自春秋戰國以來,許多統治者都曾修築長城,它承載着太多的曆史,沙場将士馬革裹屍,封建帝國屯田移民,使節與商旅往來絡繹不絕。
當烽火和硝煙散去,長城作為一個偉大的象征,不隻有山海關、八達嶺這些最耳熟能詳的雄關漫道,它更廣大的部分,遭受着經年累月的侵蝕,甚至可能因為得不到保護而不複存在。
這些細微而悠久的傷口,應為我們看見。
這不僅關乎專業人士對遺迹的保護,也關乎我們每個人。在保護長城的物理和數字行動裡,我們都可以借助科技的力量,與長城有更直接、更細微、更深入的聯系。
尊重曆史,尊重長城長城在春秋戰國時期即已修築,萬裡長城之名自秦而始。
公元前 215 年至前 213 年,秦始皇派蒙恬率領三十萬人北擊匈奴,戰後對秦、趙、燕各國修築的舊城牆加以增修和相連,「起臨洮,至遼東,延袤萬餘裡」。
現存的長城遺迹主要為始建于 14 世紀的明長城,西起嘉峪關,東至虎山長城。
2012 年,國家文物局用 6 年時間完成了長城資源認定:我國各時代長城資源分布于 15 個省(自治區、直轄市),各類長城資源遺存總數 43721 處,牆壕遺存總長度超過 2.1 萬千米。
時間帶走長城的狼煙與駝鈴,經久不息地留下痕迹。地震、雷擊可能危及性命,雨雪風沙緩緩将它吞噬風化,建工廠、修公路、拓開發區、改造城市等人為破壞使其面目全非。
▲ 娘子關. 圖片來自:攝影師楊東/圖蟲創意
2002 年前後,中國長城學會調查走訪結果顯示:「三分之一的長城基本完好,三分之一殘破不全,三分之一不複存在。」
2016 年,光明日報報道,明長城 6259.6 公裡的人工牆體,保存較好的不足 10%,保存一般的約為 20%,保存較差的約為 40%,消失的約為 30%。明長城尚且如此,其他長城更不容樂觀。
還有一種破壞長城的情況是過度修繕、破壞性修繕。好在通過多年的實踐,逐漸形成了現代的修繕理念。
國家文物局編制的《長城保護維修工作指導意見》指出:
長城保護維修必須遵守不改變文物原狀和最小幹預的原則。妥善保護長城遺存的真實性、完整性和滄桑古樸的曆史風貌……長城保護維修必須保持長城的原形制、原結構,優先使用原材料、原工藝。
最小幹預、因地制宜,是一件很難做到又必須做到的事。
2016 年,騰訊公益慈善基金會攜手中國文物保護基金會,與北大考古文博學院、天津大學長城研究團隊合作,先後捐贈了 2500 萬元,用 5 年時間支持修繕箭扣及喜峰口長城。
▲ 箭扣長城. 圖片來自:新華社
其中的喜峰口西潘家口段長城,建于明洪武年間,因為潘家口水庫的修建,潘家口關城和部分長城被淹沒到水下。
修繕人員需要做的,是遵循「四原」和「五随」原則:遵守原本形制、原來做法、原有材料、原用工藝,同時保證随層、随坡、随彎、随舊、随殘。
先是清理瘋狂生長的雜草,既防止長城的結構穩定性被破壞,也讓長城露出真容,針對性地調整修繕方案。
再是給長城做「微創手術」,盡可能選用從古城牆上脫落的磚石,修補手法遵照最傳統的白灰加水調制灰漿方式。在局部需要結構補強的位置,選用以原工藝制作的青磚。
▲ 背運磚石. 圖片來自:河北日報
因為喜峰口西潘家口段長城沒有陸路相通,工程材料都是通過汽車運到碼頭上,然後用船隻運到施工現場,最後還要再人工搬運,每塊青磚重 25 斤,一個人最多背 2 塊,一天最多走 12 趟。
這一段 1005 米的長城,整整修了 4 年,終于在 2021 年 10 月底完成了主體的修繕。
▲ 喜峰口西潘家口段長城修繕前後對比.
「男兒甯當格鬥死,何能怫郁築長城」,戍防的軍隊、強迫征調的民夫、發配充軍的犯人,這些古代的普通勞動人民用力氣和血肉建築了巍峨要塞。
科學地保護長城又何談容易,這也是一條緩慢而艱難的路途。
用雲遊戲技術,再造一座身邊的數字化長城「文物的消逝是一個曆史過程,文物保護隻是盡可能讓這個過程變緩。」
文化遺産保護,不僅要物理修繕,也要做數字化保存——在它沒有徹底消失之前。
在喜峰口西潘家口段長城修繕完成的同時,騰訊技術公益和遊戲團隊希望高精度還原這段長城,用數字化的手段将它保存下來。
高精度還原,不是将采集到的數據束之高閣,和普通人沒有任何關聯,騰訊團隊提出了更大膽的設想:
将數字長城裝進小程序,我們可以随時随地、身臨其境地在數字長城裡自由「走動」,在晨間到傍晚的不同時刻,欣賞長城的一磚一石、一草一木。
▲ 圖片來自:騰訊技術公益
這聽起來,很像電子遊戲裡的場景體驗。
負責将這一系列設想實現的騰訊互動娛樂公共研發運營體系(Tencent IEG CROS)團隊,綜合運用了包含照片掃描建模、實時渲染、PCG 生成、雲遊戲等在内的多項前沿技術。
這也是首次将雲遊戲技術應用到文化遺産數字化保護項目之中。
但實際操作起來,比平地起高樓做一款遊戲難多了。
長城所處的地形、長城的本體、周邊的植被河流,都要做到高精度的場景還原。
簡單來說,騰訊 CROS 團隊所做的是,先采集當地的物理數據,然後完成建模、貼圖,再交給引擎進行渲染。
九層之台起于壘土,在掃描拍攝階段,騰訊 CROS 團隊的 Photogrammetry(攝影測量)技術,運用激光測量、高清圖片采集以及無人機拍攝記錄等方法,實現對喜峰口長城的精準測量,為之後的工作打下基礎。
這裡的難點在于,長城本身的特殊性。
時移世易,長城經曆歲月侵蝕和地質運動,殘缺的坑窪、突兀的棱角、彎曲的台階、自然沉降帶來的斷層,都是它的一部分。
▲ 圖片來自:騰訊技術公益
和「最小幹預」的修繕理念相似,這些細節必須如實還原,但也意味着更大的采集工作負荷,讓本就不小的掃描拍攝量「雪上加霜」。
最終,CROS 團隊采集到近 5 萬張高清圖片,整個喜峰口環境共有 10 億個面片的精度。這些面片記錄了每一處「不完美」的凹凸起伏,組成了長城自屹立以來的生命軌迹。
此外,天津大學建築學院六合建築工作室提供了 4000 公裡的 27 萬張縮略圖像,以及重點區段的高清圖像、三維數據。
基于豐富的數據,再與衛星拍攝的地形資源庫的地形坐标進行匹配,喜峰口長城與周邊地形便被更真實地還原出來。
地形有了,長城本體有了,漫山遍野的植被重建不能少。
騰訊 CROS 團隊一口氣「種」了 20 萬棵樹,并非随意而為。
身臨其境,也意味着能夠無死角欣賞一棵樹。
20 萬棵樹的每一棵,因視角變動而被「看到」的光照角度、透光度、樹葉粗糙度都不一樣。
▲ 圖片來自:騰訊技術公益
借助掃描拍攝的圖片和當地縣志中的植物圖鑒,CROS 團隊學習了喜峰口長城周邊的植物類型和分布規律。
在這個基礎上,他們定義植被的大小、比率、密度、依賴關系,從而實現不同的植被組合,再根據峽谷、山峰、懸崖、岸邊等不同環境,設定植被的分布區域,最後将植被組合與植被分布領域相對應。
這些複雜而周密的設定,均由通過算法和參數進行控制的自研 PCG(過程化内容生成)工具完成。
當建模和貼圖都已完成,還剩下渲染這一步。
面對多達 10 億面片精度的數字長城,騰訊 CROS 團隊運用了遊戲引擎完成渲染,從而讓實時渲染畫面,承載和表現巨量的超高精度模型。
遊戲引擎技術,能盡量減少貼圖精度的切換次數,提高整個場景的運行效率。直觀的效果是,在遊覽數字長城過程中,我們不會感知到明顯的跳變。
▲ 圖片來自:騰訊技術公益
同時,遊戲引擎技術還能提供完整的、動态的全局光照效果,實現從清晨到夜晚的光照變化。
▲ 圖片來自:騰訊技術公益
最後,體量這麼大的數字長城,要怎麼塞到小程序之中?
在萬兆雲機房實時渲染完畢後,通過獨有的雲遊戲傳輸流控算法,數字長城的高清畫面會在被壓縮後通過網絡傳送到手機,呈現 3A 級的觀看效果,看得清一隻蝴蝶在枯枝上扇動翅膀的瞬間。
▲ 圖片來自:騰訊技術公益
以上諸多的努力,實現了精細到一草一木一磚一瓦的還原,為喜峰口這段大約 1 公裡的長城留下一筆數字資産。
6 月 11 日,「雲遊長城」小程序正式上線,恰逢我國第 17 個「文化和自然遺産日」,今年活動主題為「文物保護:時代共進人民共享」。
用小程序去連接用戶,實現數字資産人人共享,應景又應題。
以系統的視角,看見立體的長城進入「雲遊長城」小程序,開始「爬長城」,腳下是長城,周圍是植被,你聽見自己前行的腳步聲。
時不時有可點觸的書本和望遠鏡圖案,向你介紹長城排水口的分布,或者此處的角度最适合觀景。
等到你「爬」到四号敵台前,就會發現無路可走,但窗口會放下梯子。
一旁的語音向導告訴你:「入口的位置之所以設計得很高,是考慮到敵人一旦攻上長城,敵台裡的士兵可以馬上收起外面的梯子。」
我們便能直觀地感受到,長城從來就不是一道孤立的城牆,而是由大量建築組成的嚴密體系。
萬裡城牆在層巒疊嶂中前行,連起「一夫當關萬夫莫開」的關城、白天燃煙夜間放火的煙墩、兩台相應左右相救的騎牆敵台。
明長城研究專家張玉坤則更全面地指出:
長城除了軍事聚落的屯兵系統,還有烽傳信息系統、驿傳交通系統、軍需屯田系統、互市貿易系統等諸多子系統,它們共同構成了一個龐大、複雜的巨系統,一條集軍事防禦和民族交融于一體的秩序帶。
因此,在數字化還原外貌之外,長城還有更多切面需要數字化。
在「雲遊長城」小程序,你有着雙重身份——是遊客,也是工匠。
你的工具箱裡,裝着長城特制磚、鏟子、瓦刀、錘子和箭镞,供你沉浸式地參與修繕長城時需要經曆的清理考古、砌築、勾縫、磚牆剔補和支護加固等流程。
▲ 圖片來自:騰訊技術公益
不僅如此,「雲遊長城」小程序和 「雲遊長城 Pro」網站,包含貫穿 10 餘個朝代、橫跨 15 個省市區的長城百科,以及各類長城病害防治與保護知識等内容。
在地理橫向上,了解長城全線、長城之最、建築結構、防禦體系,領略長城重點段落風光。
其中就包括明長城從遼東到甘肅的「九邊重鎮」防禦體系,由天津大學建築學院團隊的「明長城防禦體系時空數據庫」支持。
天津大學建築學院團隊開展了 20 年長城防禦體系研究,目前已用二百萬張高重疊率圖像覆蓋約 5500 公裡長城牆體及其烽燧、堡寨等附屬設施。
在「雲遊長城 Pro」網站,基于天津大學科研數據和騰訊地圖,我們可以清楚地看到航拍的長城影像,知道明長城如何分布。這是巨系統和秩序帶的一種體現。
在曆史縱向上,學習古往今來的長城詩歌、各朝代的長城大事記,玩轉趣味問答,發現你不知道的長城。
比如,漢代使節出使西域時,基本都是沿着秦漢長城的内側行進,所以絲綢之路與長城有許多重合的部分;攻堅對遊牧民族來說并不劃算,長城很少發生大規模的戰役。
源于戰争的長城,不隻是用來防禦擾掠,還有發展生産的農業用途和商旅往來的商業用途,這是巨系統和秩序帶的又一種體現。
有時候,我們可能會覺得保護長城非常必要,但又離我們很遙遠。長城是曆史留給我們的遺産,應和我們的生活發生聯系。
所以它以數字化的形态、遊戲化的形式出現,讓我們更加了解一磚一瓦,也更加了解一磚一瓦背後的故事。
我們在「雲遊長城」小程序上通過各種活動赢取的裡程,還可以兌換為騰訊公益「小紅花」,再轉化為加油包助力長城保護員,将線上參與轉化為線下切實的公益力量。
這是一個更立體的長城。
技術公益,讓數字化保護更可持續與實體行業擁抱數字化變革一樣,技術已經成為公益事業的标配,特别是在文保數字化領域。
「雲遊長城」小程序,就是騰訊技術公益為長城這座世界級文化遺産,補上數字化展示與互動平台的一次嘗試。
事實上,近年來科技行業的「雲遊」系列多如過江之鲫。
早在 2014 年,故宮博物院和騰訊推出的《穿越故宮來看你》魔性 H5 便在朋友圈刷屏,明成祖朱棣化身 Rapper,戴着墨鏡又是玩自拍又是跳騎馬舞,朋友圈和 QQ 也玩得頗為上手。
讓明成祖帶頭「搞事兒」,原來是要為 Next Idea 騰訊新文創大賽做宣傳。該賽事與多個文博單位合作,希望用青年創意和現代科技活化傳統文化。這一出宣傳匠心獨運,已經玩到了點子上。
2020 年 2 月 20 日,敦煌研究院聯合人民日報新媒體、騰訊共同打造的微信小程序「雲遊敦煌」搶先體驗版上線,這是首個集探索、遊覽、保護敦煌石窟藝術功能于一體的小程序。
▲ 圖片來自:敦煌研究院
我們除了 360 度暢遊洞窟、近距離觀賞壁畫、學習曆史文化和美學内涵,還可以定制線上主題明信片、參與知識問答,在與騰訊公益打通的「敦煌數字供養人公益項目」中出一份力,共同将敦煌文化傳至下個千年。
若将視野放得更寬,還有騰訊的 「一部手機遊雲南」項目。一方面,「遊雲南」app 采用物聯網、雲計算、大數據、人工智能等技術,為「吃住行遊購娛」提供數字化的解決方案。
另一方面,騰訊與雲南發布「新文旅 IP 戰略合作計劃」,打造全國首個省級文旅 IP 形象「雲南雲」,以「自在雲南」為精神内核,落地與西南聯大、玉龍雪山等相關的一系列新文創項目。
長城的數字化保護項目近年來也是層出不窮,Google Arts & Culture 曾與北京古北水鎮合作推出 「見微知築識長城」主題頁面,實現以 「360 度實景長城」的方式探索司馬台長城。
▲ 司馬台長城冬景. 圖片來自:Google
形式在變化,技術在進步,科技行業在文保數字化方面參與得越來越深入,内容随之做得越來越好,這對文保、文旅、科普,乃至文化之美人人共享的未來,都有不言自喻的意義。
如果未來所有的生意都是數據生意,那麼所有的公益都是技術公益。
「雲遊長城」項目不會止步于現狀,還将在「技術公益」的方向上探索更多可能。
首先是能力開放,讓每個文化遺産都具備制作和留存數字資産的能力。
現在已經實現的是,通過「雲遊長城 Pro」網站,将明長城防禦體系、長城軍事和建築知識、高清實拍大圖和點雲模型(在二期會上線)、長城研究文獻等體現長城「巨系統」的内容,向公衆開放。
其次是去中心化的開源共建,「雲遊長城」小程序的知識體系是政府、行業、機構、專家乃至公衆共建的「長城百科」,這與以往文物機構中心化的内容不同。
舉例而言,長城病害常識等可視化卡片,是以帝都繪工作室的《長城繪》為藍本的;未來,「雲遊長城」還将被運用至官方學術機構、學術論壇、長城沿線博物館等研究場景。
▲ 圖片來自:「雲遊長城」小程序截圖
「萬裡長城第一人」羅哲文先生在《長城史話》一書導言中指出:
曆史上的王朝社會,随着曆史的前進、社會的發展,已經成為往事,進了曆史博物館。與之同興衰、共榮謝的長城也完成了它的曆史使命,已經化幹戈為玉帛,化昔日戰場為錦繡河山,成了一件十分重要、無比壯觀的曆史文物。長城改變了原有的功能,鳳凰涅槃,輝煌再現。
從金戈鐵馬、離人思婦,到抵抗侵略、衆志成城,長城有太多的隐喻和意象。
借助「雲遊長城」這樣的工具,每個人都能近距離看見長城,都能參與保護和傳承長城文化,與過去未來相聯系,與社會集體相聯系,意識到天地的遼闊,保留對曆史的「溫情與敬意」。
長城未曾遠去,它擁有鮮活起來的曆史,以及更可持續的未來。
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