“Ivy Labs-敦煌”跨学科暑期研学项目(人文、历史、艺术、宗教与科技)

Original:  Ivy Labs  美国常春藤教育  5/11

“你们家孩子今年暑假上哪去?”“去敦煌研学。”


“世界上历史悠久、地域广阔、自成体系、影响深远的文化体系只有四个:中国、印度、希腊、伊斯兰,再没有第五个;而这四个文化体系汇流的地方只有一个,就是中国的敦煌和新疆地区,再没有第二个。”
——季羡林(1911-2009)


被誉为“中世纪的百科全书”及“东方卢浮宫”的敦煌石窟至今已有1600多年历史。它们见证了古代丝绸之路上中西文化交流的灿烂过往,是中国古代文明一个璀璨的艺术宝库。石窟中大量的壁画、塑像、经卷等文物跨越了西魏、北魏、北周、隋、唐、五代、宋、元等朝代,文化脉络覆盖佛教、建筑、绘画、服饰、化妆、乐舞、交通等诸多方面。其中,莫高窟(现有洞窟735个、壁画4.5万平方米、泥质彩塑2415尊)是世界上现存规模最大、内容最丰富、历史延续最悠久的佛教历史遗迹。

在这一千多年间,敦煌石窟经受着风吹日晒、沙尘暴和地震等自然灾害、偷盗和烟熏等人为破坏,以及80年代起对外开放后、接踵而至的游客所带来的湿气、二氧化碳等“无法承受之轻”。石窟本体的劣化态势日趋严重,窟内“木骨泥塑”的(使用泥土、木材、麦草等脆弱材料制成的)彩塑和壁画产生了多种病害并缓慢退化,且速度远甚于古代。石窟正面临着不可逆转的消亡危机。

在经历了上世纪40年代的“看守式保护”及此后三十年的“抢救性保护”等传统人文保护时期后,敦煌研究院于上世纪80年代进入对于石窟的“科学性保护”时期。然而,这一切仍无法彻底阻挡石窟及文物劣化这一渐变过程。作为一种不可再生的文化资源,敦煌石窟的保护、保存迫在眉睫。


敦煌,已等不起下一个千年。

一、历史轨迹

作为不可移动的文物,敦煌石窟的保护受环境限制,难度系数比一般文物更大。所幸如今数字化技术飞速发展,能把三维的文物搬进二进制的空间,而数字化处理亦能弥补物理保护的不足,这为敦煌石窟的保护和长久保存提供了可能。上世纪80年代末,敦煌研究院就开始借助数字化手段保存敦煌的珍贵资料。


1993年:开始探索“数字化保护”,着手将先进科技与文物保护理念对接。初始效果并不令人满意。


1998年:与美国西北大学合作,通过多视点、分层拍摄、计算机结合处理等方式解决了色彩保真和线条几何尺寸的精度问题。但受到当时设备和技术的限制,采集摄影分辨率只有75dpi。


2003年:与美国梅隆基金会合作,探索出一套成熟的石窟数字化工作程序。但由于计算机软硬件的限制,图像拼接工作只能由手工完成,进度缓慢。


2006年:成立“数字中心”(2015年更名为“文物数字化研究所”),联合浙江大学、武汉大学、中科院和相关企业,寻求技术革新、协同攻关。

2008年至2009年间,武汉大学对莫高窟进行了研究及测绘工作,包括机载激光扫描、地面激光扫描、近景摄影测量及精密控制测量。(视频来源:武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室)


2008年:随着设备升级和技术进步,拍摄精度得以提高到至少300dpi(什么概念?即比洞窟实际壁画还要大一倍),能完全满足各种需求;而电脑自动化图像拼接技术使得后期处理工作效率得到极大提高。此后,科研人员开始进行更广泛的数据采集、加工、存储等工作。


2010年:委托美国加州大学伯克利分校图书馆和美国视听档案网起草《数字敦煌——石窟壁画及敦煌研究数字资源保障体系总体设计方案》,并于2012年举行国际咨询会,讨论各种核心问题。


2012年:与国内企业合作,实现雕塑三维数字化。此后,数字还原工程逐渐从最初的二维转向三维,主要包括洞窟高精度数据采集、整窟图像拼接处理、洞窟空间结构、雕塑三维重建、大遗址三维重建等。


经过近30年的探索和创新,敦煌研究院如今已掌握整套数字化核心技术,搭建了集数字信息采集处理、技术研发与应用为一体的系统平台,形成一套严谨的技术操作流程。截至目前,敦煌研究院已完成206个洞窟的数据采集、100多个洞窟的图像处理及140个洞窟的三维扫描和虚拟漫游节目制作。

二、技术难题


工作量巨大

敦煌石窟数字化是一项浩大的高科技工程,需要投入大量人力。该工程主要包括摄影采集、图像处理、数据存储三个环节。


在“摄影采集”环节,为了获取更多更精准的原始数据,要为每个洞窟拍摄数万张图片(一个拥有300平方米壁画的大窟,拍摄图片的数量将达到4.5万余幅),而每幅图片都要通过现场验收才算合格。工作组(5个小组,每组4-5人)至少要经过一个月才能采集到一个洞窟的完整数据资料(而仅莫高窟就有500多个洞窟要拍摄)。


在“图像处理”环节,科研人员要对原始图像进行预处理、图像配准、建立变换模型、统一坐标变换、图像融合等操作。通常情况下,花一个月时间采集到的数据,需要花三个月的时间才能完成后期处理(如莫高窟一幅壁画的合成图,约需要通过合成4000多张甚至更多有效图片而产生)。

将壁画完整地搬到电脑里要经过一个复杂的过程。主要步骤如下:1)整理洞窟内容资料;2)做洞窟数据测量、窟型照片拍摄;3)制定数字化方案;4)依据方案进行摄影采集;5)配合现场图像检查人员,对于不合格的图像进行重新拍摄;6)对合格图像进行存储备份;7)图像拼接处理。


难采集

洞窟环境非常复杂、光线阴暗,一般的照相机和摄影机对于拍摄窟顶、塑像、佛龛都无能为力。洞窟内空间狭窄且形制不一、壁面曲率不同,随着光线变化,画面的阴影也发生变化,普通技术很难保证线条连贯不变形。


在“摄影采集”环节,科研人员先根据洞窟大小、形状、损坏程度和难度系数等设计拍摄方案,再使用定制轨道、摄影车、摄影框等专业设备、逐行逐格进行摄影采集。为以保证采集质量,图像色彩、清晰度在拍摄过程中都受到严格控制;而为确保将洞窟受到的人为影响降到最低,拍摄必须采用恒温冷光源。


后期的超大图像拼接也是一个难题。由于图像的中心区域像素精度最高,边缘会产生畸变,拼接小组要通过多次重合来校准图像,并运用独特的“十字拼接法”等技术,才能得到色彩均匀、亮度一致、无拼接痕迹的合成图。


和普通文物相比,敦煌石窟的数字化面临诸多难题。数字化工作来不得半点马虎,如果一个环节出错,各个环节都会有问题。

在三维还原方面,通过激光扫描获取高精度的几何模型及高保真度纹理还原等技术难题已经得到解决。目前,可先运用幻维自适应图像三维重建技术将彩塑数字化,再通过3D打印来复制彩塑作品。重建模型的误差小,色彩还原度高,甚至佛身尘土都纤毫毕现。(视频来源:武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室)


难保存

敦煌数字化工程目前已产生了海量数据,且数据容量每年都在大幅度增加。与物理资料一样,这些数字资料在保存和复制中同样无法避免信息的损失。如何永久、安全地存储数据等问题对科研人员来说也是个不小的挑战。


三、多元应用

数字化工程让敦煌石窟资源得以“永久保存、永续利用”——数据不仅要保存下来,更重要的是要广泛地应用开去。数字化打破了时空限制,为学术研究和多元利用提供无限可能。


共享展示

2016年5月,中英双语的“数字敦煌”资源库(www.e-dunhuang.com)正式上线,首期发布了跨越10个朝代的30个经典洞窟的高清数字化内容,将敦煌石窟带向全球各地,普通民众足不出户亦可通过手机等电子设备畅游绚丽洞窟。


“文物保护是我们最重要的任务,希望千百年后的人们,还能通过数字化成果,领略莫高窟的样貌。”
——敦煌研究院院长王旭东

“数字敦煌”网站:洞窟720度“全景漫游”与VR(虚拟实境)体验。许多真实洞窟仅20多平方米,又窄又暗,在实地也不一定看得清楚。而在虚拟洞窟中,壁画和彩塑的各种细节一览无遗。


而在莫高窟本窟,“数字展示中心”的虚拟洞窟等全新观赏模式缩短了游客洞内观赏的时间,大大减少了人为损坏,缓解了石窟开发和保护的压力。


运用数字化手段,令二维图像与三维模型相结合,还可以使不可移动的文物突破物理限制。例如,真实洞窟中的佛像因为不可移动,为观赏带来局限性。但数字化佛像则可以让人们“360度无死角”地进行欣赏。此外,结合激光扫描及3D打印等技术,甚至可以1:1复制整个洞窟。一个真实的敦煌将渐渐走出洞窟、走出中国、走向世界。

近年来,敦煌研究院与上海、香港等地多个博物馆合作,举办了“数码敦煌”展览。2018年,在香港文化博物馆的展览,以3D影相与投影技术结合重现莫高窟第254窟,以VR技术重现莫高窟第45窟,市民得以欣赏石窟原貌及细节(上图)。


数字回归

上世纪,敦煌声名大振,而宝藏亦随之流散于世界各地。“数字敦煌”资源库在向世人展示敦煌数字化保护成果的同时,也摆出了一种姿态,即“敦煌是世界的”,力争让更多的外国收藏机构加入到“让全世界分享敦煌”的行列中来。目前,敦煌研究院正在分别与英国国家图书馆、法国国家图书馆等进行国际合作,让流散海外的敦煌文物通过数字化的方式陆续“回归”。


文物修复

通过三维激光扫描技术为古文物、古建筑建立完整、准确、永久的数字档案,能为文物的修缮、复原提供可靠的技术支撑。并能在此基础上重建已经不存在的、或被毁坏的历史遗迹,再现文物原貌,免除了文物损坏、消失后的“后顾之忧”。这种速度快、质量高、信息丰富的非接触式测量,还能有效保护被测文物。

美国瓦萨学院(Vassar College)艺术史教授安德鲁·塔隆(Andrew Tallon)利用激光扫描技术让巴黎圣母院在数字世界永久留存。(视频来源:国家地理频道)

一、项目概述

今天,教育既是社会普遍关注的话题,又是答案不一的难题。但无论如何争论,有些观点人们早已达成共识,比如,独立思考的能力。但知易行难。以怎样的方式方法引导孩子真正掌握独立思考的能力,建立对于世界独特的观察角度,乃至生成对于科学、艺术独特的研究方法,已称为教育界共同关注的核心话题之一。


Ivy Labs的“未来学者计划”就是对于培养孩子独立思考能力的一种尝试。我们将选择世界范畴内具有代表性的文化古迹,以驻留研学的方式实施计划。参与的学生将以学者身份开展具有个人独特方式的具体研究工作。


2019年,我们把研学带到有着千年历史的敦煌。我们将把敦煌作为一个资料库,启发学生形成自己独特的梳理方式(包括视觉的及非物化的),再带领学生进行实地考察、历史资料收集等,最后指导学生以文本、图像等方式明确地展现自己的观点。我们希望借助这样的途径,让孩子意识到建立个人思考逻辑的重要性及具体方法。

二、项目流程

1、前序课程:学生需对敦煌艺术进行较为全面的文本了解,并根据以下课题方向初步确定自己的课题名称。
2、开展研究:导师与学生沟通确定每个学生的研究方向,并辅导学生制定详细的研究计划。
3、实地考察(需列出具体计划)。
4、完成作业:要求在考察后一个月内完成由导师制定的作业,并以文本的方式完成论文(包含实物作品)。
5、后期总结:以小型展览的方式完成总结,学生需结合PPT讲述自己的研究实施情况,并进行集体讨论。
6、后续活动:学术和研究表现优秀的学员可以参加Ivy Labs后续的“未来学者计划”,与导师共同开展6-12个月的人文与艺术个性化研究课题。


三、研究方向

1、佛教文化的演变在敦煌石窟艺术中的体现
关键词:佛教、历史、艺术

2、文物数字化采集和文物数字化保护技术在石窟保护方面的作用
关键词:文物数字化、文物的永久保护和可持续利用、

数字化采集、保护在敦煌石窟中的应用、数字共享。


四、课题目录

根据两个研究方向,我们计划大致分成四个课题展开:

1、艺术类:引导学生从视觉艺术的角度找到切入点(如敦煌壁画中夸张的造型与佛教故事的关系)。
2、艺术类:引导学生从图像与实物的关系作为切入点(如以视觉艺术的角度探讨石窟艺术实物与石窟艺术数字图像的共性与区别)。
3、综合类:引导学生从社会学的角度找到切入点(如以盛唐时期敦煌壁画的发展为例探讨经济与艺术的关系)。
4、综合类:引导学生从共享、传播的角度切入研究(如以敦煌的数字化采集为例探讨当代社会的图像消费)。

五、项目顾问

执掌艺术课程22年,出版教学专著《想象的世界》。研究生指导方向“版画的应用性研究”为国内首创。曾策划五届青年艺术家推广项目《常青藤计划》,创立中国青年版画展、中国版画大展等多个学术品牌。艺术作品被中国美术馆、中央美院美术馆、澳大利亚昆士兰美术学院、美国堪萨斯大学美术馆 、印尼CIPUTRA美术馆、韩国汉城一民美术馆、上海美术馆等国内外重要机构收藏。

曾在中、英、美国中学任教,于2001年在耶鲁校区创办“Ivy Labs Education(美国常春藤教育)”。专注于美国私立中学及大学的早期规划与升学指导工作,对东西方教育有着专注的研究和独到的视野,曾帮助数百名华人学子进入一流私立中学和顶尖大学,学生遍布美国各州、东西海岸的公立及私立中学,以及中国大陆、香港、加拿大等华人地区。所领导的专家团队还曾受聘于全球顶尖投行(如高盛、美银美林、摩根大通等),为其亚太地区财富管理高端客户提供教育咨询服务。曾帮助武汉华师附中、苏州外国语中学等优秀学校建立国际课程体系

六、课题导师

教授艺术基础、形式美学研究、传统造物研究等课程,并长期带领美院学生赴敦煌考察研究,考察课程已延续八年,并曾推广和扶持中国多个非遗项目。

主要研究方向为石窟考古与佛教美术史。曾赴日本、印度、法国、英国、西班牙、意大利、吉尔吉斯斯坦、塔吉克斯坦、乌兹别克斯坦、阿富汗及中国香港和台湾等多个国家或地区进行学术交流与考察。2008-2010年受聘为日本东京艺术大学东洋美术史专业客座研究员,2016年6-7月在法国远东学院东亚文明研究中心访学。已出版专著2部,在国家权威或核心期刊上发表论文30余篇,参加20余次国际学术会议,主持或参与10余项国家或省部级课题或项目,完成国家社科基金西部项目《敦煌石窟于阗图像研究》,代表性专著《敦煌佛教感通画研究》荣获甘肃省第十五次哲学社会科学优秀成果二等奖。

1984年至今任职于敦煌研究院考古研究所。研究方向:佛教图像学、佛教文化、敦煌文献学等。已刊著述110余篇(部),代表作品:《敦煌佛教与石窟营建》、《敦煌佛教图像研究》等。论文:《关于<天请问经>和天请问经变的几个问题》、《敦煌321窟、74窟十轮经变考释》、《吐蕃长度单位“箭”考》、《敦煌早期洞窟佛像的卍字相与如来心相》、《敦煌莫高窟第320窟大方等陀罗尼经变考释》等。

主要研究方向为古代壁画制作材料和工艺、无损技术在文物分析中的应用以及文物的实验室分析方法等。近年来,主持完成了“敦煌石窟元代壁画制作材料及工艺研究”、“多场耦合下敦煌莫高窟壁画盐害机理研究”两项省级课题;作为课题骨干,参与完成3项科技支撑计划课题、1项973课题、2项国家文物局课题和3项国家文物局行业标准;发表论文10余篇;主持完成文物保护方案设计10余项;正在主持的“原位无损分析技术在古代壁画中的应用研究”课题入选国家文物局文物保护科技优秀青年研究计划。

2009年至今在敦煌研究院文物数字化研究所工作。 2017年10月参加“发现丝绸之路世界文化遗产之美-甘肃篇”摄影比赛,三幅作品入选;2018年9月参加了第一届“丝绸之路世界文化遗产之美”摄影比赛,其中一幅作品获一等奖,另有六幅入选;2018年12参加“邮储银行杯”展青春风采赞最美酒泉短视频和摄影大赛,获得三等奖。


七、行程安排

本项目共安排两期,学生可参加任意一期:

第一期:2019年6月10日-6月19日

第二期:2019年8月12日-8月21日


具体日程安排如下(暂定):

八、报名须知

1、研修候选人:
高中、大学在校生


2、项目周期:
第一期:2019年6月10日-6月19日
第二期:2019年8月12日-8月21日


3、报名截止时间:

第一期:5月25日
第二期:待定。


4、报名方式:
请将“个人简历”发至邮箱
1710198671@qq.com


5、联络人微信号:
王老师:wyswxj1069
杨老师:15901208732

敦煌大仙们不只能“说走就走”,还能“想回就回”:有乘马车、乘牛车、乘大轿和乘帆船的,有骑鸟、骑龙、骑狮子和骑大象的,还有干脆直接飞天的。

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