上轻快地展开。高大的释迦牟尼坐像，沉静的面容和安详的姿态栩栩如生，敦煌盛期艺术创作的勃勃生机扑面而来。鼠标缓缓移动，沿顺时针方向走到佛像的侧面，然后从像后窄窄的空间穿过，佛像背部以及被其遮挡的洞窟壁画，都在明亮的光线中一览无余。视线移动到洞窟顶部，十多米高的洞顶多组壁画一幅幅呈现出来，绚烂多姿。通过鼠标和键盘的操作，一组壁画被连续放大，原本不太清楚的飞天局部细节一一呈现。

随着鼠标的移动，四壁上的壁画如同一张平铺的卷轴渐次延伸。如果不是工作人员提醒，记者也不会发现已经沿着洞窟转了一圈，因为根本没有看到墙与墙之间的转接处。工作人员解释说，虚拟现实的技术在实际运用中可以造成丰富的效果，比如这种将墙壁“拉平”的方式，就让观众便于理解一个洞窟中四面壁画故事的情节发展和气氛酝酿。对于专业人士来说，也可以将三维的空间简化为二维的平面，便于研究和从整体层面上把握。

敦煌，进入数字虚拟时代。

“虚拟莫高窟”的建设是“敦煌莫高窟保护利用工程”的重要部分——计划总投资2.61亿元的这一工程由保护利用设施、崖体加固和栈道改造、风沙防护及安全防护等四个部分组成。用敦煌研究院院长樊锦诗的话说，这是“莫高窟文物保护史上规模最大、涉及面最广的一项综合性保护工程”——也是普通观众最能够亲身接触和体会的部分。

记者了解到，莫高窟游客服务中心建筑面积为1.18万平方米，包括游客接待大厅、数字陈列厅、数字影院、球幕影院等。根据敦煌研究院科研处处长、学术委员会秘书长张先堂研究员的介绍，它是一座极其富有想象力、而且充分考虑了环境影响的建筑，不规则的外形“就好像戈壁中自然形成的流沙那样”。而其中采用大尺寸球幕电影的方式来展现莫高窟洞窟的方式，在国内的博物馆中也是首创的。位于314国道南侧、太阳村东500米处的服务中心距离莫高窟石窟群约有15公里。建成后将成为未来观众造访莫高窟时的第一个“前进基地”。工程计划在2011年完工。

服务中心最核心的内容，无疑是“虚拟莫高窟”。专家介绍，通过数字展示技术，游客可以“身临其境、细致入微”地观看洞窟建筑、彩塑和壁画，还将“在这个中心全面了解敦煌莫高窟乃至整个敦煌的历史文化背景”。

游客服务中心的建成，将使敦煌研究院多年来积累的众多“数字洞窟”首次在公众面前得到系统的展示。

在敦煌研究院的数字中心，记者现场观看了“数字洞窟”的演示。动画片般的生动画面，使人身临其境。特别是由于采用了360度全景式模拟的方式，让平常游客参观时无法欣赏到的部位，比如佛像的背部，以及洞窟的后壁，都可以清楚地看到。而通过不同方式的操作，还可以选择将四壁上的壁画“拉平”，仿若观看一张平铺着的古画，令人能更好地理解这些连续绘制的壁画的故事结构和艺术布局。数字中心技术人员俞天秀告诉记者，呈现在电脑屏幕上的“数字洞窟”的精度达到了150dpi的水平，可以令观众在欣赏全景的同时，也能对一些细节进行较为仔细的观察。

上万张照片“拼接”一个洞窟

“数字洞窟”是敦煌研究院与美国梅隆基金会、美国西北大学共同开展的“数字化敦煌壁画合作研究”的成果。项目完成了莫高窟及榆林窟22个洞窟的数字图像，虚拟漫游洞窟5个。

虽然与传统的手绘方法相比，基于照相和计算机技术的洞窟还原技术在速度上有了很大提高，但要高水平地完成一个洞窟的虚拟，仍是一项费时费力的工作。俞天秀说，虚拟工作分为平面技术和虚拟现实两个阶段。首先要借助高素质的器材取得精度极高的照片，进行处理后再在电脑上拼接，以控制镜头造成的畸变，并进行精度、光线、色彩还原等一系列调整，之后还要将完成后的图片按洞窟的样式拼嵌，形成一个完整的“洞窟”。

对洞窟的拍摄并非一个部分只拍一张照片，而是根据洞窟形制选取不同的节点拍摄。每个节点分为60度，45度，0度，-45度，-60度五圈场景组成。拍摄时的节点位置，就是游览者的位置，游客可以在不同位置，向不同的方向看，也可以放大某个局部仔细研究。由于采用仿自然光的灯光效果，所以游客在观看时光线十分柔和，基本与自然光线下的观看效果是一样的。

张先堂介绍，在洞窟中的拍摄是相当困难的。因为洞窟中满墙都是壁画，器材和支架等辅助设备很难展开，特别在佛像背面等狭小的空间内更是如此。而如果使用过广的镜头，形成的畸变又难以消除。因此往往是仅仅制定拍摄方案和架好机位，就需要花去许多时间。而且拍摄的数量相当巨大，一个洞窟动辄万张以上。

另一个难题是，莫高窟除了相对平整的洞壁之外，佛像、佛龛等部分多为不规则的形体。这种“非完全平面”的还原更加困难。比如760窟的一根柱子，就拍摄了90张照片。此外，在全景式还原洞窟时，还要考虑对于一些出现了破损、褪色的部位如何还原的问题。

虽然“不必在黑暗中欣赏壁画”的确令人向往，但对着屏幕和“身临其境”的感觉毕竟大不相同，敦煌研究院说，数字洞窟主要是为了保护洞窟，以及让游客获得更多的旅行附加值，不会影响洞窟实体开放。

未来游客在赴莫高窟参观时，首先会在游客服务中心的虚拟漫游厅观看典型洞窟的展示，再由专业导游带领参观实体洞窟。在虚拟漫游厅中观众能身临其境、细致入微地观看洞窟建筑、彩塑和壁画，还可以利用多媒体展示，满足多种参观需求，获取敦煌文化信息。

敦煌莫高窟自20世纪70年代末开放以来，已接待国内外80多个国家和地区的游客600多万人次。但在敦煌文化成为国际热潮的同时，遗产保护与开发利用之间的矛盾也日趋尖锐。敦煌研究院保护研究所副研究员樊再轩从事壁画保护和修复工作多年，他表示，保护工作面临的巨大挑战就是洞窟病害的多样性和复杂性以及数百个洞窟的庞大保护任务，目前迫切需要建立一套科学的方法和规范的程序，研究出恰当的保护措施。

在一个精美的洞窟中，导览员指着墙壁上一尊菩萨像的面颊说：这个地方在十年前还能清晰看到腮红的痕迹，但现在已经看不见了。主要原因就是参观者数量太多，频繁照明。目前敦煌研究院正在同北京大学合作，试验在洞窟中采用冷光源照明，以降低光照对壁画的影响。但从文物保护的角度而言，“少看”仍然是最佳的方式。除此之外，进入洞窟的游客呼吸产生的气体，对洞窟也不断造成着微量的破坏。

敦煌研究院美术研究所所长助理马强表示，传统的洞窟复原方式是手绘，但对绘制者要求很高——通常要学习5年以上才能独立临摹，而且速度很慢。从上世纪40年代开始的60多年中，几代敦煌人完整临摹的洞窟只有14个。而莫高窟有735个洞窟，4.5万平方米的壁画，2000余尊彩塑和唐宋时期的5座木构窟檐建筑，工作量极其浩大。而采用数字化的方式，从还原和保存的角度来讲是有利的。而借助高精度的数字化图片进行手绘临摹，更加方便，也更有利于保护文物。

院方表示，采取“虚拟洞窟+实体洞窟”的方式，可以把“洞窟内”与“洞窟外”结合起来，在分散游客，减少游客在洞窟内的逗留时间的同时，使游客获得比传统参观方式更多、更清晰的信息，达到双赢。

提起敦煌，人们总是容易把它和莫高窟等同起来。实际上，除了莫高窟之外，敦煌境内还包括规模不小的榆林窟，以及阳关、玉门关、河仓城、汉长城，以及数量众多的汉代烽燧等遗址。因此敦煌文物保护的技术并非只停留在“虚拟洞窟”的层面。目前对敦煌及周边文物点积累起来的文字、图片和录像资料的数字化整理工作也在展开，已经完成了榆林窟43个洞窟的模拟录像资料的数字化转换，并对1989年拍摄的莫高窟模拟录像进行了数字信号转换，完成了23个洞窟、30盘模拟录像带数字化处理，完成了对新疆克孜尔石窟第38窟的数字摄影以及后期图像拼接等项目。更重要的是，根据一项国际合作项目，文物专家和技术人员们正在对散落在世界各地的敦煌卷子、写经等进行数字化，试图将它们与敦煌壁画和洞窟组合成为一个整体，以形成真正意义上的“数字敦煌”。

张先堂介绍，作为中国最早从事壁画保护的科研机构。敦煌研究院的保护研究对象近20多年来已从敦煌石窟扩展到国内其他石窟和土建筑遗址。不过与实体文物的加固和抢救相比，公众对“虚拟文物”的要求似乎更加迫切。在河仓城下的疏勒河旁边，记者遇到了背包游客程亮。在他看来，中国国土广大，景点之间相隔甚远，如果能用3D手段对这些文物点进行数字化处理，当然是再好不过。不过他担心观看虚拟景点是否需要大笔的费用。

在敦煌研究院和梅隆基金会的合作之后，梅隆方面已经在国际上实现了艺术数据库的“梅隆国际敦煌档案”，在世界范围内为“广大教育与文化研究机构的教师、学生和学者提供高质量的数字图像”，但使用时需要收取较高的费用。而作为合作方的敦煌方面，虽然手头也掌握着大量的数字化资料，但有关人员告诉记者，目前敦煌的“数字洞窟”仍然只是考虑在游客服务中心使用，短期应当还不会通过互联网大规模发布。其中一个重要原因就是为了防止盗版。看来，普通人要想在家中的电脑上进行一趟“敦煌之旅”，还有待时日。

从电脑上看的“虚拟洞窟”，光线明亮，与真实的洞窟景象大不相同。记者在参观莫高窟时，都发现里面没有一丝灯光。只在有人参观时，导览人员才会用微弱的小手电照亮一小块墙面，整体艺术效果大打折扣。

利用虚拟洞窟技术，还可以让一些抽象的解说变得浅显易懂。比如在电脑上可以看到，佛像的身体都是微微前倾的，这是考虑到观者的视角在下方，微微前倾的造型，令佛像与观者的视线可以直接交流。这些古代艺术家的匠心，如果单靠口头解说，并不容易弄明白。在虚拟洞窟中，观众可以从佛像眼部的位置下望，体会古代造像者们希望营造出的庄重神圣的视觉效果和心灵感受。

而在“数字化”的同时，敦煌壁画的实体保护也并未止步。在研究院的保护中心，记者看到了大量色彩不一、半个巴掌大小的彩色石饼、泥饼。专家介绍这是“试饼”——模拟不同质地的岩壁，放在可以调节温度湿度的环境中加速变化，观察试饼表面得出观测结果，用来比照壁画随时间和环境而发生的变化，为保护提供依据。

感谢敦煌研究院美术研究所所长侯黎明对本文的帮助。

链接阅读：文物“虚拟现实”

“虚拟现实”如今已经是世界上最领先的文物保护和展示技术之一。在国内除了敦煌之外，北京故宫、西安兵马俑、龙门石窟、麦积山石窟、响堂山石窟等地也都进行了数字化的探索。其应用范围涵盖了建筑、书画、陶瓷、青铜器、金银器、木器等多种文物品类。而在国际上，“虚拟现实”的技术正朝着更加强调参与性和体验感的层面发展。例如微软印度研究院为印度坦米尔纳德的斯里兰加帕南Sri Andal寺庙建立的虚拟旅行样本，其软件整合了photosynth和HDView技术，综合了音频、视频和逐步解说向导，开创了“虚拟旅行交互式探险”模式，为使用者提供了一种全新的体验。而在一些项目中，机器人技术已经开始得到应用，以取得更加精确和细致的数据样本。