1、1Photoshop 软件在古代壁画保护修复中的初步应用内容摘要：目前国内脱落残损壁画的保护修复，主要是以残损文物本体的直接比对或试探性拼接为依据进行修复的，在拼对过程中的接触和磨损极易造成新的伤害和各种信息的流失，特别是很多脱落残损壁画因无法确定原有位置而不能进行原址保护，从而影响了壁画的真实价值和作用。本文首次利用计算机和图像处理软件的数字图像处理技术、计算机辅助设计和虚拟现实技术，对古代壁画残片进行模拟拼接、定位，并以此为依据进行保护修复。实践证明：在壁画残片完全无损条件下的模拟拼接，为实物的拼接、定位提供了精准的依据，使壁画残片拼接过程中的损失降到了最低，同时解决了残片因无法定位而不能
2、原址保护的问题。 关键词：Photoshop；残损壁画；拼接；定位；修复 中图分类号：K854.3 文献标识码：A 文章编号：1000-4106（2013）01-0023-06 前 言 古代壁画作为一种重要的文化遗存和艺术表现形式，承载了极为丰富的历史文化信息。不同时期、区域、题材与功能的壁画，都有其独特及重要的史料研究意义和文化、科学及艺术价值，是我国最为珍贵的文化遗产之一。但在漫长的历史时期内，由于自然和人为因素的影响，大多古代壁画都产生了不同程度和种类的病害，有的壁画因脱落、破碎、2残损等原因造成了画面的缺失。目前，对脱落残损壁画的保护修复，主要是以文物本体的直接比对或试探性拼接为依据进
3、行的，在反复多次的比对、拼接试验过程中，酥松脆弱的壁画极易受到磨损和伤害，从而影响壁画的完整性和价值。且人工比对、拼接工作效率低下。 Photoshop 是一种使用最为广泛的图像编辑软件，已被应用于图像、图形、文字、视频、出版等各个方面。由于该软件具有放大、分色检验、重叠比对、拼接处理、测量、编辑等多项功能，在对指纹、印章、文书、图像等进行识别、鉴定、比对、模拟画像、图像处理工作中得到应用1-7。针对不同的对象，采用 Photoshop 软件抠图、图像拼接等技术应用也得到了研究8-12。Photoshop 软件在文物保护修复中的应用报道较少，采用 Photoshop 软件对纸质文物进行复制，准
4、确度高且大大提高了工作效率13 。 本文结合工作实践，在断裂、脱落、残损壁画修复工作中，通过使用计算机图像编辑软件-Photoshop，在大量实物图像处理分析、研究、试验的基础上，将数字图像处理技术、计算机辅助设计和虚拟现实技术相结合，合成完整的、传达明确意义的古代壁画图像信息，实现数字化虚拟重现与修复、储存、色彩复原等目标，为古代壁画保护、研究提供一种新的手段和方法。 1 图像获取及数据化处理 古代壁画经过漫长的历史岁月侵蚀之后，已变得非常脆弱。特别是那些已经脱落的壁画残片，在保护修复时，已经无法承受反复的试探性比对或拼接实验。如何才能在无损或最小损失的情况下对其进行比对拼3接并修复，还原或
5、尽可能地保留文物原有的历史信息。功能强大操作简便的图像处理软件 Photoshop 成为首选，它可以模拟完成壁画残片的比对和拼接，并以此为依据达到最终修复保护文物的目的。 1.1 数据图像的获取 图像资料的获取，是借助计算机及其图像处理软件模拟实验修复文物关键的一步，是直接影响壁画残片模拟拼接的重要环节。古代壁画残片的图像资料可通过文物实体拍摄和图像扫描设备两种途径获得。 1.1.1 文物实体拍摄 利用高像素数码照相机对将要修复的壁画残片正、反两面进行垂直角度（正投影）拍摄，确保拍摄对象尽量不变形。并利用标签和色卡详尽记录图像尺寸和色彩等各种信息，依此获得高品质的图像资料。拍摄时尽可能利用与残
6、片画面颜色反差较大的背景布（纸）或铺垫材料为背景，以便于后期“抠图”时的操作（图 1） 。同时，依据壁画脱落位置、档案记录或画面内容等信息判断其原有位置，并对相关区域的壁画及载体进行拍摄。 1.1.2 图像扫描获取 针对受损程度严重、非平面（弧面形体、变形较大） 、体量过大等不便或不具备拍摄条件的文物，则需要使用 LED（Lighting Emitting Diode） 、激光、红外等光源的非接触式无损扫描设备进行图像资料的采集，可轻易获取较为精准的平面（2D）图像。当然，也可使用三维图像扫描设备获取 3D 图像后再转换成 2D 图像。 对受损严重、缺失而不能直接拼接的壁画残片，则需将原始图片
7、资4料、考古测绘图通过数码相机或扫描设备将其转换成数字图像，为残片位置的确定提供确凿精准的依据。 1.2 数据图像输入调整 图像数据输入就是将拍摄或扫描的数据输入到计算机，并在Photoshop 界面中打开。数据图像调整则是利用图像编辑等功能，通过对残片的大小、色彩进行调整，使所有残片图像相关参数相一致（图 2） ，便于查找判定相对应的契合点及位置，并进行有效的拼接。 1.2.1 数据图像尺度调整 依据图像中色卡上的刻度或壁画残片上参照点的数据，对图像做缩放、变形等调整校验，最终使残片图像大小尺度与文物本体相同。 1.2.2 数据图像色彩调整 为了便于识别查找相互关联点等相关信息，模拟拼接修复
8、的图像资料对图像品质有较高的要求，都要使用图像再现色卡来检查图像色彩还原的准确性，使图像锐利清晰，色彩准确重现。 以 DC 色卡（24 色）图像文件为例。当图像文件进行尺度调整统一后，用“拾色”工具分别对图像上色卡中的黑、白、灰色块取样，并观测红、绿、蓝色的数值，判定色彩还原的准确性。如“黑”色块时红、绿、蓝色值应各约为 52， “白”色各约 243， “灰”色各约 122，其相互间差值应在 6-7 个单位值内，如果读数明显超出上述偏差范围，应使用“色阶（Levels） ”或“曲线（Curve） ”等图像处理工具，将图像色彩调整到上述要求的范围内。当然，不同色卡的参数值也存在差异，以使用色卡的
9、RGB 和 Lab 原始数据为准。 1.3 模拟比对拼接 51.3.1 新建空白项目 在 Photoshop 界面中新建空白项目，并将图像的相关信息填写在“空白项目”内容对话框内，包括预计拼接完成后图像尺寸“宽” 、 “高”等内容。 “颜色模式”选择 RGB 模式， “分辨率”设置为 300dpi，否则会影响拼接完成后的图像质量。 1.3.2 抠图 使用工具栏里的不同选框、套索或魔棒工具，对调整后的图像中所需部分的图形与背景进行区分界定，然后删除其他无效内容。这个步骤也被称作“抠图” ，就是在画面中“抠”出需要的部分。 “抠图”的方法有多种：有根据颜色抠图的，有根据几何图形抠图的，还有通道、路
10、径、蒙版抠图等，这可根据原始图像的实际情况、需要以及对 Photoshop 的掌握自行决定，但要求尽可能的精准（图 3） 。 1.3.3 创建新图像 使用魔棒或磁性套索工具，分别对可能为同一壁画的多个残片的图像有效区域进行选择，并使用移动工具依次将图像移动至同一新建项目中（图 4） 。 1.3.4 残片比对拼接 依据残片画面颜色、线条、内容、图形、肌理、结构、断裂痕迹等条件，并使用编辑栏里的变换功能，对可能相连的残片图层进行旋转、移动等操作，从不同角度、位置进行反复的比对和拼接实验。逐块查找相同、相似、相近点，并将其依次拼接，直至全部完成。可将拼对特征明显或画面较为完整等相对容易拼接的残片先进
11、行拼接，然后再拼接块6面较小或特征较弱的残块。这样拼接的信息会更多，可降低拼接难度，提高拼接效率。 如武威天梯山石窟壁画残片（编号 wwc4）的拼接（图版 15） 。首先参照佛像面部轮廓、头光弧形线条、皮肤颜色、背光颜色等信息进行初步判断，然后调整图片角度并依据断裂处的痕迹进行试探性拼接，最终完成 wwc4-1、wwc4-2 两残片的模拟拼接。编号 wwc4-3 的拼接除参照头光线条与颜色外（图版 15 红色提示部分） ，还进行了佛像背光形状、纹样、莲座及头光完整性的比对判断（图版 15 蓝色提示部分） ，以及设置参考线（图版 15 白色提示部分）辅助验证的方法，最终确定了 wwc4-3的准确
12、位置，并与 wwc4-1 残片进行拼接。以上三块残片面积相对较大，其包含的各种参考信息也较丰富，所以比较容易判读、识别和拼接，同时拼接的准确性和成功率也相对较高。但是 wwc4 包含有 25 片之多，其中有很多（图版 16 紫色标定部分）面积较小的残片，有的仅有 3.6cm2。像这类小的残片所呈现的可参考信息非常少，除颜色能辅助初步判断外，只能借助残片边缘的断裂痕迹查找其共同点，并依次进行有效的拼接。 依据以上方法和残片对应位置，将拍摄的残片背面图像进行拼接，同样形成一张完整精确的图像。这种壁画残片背面所具有的信息，可为精确判定残片位置起到至关重要的作用。特别是没有相关联壁画存在的壁画残片位置
13、的确定，这不仅是唯一的判定依据，也是检验残片位置准确性的唯一标准。 当然高版本的 Photoshop 也有自动拼接功能，如 Photoshop8.0 及以上版本即 CS（Creative Suite）系列。使用过程中发现，自动拼接功能7对所拼图像的要求较高，同时拼接效果也不够精准。特别是拼接图像之间的拼接点的方向和角度不符时，就无法有效完成拼接。 1.4 图层连接锁定 每当相关联残片拼接完成后，即在图层面板中将拼接吻合的关联图层进行复选，并使用图层链接功能将其链接，使其成为一个相对的整体，防止移动过程中出现错位而重复拼对的现象。当然对图层进行锁定，同样能起到防止误操作的作用。 1.5 拼接检验
14、与合并 1.5.1 拼接检验 将获取的受损前文物原始图像数据在 Photoshop 中打开，并将完成拼接后的图像拖入其中，再通过图层面板上透明度的调整，检验拼接的准确性。当然前提是图像的拍摄要素相同或相近。如有不吻合的区域，可将链接的图层释放，通过微调达到一致后再将其链接。 1.5.2 图层合并 检验调整完成后，在图层面板内将原始资料图层设置为不可见或删除，并利用图层合并功能，将链接的残片图层合并为一个图层，从而形成一张完整的拼接后的 PSD 格式图像。同时，也可以根据需要保存为jpeg 格式或其他类型的图像。 2 受损壁画位置确定 在古代壁画保护工作中，特别是受损的壁画残片，只要是原保护地条
15、件允许，就要根据相关的历史信息和确切的资料，对其进行原址复原保护。只有这样才能更好体现其真实的历史价值和艺术价值。原址保护8就存在如何确定其原有位置的问题，一般存在以下三种情况：一是有与残片相关联的壁画；二是有影像资料或测绘档案记录的；三是既无相关联壁画存在又无图像及明确档案记录，已搬离或仍在保护现场的。但不论是哪种情况，都可通过 Photoshop 处理简洁而又安全地完成位置的确定。 2.1 存在相关联壁画的残片 原保护地存有相关联壁画的残片处理相对容易，可将拍摄或扫描获得的数据输入计算机，并在 Photoshop 中与已拼接的残片图像进行拼接，完成其位置确定。再利用残片背面图像与对应地仗肌
16、理信息进行吻合程度的检验，最终完成位置的确定。 2.2 存有影像资料或测绘图的残片 存有影像或测绘图的残片处理相同，将相关数据打开并拖入残片图层，再通过图层面板中透明度的变换，使其与原资料相对应区域重合达到确定位置。同时使用残片背面的信息进行复核和验证。然后，在残片和背景资料上设置、标定和测算参照点及参数。 2.3 无相关资料的残片 分析研究和实际工作表明，无任何相关资料的残片也存在两种情况，一种是仍在原保护现场的，另一种是已搬离原现场保存但大致了解出处的残片。不论是哪种保存现状，其位置确定难度都很大，但也不是完全无法判断和认定。因为，所有古代壁画都是依附在不同材质的载体上的，如砾岩、砖块、土
17、坯或是其他材料，都有其特定和独有的纹理结构和痕迹，就如人类的指纹一样，没有绝对一致的。所以其肌理会反向表现在9壁画背面（图版 17、18） ，也就是壁画背面的纹理会和相对应的载体的纹理完全吻合，我们利用这一特性进行细致的排查比对，就能最终确定其原有位置。 A. 首先对壁画残片可能存在的原保护地进行细致的勘察，查找缺失壁画的部分，并对其载体（崖壁或墙体）进行拍摄。为了提高图像的有效像素，可先将被拍摄载体或壁画进行区域划分设计并逐块拍摄。然后在 Photoshop 中打开并拼接，形成一张完整的载体区域图像。 B. 利用编辑变化功能进行“水平翻转”操作，将前面矫正拼接处理的壁画残片的背面图像调整成反
18、向正视图像，再移至缺失壁画的载体图像中。 C. 利用图层面板中的透明度功能滚动条，调整壁画残片背面图像的透明度（约为 40-60%） ，使两个重叠的不同图层都处于可见状态（图版19） 。然后按照其特有的纹理和痕迹进行比对，如能完全重合即证明残片原有位置得到确定。然后在壁画缺失的载体图层上，沿壁画残片边缘标定起确定位置用的参照点，最终实现残片位置的确定。 如甘肃张掖金塔寺东窟西壁被盗壁画的原址保护（图版 20） ，我们通过参阅以前的图像资料及残留痕迹，已初步判定壁画的大致位置。但因盗取过程中相关联壁画已遭破坏，无法利用相关联壁画的拼接进行位置的确定；同时相关的图像资料也因拍摄角度原因，造成图像变
19、形较大而无法进行图像重合式的位置确定；另外，尽管西壁画面均为千佛形象，也有其独有的规律可循，但调查中发现千佛的高低、胖瘦甚至是角度都有较大的差别，都不能起到精确判定位置的作用。但通过壁画载体和残10片背面肌理的比对和查验，我们最终精确判定了其原有位置。 3 壁画残片保护修复 对依据相关信息资料能够实现拼接，并能确定其原有位置的脱落壁画残片要进行原址回贴保护。Photoshop 模拟拼接修复处理，只是脱落壁画原址保护的第一步。然后，要依据相同载体、材质、类型等壁画保护的相关研究成果和成功经验，以及脱落壁画残片自身的实际情况，在室内、现场试验及论证的基础上，筛选出性能优越的材料和易于操作的修复工艺
20、，对残损壁画进行修复保护。 3.1 残片位置标定 依据拼接时设置的各参照点参数及坐标，在载体上确定其相应的位置，完成残片位置的模拟判定到实际标定的转换。 3.2 残片及地仗加固处理 使用筛选的加固材料和工艺，对已脆弱疏松的脱落壁画残片和载体进行保护加固处理，以增加其自身强度。 3.3 壁画残片原址修复 按照相应的材料和工艺及残片对应位置，逐块将脱落壁画残片回贴归位。再使用与原地仗材质相同的材料，修复因受损缺失的壁画残片地仗及裂隙，同时对缺失壁画的边缘实施加固，起到进一步的稳固和保护作用（图 5） 。 3.4 无法判定区域的残片 对于无资料或异地保存的残片，在最大限度保留其边缘和背面可拼接信息的前提下，进行适度的拼接修复加固处理，并妥善保管，等以后
