文与理的交融：千年敦煌文化如何牵手数字化？

敦煌莫高窟不仅是中国古代文明一个璀璨的艺术宝库，也是古代丝绸之路上曾经发生过的不同文明之间对话交流的重要见证。敦煌壁画凭借其高超的艺术水平、广泛的取材范围、大气磅礴的内容构思、浓烈而又瑰丽的色彩形成了自身独特的艺术风格，成为了当之无愧的“墙壁上的图书馆”。

著名作家余秋雨更是在《文化苦旅》中写道，“看莫高窟，不是看死了一千年的标本，而是看活了一千年的生命。”敦煌莫高窟文物具有极强的艺术张力和渲染力，在全世界范围内都是独树一帜的艺术瑰宝，通过数字化技术不仅可以更加透彻地展现其独特的艺术价值和魅力，也让这历经千年的生命力越发的鲜活而生动。

图1 敦煌壁画

文化与科技融合成为文化遗产保护新趋势

在文化与科技深度融合的新时代，科学发明及创造融入了文化艺术的想象和情感，艺术创造及美的探索又注入科学技术的理性，文化与科技正通过相互渗透，走向深度融合。

随着科技日新月异的发展，文化与科技开始融合成为一种新业态，两者融合的产物也应运而生。如采用数字摄影、三维信息获取、虚拟现实、多媒体与网络等信息技术，可将与文化遗产相关的文字、图像、声音、视频及三维数据信息数字化，从而实现永久性的保存，使公众最大限度、公平地享有文化遗产。

敦煌莫高窟的数字化，一方面是为了抢救敦煌石窟珍贵的文物信息，使之得以永久真实地保存，为敦煌学研究提供准确详细的信息资料；另一方面，数字化技术可以通过制作虚拟洞窟供游客欣赏参观，在缓解石窟开放压力的同时，也为壁画保护提供了技术保障。此外，敦煌学的数字化也代表了数字化时代敦煌学发展的新趋势。

图2 敦煌球幕电影《梦幻佛宫》

“数字敦煌”让文物“永久保存、永续利用”

敦煌莫高窟现存洞窟735个，其中保存有建筑、雕塑、壁画的洞窟492个，拥有壁画4.5万平方米，彩塑2400余身。由于窟内的彩塑及壁画均由泥土、木材、麦草等材料制成，因此，随着时间的推移和参观游客的增多，莫高窟的文物保护面临巨大压力。

为了应对莫高窟不可逆转的衰退，早在20世纪80年代末，敦煌研究院就提出了“数字敦煌”的构想，通俗解释就是“给佛拍照”，即利用计算机技术和数字图像技术，实现敦煌石窟文物的永久保存、永续利用，并率先在国内文博界开展了文物的数字化工作。

2016年5月1日，“数字敦煌”资源库上线，“数字敦煌”是一项敦煌保护的虚拟工程，该工程采用虚拟现实、增强现实及交互现实技术，实现了敦煌瑰宝的数字化，打破了时间、空间的限制，满足了人们游览、欣赏、研究等需求。通过“数字敦煌”，全球各地的网友都可以360度欣赏石窟，观看石窟中跨越了北魏、西魏、北周、隋、唐等10个朝代30个洞窟壁画的高清数字图像以及有关壁画的文字介绍，并可以进行虚拟漫游体验。

2017年9月20日，“数字敦煌”资源库的英文版正式开通。截至目前，“数字敦煌”资源网的全球访问量已达千万人次。此外，采用8K高分辨率技术拍摄的球幕电影《梦幻佛宫》，更给观众带来了“人在画中游”的神奇体验，厚重的历史，静态的壁画，在电影中一下子都“活”了起来。

经过30年的不断实践，敦煌研究院不仅形成了一套科学的敦煌壁画数字化工作规范，同时也制定了文物数字化保护的标准体系。截至2020年，敦煌研究院共采集高精度洞窟数据220个，加工洞窟整窟图像156个，重建洞窟空间结构143个、彩塑三维45身、大遗址三维7处，数字化档案底片5万余张，并制作了210个洞窟的全景漫游节目，文物数字化的数据总量超过了300TB。

图3 工作人员对图像进行数据采集

数字化文物保护，道路明确、痛点明显

然而在石窟的数字化保护过程中，也存在以下几方面的挑战：

第一，文物数字化数据保存的时间长，需要海量存储且长期稳定。以壁画数字化为例，目前壁画采集分辨率为300DPI，将莫高窟4.5万平方米壁画全部数字化，再经过专业图像软件处理加工，最终莫高窟壁画数字化产生的数据将带来巨大的数据增量和长期存储需求。

第二，要在统一架构上展示海量信息，数据存储需要可持续扩容。目前，敦煌研究院的壁画数字化工作已完成高精度洞窟数据采集220个，要想在不改变系统架构的基础上，在未来实现735个现存洞窟的海量信息全部展示，需要可持续扩容的存储技术进行支持。

第三，存储扩容中缺乏统一文件管理系统，容易造成多个数据孤岛。过去敦煌莫高窟文物数字化数据的持续大量增加需要存储持续、频繁扩容，但因为缺乏统一文件管理系统，导致每扩容一次就会产生一个数据孤岛，数据管理难度大、操作复杂。

第四，数据需要主备容灾，但带宽有限。敦煌石窟作为重要的文化遗产，其文物数据在稳定性和安全性上有特殊需求，为了应对数据意外损坏和丢失的情况，需要建立主备容灾机制。而敦煌石窟与兰州的备份中心之间，当前的网络带宽难以承载海量文物数据的传输。

图4 壁画实际尺寸5m×3.3m（采用300DPI的1000多张照片拼接而成)

海量存储技术助力石窟保护，点亮数字文明

鉴于此，敦煌研究院携手华为共同探索，以寻找出更有效的数据存储及保护方案。最终，华为的OceanStor海量存储方案成为了解决痛点的关键。该方案包括主备两套系统：主存储采用15个节点提供TB级的可用容量，备用存储采用15个分布式存储节点，实现了重要数据的两地存储及永续保存。同时，该系统还可实现在多次扩容后，所有文件能够在同一个资源池中进行统一管理、统一运维及统一使用，满足了文物数据资源的保护存储、利用共享以及安全防护的各项需求。

在2020年年末举办的“全球数据存储教授论坛”上，敦煌研究院副院长苏伯民（现为敦煌研究院院长）在以《敦煌石窟科技保护与成果应用》为主题的演讲中介绍：“目前，数字敦煌项目利用计算机技术和数字图像技术，已实现了敦煌石窟文物的永久保存、永续利用，打破了时间、空间限制，满足了人们游览、欣赏及研究等需求。未来，研究院还将建设敦煌数字博物馆，用更多呈现方式来表现敦煌艺术，而这些均需底层数据提供更好的支持。为此，从2019年开始，敦煌研究院与华为等多家高科技企业合作，在文物的信息化建设，敦煌文物数字资源多样化展示方式的研究，以及智慧导览与服务等方面持续努力，探索出了一条文化与科技深度融合之路。”

从文物保护到展示呈现，再到艺术创新，对符号的提取和转译，对内容的阐释与传播，对时空的融合与再造，敦煌研究人员借助科技手段走出了一条文化弘扬与创新的实践之路。华为也将为数字敦煌的持续创新，提供最好的数据存储技术，以释放数据价值，为数字敦煌展现勃勃生机、点亮数字文明进行不懈努力。