在印度尼西亚爪哇岛中部,热带丛林深处,群山与火山将一座宏伟的石造寺庙紧紧环抱——这就是婆罗浮屠(图1)。初见之时,我们几乎被它慑住:深色火山岩砌就的肃穆轮廓,与日本佛教建筑的精巧典雅截然不同,那种扑面而来的异质感,令人久久难以回神。然而细细品味,这座寺庙与建于8世纪的奈良大佛之间,又似乎有某种跨越千山万水的默契,同样以一种宏大到近乎超越人间的形式,回应着芸芸众生对救赎与庇护的渴望。
图1 婆罗浮屠寺庙全景
婆罗浮屠约建于公元9世纪,是世界上规模最大的佛教建筑之一,现为联合国教科文组织(UNESCO)认定的世界遗产。底座近乎正方,边长约120米,通体高约35米。它的本质是一座大型窣堵坡(Stupa),既无殿堂,亦无内室,由九层叠台式基座层层垒就。每一层都辟有回廊,廊壁之上浮雕密布(图2)。整座建筑共容纳约2600块浮雕板,历史上的朝圣者便沿着礼拜绕行路线(Pradaksina)在其间缓步前行,以身体力行的方式研读佛法。浮雕的叙事排布颇具匠心——层级越高,内容越趋近于觉悟与涅槃,仿佛每向上走一步,便离佛陀更近一分。
图2 最高台层的佛塔(左)及浮雕板示例(中、右)
我们是计算机科学领域的研究者,多年来持续以三维测量技术对婆罗浮屠进行数字化记录,并尝试在数字空间中还原其结构全貌。研究的核心,是对激光扫描(Laser Scanning)与摄影测量法(Photogrammetry)所采集的海量点云数据(Point Cloud Data)进行深入分析,以此推动文化遗产的保护与研究(相关分析示例见图3)。我们的目标,是为婆罗浮屠构建一个完整的数字孪生体(Digital Twin)——不只涵盖可见的外部形态,更延伸至内部结构与地下基础(图4)。其中,外部形态通过三维测量精确采集;地下部分则依托UNESCO历年钻探勘查的数据加以重建。还有一项颇具挑战性的工作:被后期石砌结构封压至今的"隐脚"(Hidden Foot)浮雕,因无从直接观察,我们正尝试借助人工智能技术处理历史影像,从中逆向重建出这批浮雕的三维几何形态。
图3 婆罗浮屠船浮雕的三维形态分析
图4 婆罗浮屠寺庙透明可视化图(含隐脚浮雕及地下基础结构)
借助这一数字孪生体,研究者既能通过透明渲染一窥建筑内部构造,也能置身虚拟现实(VR)环境,以全新方式感受整座寺庙的宏大气象。这正是用前沿信息技术重新激活千年石刻的一次探索。
三维测量不仅是文化遗产保护的手段,更是以数字语言重新解读石刻所承载信息的途径。当整座建筑及其细节都被置于计算机分析之下,许多亲历现场时难以察觉的特征,便有可能就此浮现。例如,印度尼西亚研究者曾提出一个颇具新意的假说——某尊佛像双耳之间细微的不对称,或许是工匠为配合特定角度的月光照射而刻意为之。这样的发现,若非借助高精度数字数据,几乎难以实现。正是在这个意义上,数字孪生体为文化遗产研究开辟了全新的方法论路径。
然而,这项研究走得并不顺遂。在印度尼西亚开展田野调查,挑战无处不在。热带气候是最直接的考验:烈日当空时,仪器温度迅速攀升,相机罢工屡见不鲜;旱季尘土飞扬,精密设备的养护须时刻警惕;雨季的骤雨则动辄打断户外测量。高温引发的设备故障接连不断,有时不得不推倒重来,大幅调整原有计划。
当地合作人员的参与是项目推进的关键,然而文化习俗上的差异有时会带来意想不到的变数。以伊斯兰斋月(Ramadan)为例,许多本地伙伴在此期间无法参与白天的工作,研究日程必须随之灵活调整,充分尊重这些文化与宗教层面的现实。
而最棘手的挑战,恐怕还是在世界遗产地取得测量许可这件事。印度尼西亚的行政审批流程不仅繁琐,还深受人情关系左右。当负责管辖婆罗浮屠的文保机构换了主任,此前已在推进中的审批程序几乎归零重来,前后历经数年,才终于拿到正式许可。这一切,给团队中的青年研究者带来了沉重的心理压力——历经长期准备、跨越千里来到印度尼西亚,却因行政壁垒寸步难行,这样的局面绝非偶然。有位年轻研究者甚至忍不住当众道出心中的委屈。如何在这些困境中疏导情绪、维系与各方的合作关系,是我们作为项目负责人必须承担的职责。这段历程让我们真切地感受到:国际合作研究,考验的不只是技术能力,更是对人与人之间关系的耐心经营。
在如此艰难的条件下所获取的三维数据,如今已成为深入解读婆罗浮屠的珍贵资产。借助数字孪生体,研究者可以从宏观视角把握建筑的整体格局,以透明可视化技术窥探内部构造,甚至在VR环境中抵达那些现实中根本无从涉足的观察位置。一座沉默千年的石砌遗迹,终于在信息技术的目光下,展露出了新的面貌。
本研究以日本立命馆大学为主导,联合印度尼西亚国家研究与创新署(BRIN)及婆罗浮屠博物馆共同推进,并得到奈良文化财研究所在考古测量与遗产保护方面的专业技术支持。婆罗浮屠虽已是学界研究的热点,但由国际团队合力构建该遗址完整数字档案的系统性工程,本项目尚属首次。
婆罗浮屠廊道间的浮雕,既有佛经故事的庄严图景,也有古代印度尼西亚寻常生活的细腻写照。其中最令人过目难忘的,是那些刻工精湛的大型帆船图像——这些船只曾穿梭往来于印度尼西亚各岛之间,今人称之为"婆罗浮屠船"(Borobudur Ships)(图2、图3)。它们为研究古代海上贸易与航海技术提供了弥足珍贵的图像史料。浮雕中随处可见的衣饰、居所与社会风俗,则如同一幅铺展开来的9世纪印度尼西亚社会风情画卷。
以三维测量为这些浮雕留下数字档案,远不止于形态的复刻,更是将其中所承载的历史与文化信息,完整地交付给未来。我们真诚地希望,这项发生在遥远爪哇岛上的研究,能够为人类共同守护文化遗产的事业,添上一块小小的基石。
"石头会风化,光影永流传。"
仿真技术让千年遗迹在数字世界里重获新生。婆罗浮屠的故事提醒我们:保护文明,不只是考古学家的使命,也是每一位科技工作者的责任。
作者简介
Satoshi Tanaka(田中觉教授)
Vice President of the Asia Simulation Federation, College of Information Science and Engineering, Ritsumeikan University(亚洲仿真联盟副理事长,立命馆大学信息科学与工程学院)
Liang Li(李亮教授)
College of Information Science and Engineering, Ritsumeikan University(立命馆大学信息科学与工程学院)