虚拟修复技术下的唐代壁画服饰复刻
时间：2022-12-07 17:35:04 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
郑 佳，邵 媛
（西安工程大学 新媒体艺术学院，陕西 西安 710048）
敦煌唐代石窟艺术鼎盛繁荣，壁画中人物服饰的形制、纹样、饰品等保留了民族历史、时代审美、文化语境下的装束特点，体现出多元文化的交流与融合，敦煌壁画的服饰艺术是研究唐代政治、经济、文化、外交关系、民族关系的重要媒介。然而，由于年代久远、质地脆弱，敦煌壁画普遍存在褪色严重、甚至模糊、破损的问题。数字化与虚拟展示是古文物艺术造型数字化的实现途径以及关键技术［1］。目前，古代壁画中褪色和破碎内容的复刻技术包括：①基于传统绘画临摹的复刻技术，如史敦宇［2］、程轶凡［3］等根据壁画的历史背景、造型特征、绘画手法、色彩面貌等对壁画进行复原性临摹，用传统绘画形式将人物形象特征鲜明地展现出来；
吕晓娟等通过文、图、实物比较互证法及图像分析法研究图像复原［4］；
卫艺林从图案整体结构和图案尺寸关系等角度提出残留图像的复原方案［5］。②基于绘图软件的复刻技术，如樊丹丹等通过软件对壁画线条病害、颜料病害和结构病害进行虚拟修复，对线条和颜料层缺失部分进行补全，对变色、褪色区域进行色彩校正［6］；
这类方法通过人工参与，并借助计算机辅助设计软件的强大图像处理功能，可高效实现壁画数字化修复。③以人工智能为代表的基于图像处理算法的复刻技术，如陈永等分析的基于纹理合成的图像修复方法，就是由图像处理算法根据样本相似度匹配准则，在图像完好区域自动选择与破损图像块最佳匹配的块，经过复制填充，最终完成破损图像块修复［7］；
许靖添等提出的基于模糊度参数估计的数字媒体图像无损复原方法，通过估计运动模糊方向和维纳滤波，实现了数字媒体图像的无损复原［8］；
然而，现有方法各有局限，无法兼顾方案的可复制性和复原效果的真实性，缺乏一种将专家经验与计算机辅助设计，甚至深度学习算法相结合的技术。采用深度学习结合壁画图像语义、历史、文化、宗教等因素的复刻技术是未来的技术方向。
为此，本文提出一种基于虚拟修复技术的古壁画复刻方法。首先从艺术设计视角探讨晚唐代表性洞窟中的人物服饰造型特征，依据文献、图像等考古资料对洞窟所绘人物的头冠、服装等进行解读；
然后，运用Photoshop 软件对其服饰进行图像提取，绘制数字化服装效果图、款式图等，并将生成的服饰要素转换为图像样本数据库，用于进一步的深度学习复刻模型的样本训练。
按照敦煌石窟艺术分期，大中二年（848年）至天祐四年（907 年）为晚唐［9］。敦煌晚唐时期又称为归义军时代，历经了吐蕃近70年的统治之后，敦煌重新归属中原汉族王统，上至地方统治者、下至民间百姓，出于自发行为的洞窟营造活动空前高涨。敦煌遗书及窟内供养人题记中关于这一时期的洞窟营造的记载颇为丰富［10］。莫高窟现存晚唐洞窟约70 个，代表性洞窟包括9 窟、220 窟、156 窟、107 窟、12 窟、144 窟、138 窟、196 窟等，这些洞窟中女供养人及侍女像服饰特征明显（见表1），为研究敦煌地区该时期服饰风貌提供可靠依据。但多数洞窟壁画受损，如人物头部仅见外形，服饰褪色严重等。洞窟完成之后，出资开窟塑像壁画的功德主（即供养人）的形像一一被画在洞窟里，表现他们对佛陀的恭敬虔诚和藏在心中的善良愿望［11］。石窟壁画中女供养人服饰是以真实生活中的女性形象为范本。
表1 晚唐代表性洞窟中女供养人服饰明细Tab.1 Details of female donors costumes in representative caves of the late Tang Dynasty
本文以晚唐代表性洞窟之一的9 窟（又称张承奉窟）壁画为研究对象。此窟由于没有明确的建窟题记，且壁画受损明显，使其成为历史文化研究的热点。张景峰认为第9 窟甬道供养人画像绘制于乾宁三年（896 年）初至四年（897 年）6 月9 日之间，曾于宋、元、清时期对部分进行重修［12］。张承奉为归义军节最后一任节度使，其婚姻关系在敦煌文书中几乎没有任何记载，莫高窟供养人题记中也没有关于张承奉夫人的任何内容。据推测，第9 窟中衣着华丽的女供养人应是张承奉的家眷，其所穿着服饰遵从唐代礼服制度，造型华丽，所戴配饰奢靡，彰显出家族显赫地位。
目前，多数古壁画复刻技术采用的是绘画形式的传统的复原性临摹，以及应用绘图软件、图像处理算法等的数字化复刻技术，其复刻方法、效果各有特点。
2.1 现代复刻技术
2.1.1 基于传统绘画临摹的复刻技术
壁画传统的复刻技术是根据壁画的历史背景、造型特征、绘画手法、色彩面貌等，用传统绘画形式对壁画进行复原性临摹，将供养人形象特征鲜明地展现出来［13］。图1（a）、（b）分别是莫高窟9窟受损壁画原貌和临摹图［14］。壁画中三贵妇及仕女供养像，高116 cm，宽143 cm；
三贵妇梳宝髻，广插簪钗梳篦，穿直领宽袖襦裙，染缬彩绘帔帛；
仕女梳双鬟髻或高髻。其较为完整的临摹作品也出现在《敦煌壁画复原精品集》［2］和《敦煌壁画复原精选》［15］中。从图1（b）可以看出，敦煌莫高窟9 窟的晚唐壁画——新妇贺氏等三贵妇及仕女供养像，临摹画画风细腻，笔触精准，人物依次排列站立，其造型及色彩柔美，是为后世提供研究的范本［16］。绘画临摹的复刻方法可达到较好的视觉效果，但该方法依赖人工经验和技能，费时费力，且不具备技术的可复制性，不易于大规模复刻和展示传播。
图1 莫高窟9窟壁画［14］Fig.2 Murals in cave 9 of Mogao Grottoes［14］
2.1.2 基于绘图软件的复刻技术
绘图软件的图像处理功能可高效实现壁画数字化修复。这类技术通过对壁画的扫描、修复、线条提取、色彩提取、纹样提取进行壁画数据采集，再进行色彩修正、线条复原、色彩复原、纹样复原等环节，实现古壁画的数字化复原展示，具体方法见表2。但此类方法也存在局限性，如轮廓提取时容易出现伪影，以图像直方图分类图像区域时容易出现颜色偏差，难以区分前景和后景，对模糊或大面积脱落的壁画修复效果不佳［7］。
表2 基于绘图软件的壁画复原流程与方法Tab.2 Workflow and method of digital mural restoration
2.1.3 基于图像处理算法的复刻技术
通过提取待复原壁画的图像特征，对破损褪色部分建立数学模型，从而预测待修复区域的图像像素，以达到修复的目的，这种方法兼顾了修复效率和修复效果。其中基于深度学习模型的复刻方法，如对抗生成网络，可以在壁画修复过程中考虑图像全局结构和语义信息，获得很好的复刻效果。有学者针对敦煌壁画第25 窟的壁画，进行了深度学习的修复实验。效果表明，通过多次迭代训练，生成对抗网络模型可以完成较大区域的破损修复，但结构复杂的壁画修复效果仍有改进空间。此外，这类算法在泛化能力和模型收敛速度方面仍有欠缺，目前尚未达到可大规模批量复刻修复的能力。
2.2 本文方法
针对现有复刻技术存在的不足，本文提出一种基于专家经验的数字化图像解构的壁画复刻技术。该方法以古代服饰文化内涵和元素特征为依据，结合专家经验和Photoshop 图像处理技术，对原始壁画做色彩纹样提取和人物造型绘制。首先，预测破损褪色区域的壁画内容，提取可重组解构的服饰效果图。然后，将复原图像分解为独立部件，并分别标记其属性标签，形成壁画图像样本库的素材。再通过对古代服饰遗存和出土文物的实地调研，收集整理真实可靠的历史资料，运用考古类型学的研究方法，按照风格类型对古代服饰进行划分。并结合艺术学、考古学、民族学、工艺学等学科对唐代服饰及壁画人物服饰进行全新视角的考证。
本文运用该方法，完成了对莫高窟9窟女供养人壁画的数字化复刻，实现了信息提取、轮廓线描绘、色彩填充、纹样绘制等。此方法在不破坏原壁画的前提下，最大程度地展现古代壁画图像的信息，并且更加客观、理性和精准，减少了人为和主观因素的干预，更利于还原古代壁画的本来面貌。
2.2.1 三贵妇服饰的数字化复刻
运用Photoshop 绘图软件对新妇贺氏进行数字化复刻。首先探究新妇贺氏的人物背景和服饰风格。榜题可见第三身供养人为新妇贺氏，根据其服饰搭配类型进行部件解构，见表3。其次，在服装史论知识和专家经验基础上，对复原对象进行整体造型和细节分析，运用手绘板画出服饰各部分的线条图，包括人物动态、服装形制、面料纹样等，再根据标准人体模型绘制唐代微胖型的人物形象。从供养人袖口由外到内的服装层次判定上衣分别为襦、中衣和衫。文献中记载“襦，短衣也，又短而施要曰襦。襦，盖为齐腰的短衣”［17］。根据壁画原图中所绘的服装款式细节，运用Photoshop 制图软件绘制出颈饰、襦裙、中单、白衫、高腰裙、丝履、帔帛、颈饰、纹样等。
表3 新妇贺氏服饰部件解构Tab.3 He"s clothing collocation type
9窟壁画中服装色彩虽有一些褪色和氧化，但仍可从中判断其服装色相。运用吸管、色彩调节和填充工具完成壁画服饰色彩提取、修正与填充。绘制过程中综合考量壁画原图的色彩和壁画临摹图的色彩，对复原效果图中的服装进行填色，服装纹样则完全依据壁画原图绘制。
2.2.2 三贵妇配饰的数字化复原
首先，分析三贵妇配饰的形制、材质、制作工艺等特征。敦煌唐代壁画中女性头饰有簪、钗、步摇、梳、钿、胜等多种类型［18］。初唐时期的发髻高耸，即所谓的“高髻”，发髻上的饰品较少。盛唐至晚唐的发髻饱满而和缓，但发髻上装饰繁多。中晚唐的发髻上总要插多把梳子，造型与初唐不同，顶部呈一扇形立面，上面可装饰多种饰品。晚唐时期发髻广插金玉珠翠花枝，鸾凤步摇、簪钗篦梳，在第9 窟均可见。新妇贺氏头梳百花髻，发髻四周插10 只花树钗，并以此固定冠发的花顶型，插8 只簪、插梳、两对金钿、两对金花簪。另两贵妇供养像，其头插有茎干的草叶顶型发簪。发簪规律排列插入高髻，似一束花，似一把团扇，又似孔雀开屏，显得雍容华贵。她们所戴发簪的簪身似单股长针，用金银、玉石等制成，多个发簪在头顶形成花卉造型。单个发簪为草叶顶型，纹样以条状蔓茎为主的卷草纹向四周延伸，形成波浪式回旋起伏，增添了发饰的韵律感。花叶间对飞着的鸟多半是鸿雁、鸳鸯、鸾鹊、凤凰等，因此供养人为新妇，故将凤凰作为花叶间的飞鸟。然后，配合使用手绘板和钢笔等工具，绘制配饰线条图，既做到自然流畅，又要精准呈现实物原貌。尤其要准确绘制纹饰部分。最后，运用吸管、色彩调节和填充工具完成色彩提取、修正与填充。
3.1 供养人服装复刻效果
运用绘图软件工具准确提取服装各要素，得到可分解重组的服饰部件。复刻图不排除局部壁画服饰色彩渐变与电绘效果图绘制色彩的误差，以及电脑显示与壁画实物之间存在的色差，但复原过程中会将误差和色差控制在可接受范围内。在新妇贺氏服装效果图基础上绘制第二、三女供养人服装效果图，图2 为9 窟壁画女供养人（左一、二）服饰复刻效果图。
图2 9窟壁画女供养人服饰复刻效果图Fig.2 Restoration of female donor clothing in cave 9
3.2 配饰复刻效果
运用软件绘图工具准确提取配饰各要素，得到可分解重组的部件。图3 为9 窟壁画女供养人头饰复刻效果图。
图3 9窟壁画女供养人头饰复原效果图Fig.3 Restoration effect of headdress of female donor in cave 9
晚唐时期手工艺水平较为先进，簪、钗等首饰制作精致，在细薄的金片上绘制图案，再做成镂空图案，然后进行切割、打磨直至发簪光滑，再使用古法手工錾刻浮雕图案，部分花边采用花丝进行装饰。在复刻过程中，簪顶用金色系颜色填充，并运用明暗关系打造出浮雕效果的立体簪花。
1）以考古资料、历史文献为依据，以还原服饰真实原貌为目标，基于虚拟技术的壁画复刻效果细致、直观，便于研究与展示。此方法精准灵活，易于传播，是壁画数字化复原进阶发展的新方向，可为古壁画保护工作提供参考与借鉴。
2）晚唐代表性洞窟中女供养人服饰形象丰盈饱满，具有包容性和艺术性。莫高窟壁画的复刻是对丝绸之路纺织服装类文化遗产的数字化保护与传承，为当代服装创新设计、戏剧影视美术设计等领域提供人物服饰形象资料。
3）此复刻方法仅基于静态展示，应用领域有限。未来可进一步融合人工智能、认知心理学等相关知识对壁画的多维知识属性进行立体化的数字复刻。
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