摩崖石刻保护与裸眼3D手机APP成像研究.docx

摩崖石刻保护与裸眼3D手机APP成像研究 摘要：福州市乌山是文化名山，拥有大量古代摩崖石刻，文类齐全，书体繁多，具有历史、艺术、文化旅游价值。但由于年代久远，部分摩崖石刻受到不同程度地破坏。本文以乌山摩崖石刻旅游资源为研究对象，针对性地调查其自然与人为破坏的原因，分析摩崖石刻旅游资源的保护与旅游开发利用的对策，并利用新媒体技术理论，尝试智能终端裸眼立体成像媒体应用与平台创建，从而加强摩崖石刻资源的保护与旅游开发 下载 关键词：摩崖石刻 裸眼3D 手机APP 一、绪论 （一）国内外相关研究 摩崖石刻在我国盛行于北朝时期，在天然的石壁上摩刻的各类文字、造像和岩画，承载着历史、人文的内涵。冯云鹏（1906）、叶昌炽（1909）、马衡、傅振伦（1977）、徐自强、吴梦麟（2003）、江舸（2012）等学者认为，天然石壁上摩刻的所有内容，包括上面提及的各类文字石刻、造像，以及岩画也可归入摩崖石刻，又称摩崖字画1-5。综上所述，本文对于摩崖石刻的定义，是指一种利用天然石壁进行刻文记事的石刻艺术。 福州乌山拥有丰富的摩崖石刻，古籍记载零星分布，其中清朝郭百苍的乌石山记记载最详尽。乌山现存最多的是宋代的摩崖石刻，有35段，这些石刻包含了大量的有关宋代历史信息，值得进行梳理。 摩崖石刻保护方面，周佩珠（1997）提出了以传拓手段来保护风化严重的摩崖石刻；王官勇（2007）的利用GIS技术，将文物资料完整、真实地保存；祝延峰（2013）的化学保护法，以延缓文物的老化；张乐珍（2014）的贴金保护法等。 对摩崖石刻的保护，可以借助现代媒体技术，国内外对于裸眼3D技术和手机APP的开发有不少相关的研究。数学家欧几里最早提出3D成像 ，查理-惠斯顿（1839）后来提出了“人类的两只眼睛是不同的”的理论。美国帕洛阿尔托惠普（HP）实验室的研究人员发明了一种新的3D技术，无需佩戴特殊的眼镜就能实现多角度观看，这项技术进步将推动3D设备以及电视的发展。当今3D视觉技术结合了移动终端App（英文Application的简称）的创新开发，并利用GPS技术和IOS平台的手机APP即将推出 。虚拟现实的技术应用逐渐发展可应用于实体文物的保护。 （二）研究目的和创新角度 福州乌山摩崖石刻作为第一批全国重点文物保护单位的旅游资源，具有相当高的历史文化旅游价值，但摩崖石刻存在一些自然因素和一些被忽略的人为因素的破坏。针对乌山摩崖石刻的现状分析和对导致此现状因素的分析，从摩崖石刻保护方面的文献资料中提炼出对于乌山摩崖石刻保护的基本举措，利用裸眼3D成像方法，呈现乌山摩崖石刻立体影像，达到摩崖石刻的保护与开发，具有很好的现实意义。 通过文献资料法、实地调查法、现场访谈等方法以及裸眼3D成像技术，对乌山摩崖石刻的资源进行整合、统计信息，并借助裸眼3D视觉立体成像原理结合手机APP技术，研究开发，从而提出保护摩崖石刻的对策。 二、摩崖石刻破坏因素调查与分析 （一）调查区域概况 福州乌石山简称乌山，又称道山，位于福建省福州市中部，海拔86米，为花岗岩地貌。区内拥有数百幅历代摩崖石刻，辟为乌石山历史风貌区，福州气象台设于山顶。 福州乌山摩崖石刻独具特色，其数量众多，历史悠久，多为名人手迹，具有重要的研究价值。乌山摩崖石刻的研究价值体现在三个方面：首先是历史研究价值，石刻上大量的文字具有文献价值和史料价值，有助于历史考证与研究；其次是艺术价值，集中地表现在书法艺术和雕刻艺术上；再次是文化旅游价值，摩崖石刻作为一种文化景观，能够增长旅游者的文化知识，陶冶情操。其中最体现历史价值的是“般若台”石刻，最体现艺术价值的是“黎公崖”石刻，最体现文化价值的是“霹雳岩”石刻。 通过对区内有文字记载、作者及年代详尽的摩崖石刻的破坏程度进行分类，佚名的石刻有28处，破坏最严重的有第一山、天香台、黎公崖、清泠台、冲天台的石刻，其次为云岫、神游、霹雳岩等石刻，另有天章台、般若台等也有一定程度的破坏。 （二）破坏影响因素分析 通过调查分析，乌山摩崖石刻的破坏因素主要有生物破坏、自然风化、地震等自然因素和油漆涂抹、观赏破坏、管理不慎等人为因素。 1.自然因素 区内榕树根系发达，其根劈作用造成岩石开裂。一旦裂缝中适宜的条件，便会生出新根，继续循环这个过程。潮湿环境利于地衣在石刻上生长，其分泌的地衣酸与石刻发生化学反应，使石刻上的字模糊不清。虫类和微生物的新陈代谢的产物含酸性物质，如乙酸、丁酸等，与石刻中电离的钙、镁等离子形成结合物，使得石刻结构变疏松。蚂蚁、蜈蚣、鸟类的粪便对石刻也造成侵蚀。 降水对石刻表面进行冲刷，其破坏程度是不可忽视的。特别是酸雨对石刻的主要成分CaCO3发生化学反应。台风带来的强降水和冰雹也会冲击石刻，表现为石刻棱角磨平，石刻的字迹不清，另有亚热带地区的天气温度变化导致岩石产生热胀冷缩效应，使得岩石崩裂、开裂。 福建多发地震，资料记载周边在1500-1550年间发生地震的频次为32次，在1850-1900年间发生地震的频次为35次，地震发生的破坏力大，造成乌山摩崖石刻崩裂。现场尚有数处摩崖石刻存在震动后滚石的可能。 2.人为因素 区内工作人员每隔数年，通过清理保养与填色维护的油漆涂抹的方式对摩崖石刻进行翻新，涂抹所用油漆的成分中含有腐蚀性物质，使得石刻掉漆快，字形外部轮廓变形。景区工作人员的管理不善，使得没有围栏处、年代作者不详的摩崖石刻没有及时地刷漆保护。区内管线凌乱，漏水浸泡石刻造成一定程度的破坏。 游客在游览时拍照合影，不顾脚下石刻，直接攀爬踩踏。书法爱好者为了获得古代碑帖拓贴，于是在石刻真迹上描摹，反复敲打后易出现裂缝。都是易于造成人为破坏。 三、福州乌山摩崖石刻的保护对策及裸眼3D手机APP设计 福州乌山摩崖石刻存在自然与人为破坏，需要研究保护的对策，通过完善法律法规、加强遥感监测、慎用接触保护。并巧用数字媒体技术，实现手机APP虚拟的3D模型进行叠加产生的裸眼3D效果，并结合景区周边相关景点介绍和服务设施信息呈现，实现摩崖石刻的保护与旅游应用。 （一）保护对策 根据以上因素的分析，为使摩崖石刻这一珍贵的资源能够高保真，永久性的保存，在遵循不破坏旅游资源、可重复操作的原则下进行相应地保护与旅游利用。 1.完善法律法规 摩崖石刻是不可再生的旅游资源，文物保护单位要树立起“保护第一”的理念，制定一系列措施，例如制定出完整的摩崖石刻保护规划方案，以及单位内部管理制度的完善，让游客在游览景区的过程中重视乌山的摩崖石刻，对于其稀有性起到保护意识。 2.加强遥感监测 利用环境遥感监测和管理文物信息系统来保护摩崖石刻。建立监测点，实施日常的监测制度，充分利用高分辨率的摄像设备监测微地形和环境的变化，同时构建格网信息系统，实现系统集成，对乌山摩崖石刻及碑文相关文物点位的信息，储存以备管理，实施三维扫描数字维护，对摩崖石刻进行三维扫描，复制原始信息，制作三维模型，建立摩崖石刻完整的、真实的数字档案，达到保护目的。 3.慎用接触保护 对摩崖石刻进行渗透加固，这是可以延缓文物老化的方法，但是需要慎重对待。目前乌山所用方法仅是油漆翻新，不妨借助喷涂法、贴敷法、浸泡法、灌浆法、贴金法进行保护，应用到乌山摩崖石刻的保护中。 （二）裸眼3D手机APP设计与旅游应用 1、设计思路 裸眼3D技术APP主要提供的是视觉体验，从同一水平高度不同角度（如每隔15角），采用双镜头拍摄的左右眼摩崖石刻图像，最后导入到手机APP当中。当人眼在观察像对时，左眼观察只看左边的图像，右眼只看右边的图像，调整手机屏幕和人眼之间的距离，就会产生立体效果，还可整合景区周边的旅游、餐饮、娱乐、购物、生活、媒体等信息。 2、应用总结 基于移动终端的裸眼3D技术设计有待进一步成熟，需要解决技术问题、产品推广、开发维护。同时还要根据用户使用APP的点击率及其评价，定时对该款APP进行新的创新和更新，及时还推出适合不同手机型号的APP安装包，使APP能够更加符合用户需求和市场需求。 四、结论与展望 本文总结了前人对于摩崖石刻的保护方法，通过实地调查，分析摩崖石刻存在动植物破坏、自然风化、地震等自然因素和油漆涂抹、观赏破坏、管理不慎等人为因素。提出了完善法律法规、加强遥感监测、慎用接触保护等思路，并结合现代媒体技术，尝试实现手机APP虚拟3D信息呈现，实现摩崖石刻的保护与旅游应用。 进一步研究应紧跟移动终端媒体应用技术发展，结合VR、AR等方面深入探讨虚拟现实技术，为摩崖石刻的保护与旅游应用研究，更好地发挥现代媒体技术的作用。 参考文献： 冯云鹏.金石锁M.台北：台联国风出版社，1983. 叶昌炽.语石M.沈阳：辽宁教育出版社，1998. 马衡，傅振伦.凡将斋金石丛稿M.上海：中华书局出版社，1977. 徐自强，吴梦鳞.古代石刻通论M.北京：紫禁城出版社，2003. 江舸.四川摩崖石刻演变及其现代旅游价值J.兰台世界，2012（13）：77. 郭百苍.乌石山志M.福州：海风出版社，2001.周佩珠.北石窟寺摩崖碑刻传拓记J.丝绸之路，1997（6）：49. 张春兰.福州乌山摩崖石刻所见的宋代赵氏宗室活动J.福建省社会主义学院学报，2010（4）：1- 137. 周佩珠.北石窟寺摩崖碑刻传拓记J.丝绸之路，1997（6）：49. 王官勇.摩崖石刻及碑刻文物保护与管理的GIS应用构想以琅琊山为例J.资源开发与市场，2007，23（10）：949- 950. 祝延峰.摩崖石刻保护及研究J.黑龙江史志，2013（9）：314- 315. 张乐珍.泰山唐摩崖石刻的价值与保护J.长安学刊，2014，5（1）：23- 25. 何小明.裸眼3D手机摄像系统的研究与开发D.南昌：南昌大学，2013：6- 7. Paul isplay，2015：1- 2. Dav