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万里长城的营建历史,藏在一块块古老的石碑间,这项技术派上了大用场
2023-01-06 15:43:17
北京日报
记者:何蕊

华表半空经霹雳,碑文才见满埃尘。

在唐代诗人刘禹锡笔下,残缺的华表、蒙尘的石碑,满目衰败尽是惋惜。然而,古人的遗憾,在千年后的今天得以弥补,许多细微残存的旧痕都能被清晰地还原。

在北京北建大建筑设计研究院,有一群时光修复师,他们长期与文物古建打交道,借助数字技术,修复残破的时光碎片,让尘封在千百年岁月中的历史故事逐渐生动起来。在他们手中,经历数百年风沙磨砺、模糊不清的长城碑刻变成了一件件蕴含历史价值的文献;见证京城百年变迁的古朴小楼,也慢慢恢复了原本的样貌。

见微知著

在北京西北部山区,蜿蜒盘踞着长城“巨龙”,这里曾是重要的军事防御区。千百年来,万里长城的营建历史一直令世人惊叹,其背后的秘密就藏在一块块石碑间。

2022年,受延庆区文物管理所的委托,北京长城文化研究院与北京北建大建筑设计研究院组成课题组,在长城专家汤羽扬的带领下,对延庆区54块长城碑刻进行了数字化采集、分析与研究。作为团队主要成员之一,倪越参与了碑文的数字化识别和保护工作中。

“和古老的文字打交道,已经不是第一次了。”倪越说,自打二十多年前大学毕业留校进入设计院工作,在团队和他的努力下“开口讲故事”的文物古建少说也有十几个。“但这次不太一样,这是我们第一次采取微痕提取的手段,数字化识别和修复长城碑刻,这在国内也是首次。”

微痕提取,“微”在哪里?又要提取什么?面对记者追问,倪越解释:长城碑刻中有不少刻字由于历经几百年的风霜侵袭,字迹近乎湮没,肉眼可辨识的文字微乎其微。

“就拿这块诗碑来看,它被发掘出来后就一直保存在九眼楼,仅凭肉眼几乎看不出刻有文字,更难想象这上面曾记录着一首咏颂长城的诗文。”倪越边说边从电脑中打开一个文件夹,里面按序排列着几千张碑刻的细部照片,有的遭严重破坏,表面裂痕无数;有的风化明显,表面已变得光滑,辨不出文字的痕迹。这些照片角度不同、大小不一,但无一例外地显示着:石碑存在着不同程度的损伤,保存状况令人担忧。

“明代长城碑刻遗存是研究地区长城历史文化的重要史料,是长城修筑、屯戍及长城沿线政治、经济、军事、文化和社会发展图景的真实记录,长城碑刻研究在很大程度上决定了长城研究的广度和深度。”倪越进一步解释:“我们的工作,就是用最小的成本和代价,最大程度地还原历史,为长城等文物古迹研究做点基础工作。”

“最小的成本和代价”,就是以文物保护为前提,在不破坏石碑本体的基础上,开展采集工作。“此前,最为常见的就是使用实物拓片的方法来获取碑文信息,原理有点像印染。”倪越形象地比喻,这种方法往往需要先在文物碑刻表面涂抹墨汁,再将拓纸覆盖在上面通过拍打按压进行拓印。“虽然许多拓片效果还不错,但在操作过程中与文物发生了物理接触,产生污染及磨损都不可避免,所以国家文物局已经严格限制石刻文物拓片。”

想要“无接触式”还原文物表面文字,“微痕提取”这一新兴数字技术派上了用场。首先需要用高清相机等专业设备对石碑进行近距离拍摄,保证拍摄到每一处细节,“因为数据处理和拼接的需要,一块碑要拍两百多张照片,以确保合成完整清晰的碑体影像。”倪越解释,图像素材越多,识别越准确。把这些采集到的数据导入系统中,即可生成一份高清的微痕图像。

看似简单的描述,其背后的技术支持大有讲究。表面上看,微痕提取与三维激光扫描类似,都是借助设备对石碑碑刻进行数字化采集。但与常规的三维激光扫描不同,本次研究团队应用了更加“高大上”的“微”秘籍——通过光线采集和模拟,结合计算机图形图像集成处理等技术,实现了影像的微痕提取。

为了帮助记者加深对这项技术的理解,倪越打了个比方:“就好比有时候增强对比度和亮度会使照片变得更清楚一样,通过技术处理可以去除影响视觉的污染和残损,使得辨识的准确率大大提高,从而形成更为完善的碑刻数字档案。”

这项微痕提取技术的效果如何?数据最有说服力:据初步统计,延庆区54块长城碑刻上的文字约有10337个,除去部分碑刻表面风化严重,有些部位已无法判定是否有文字之外,可直接识别的文字7549个,需进一步识别的文字2788个。

在这2788个字中,经微痕提取技术处理,团队最终明确识别出1083个字,结合文献等资料分析出的疑似字359个。此外,还有比较模糊的、结合碑刻上下文和文献查阅加以推断的字,大约299个。尽管仍有一些文字没能复原,留下一点儿遗憾,但对于研究工作来说,已经有了明显的进展和突破。

倪越和同事一起拆下同兴和木器店已经锈蚀的雨水管。

“微”我所用

在此次数字化采集的54块长城石碑中,涉及城工碑、阅视鼎建碑、诗碑、门额、庙碑等多个类型。

团队进行微痕提取时,首先把视线锁定在了一块位于九眼楼长城的无名石碑上。如今,这块石碑依旧安静地伫立在考古现场,背部镶嵌于城墙中,表面字迹近乎湮没。走近看,石碑顶部略呈弧形,高约61厘米,宽约57厘米。表面犹如一块“白板”,几乎没有肉眼能够辨识的文字。

选这块碑来做微痕提取,团队有自己的考量。“我们查阅了很多资料,一直没有查到任何有关这块碑的录文记载。也正因如此,才更能说明我们做这项工作的意义。”倪越笑着说,当时只是抱着试试看的心态,并未过多考虑得失。

经过微痕提取和数字化处理,石碑上“隐形”的文字逐渐显现了出来。用团队负责人汤羽扬的话来说,收获了一点儿“小惊喜”:“冬、日、奉、陪、大、中、丞、郭、老……”微痕提取后的图像中,虽然还能看到石碑上被侵蚀的空洞和风化形成的斑点,但那些由颜色较深的凹陷条纹组成的文字,大部分都能被辨识出来。

接下来的工作,被形象地称为“填字游戏”——在数字技术的加持下,把碑文全文进行录入,包括将空缺的内容补充完整。这项工作听上去很简单,真正操作起来却是最费功夫——需要把被修复的文字过四遍“筛子”。

倪越打开九眼楼长城无名石碑的文字复原文档,上面的文字被不同的颜色分为了红色、绿色和蓝色三个部分。“我们用黑色标注的是肉眼就能识别的文字,由于在这块碑上几乎没有能看见的文字,所以没有黑色的部分。”他说,这仅是第一关,需要团队通过实地探访和对照片仔细辨别后,把肉眼识别的碑文用黑色进行录入。

那文档中最多、最显眼的红色文字是什么?面对记者的疑问,倪越揭开了谜底:“红色的字就是通过微痕提取后的图像所确定的文字,我们把它们称作‘补字’。在这块石碑上,经推断共有不到100个文字,其中近88%的碑文都是在数字化处理后才具备辨识的条件,可见微痕提取着实帮了大忙。”

通过补字内容,团队推断出了石碑的类型,并根据碑刻中出现的“萬仞山巅敞城楼”“萬年桑土杞人憂”等语句的用韵和字数规律,判定这是一块诗碑,主要内容是一首八句的七言诗。

穿插在众多红字之间的是绿字和蓝字。“数字化不是万能的,无法将所有文字一一准确还原。剩下一小部分碑文就需要发挥人类的智慧,通过上下文和历史资料,相互印证,给出推断。”倪越举例,比如碑文中提到的郭老先生,官职为大中丞,实际上这一官职从秦朝开始设立,负责接受公卿的奏秉,还能荐举、弹劾官员,随着明代都察院的设置,这个官职便不复出现,但“中丞”这个尊称却保留了下来,用于称呼巡抚。

“我们翻阅历史资料,发现明代一百余位历任巡抚中,姓郭的有郭镗、郭登庸、郭宗皋、郭四维、郭之琮等人,再根据碑文落款‘万历’字样,发现只有郭四维一人在万历年间任宣府巡抚。”倪越说,经过一系列查证,这位郭老先生的身份终于水落石出,正是在万历十七年被升为都察院右佥都御史巡抚宣府地方、督理长城事务的郭四维。

紧接着,团队试图还原碑文落款。微痕提取后的所落年款为“萬曆庚□”,前三字都是准确的红色补字,而最后一字的补充对判断石碑年代有着重要的意义。历史上,万历年间共有五个“庚”年,即万历八年(庚辰)、万历十八年(庚寅)、万历二十八年(庚子)、万历三十八年(庚戌)和万历四十八年(庚申)。郭四维的任职为万历十七年至万历十九年,结合碑上隐约的笔画特征,基本可推断落款年代为“萬曆庚寅”(公元1590年)。至此也就经过了第三道“筛”,蓝色的“推字”——“寅”被填补在了碑文中。

根据碑刻所处地点,团队推断诗文前述记叙文字中提到的正是火“焰”山,于是,诗作的时间、地点、人物三要素全部被还原了出来——冬日,郭四维等官员沿小道登上了火焰山九眼楼,看着长城壮观的景象,不由得诗兴大发……文字背后的历史场景跃然纸上。

这一连串的相互印证,令倪越颇有些成就感。“有点儿类似穿越,也有点儿像破案,通过碑文和文献材料间的蛛丝马迹,勾勒还原出相对清晰的历史情景。”他说,虽然比喻成“填字游戏”,但实操起来才发现需要补的课可真不少:历史、地理、军事、建筑、文学、书法、民俗等专业知识缺一不可,为此,去图书馆查阅文献、在网络上搜索材料、请教各学科专家一度成为他们的“日常”。

在汤羽扬的“识碑小分队”中,和倪越并肩作战的还有十几名成员,大家各有分工,从现场采集到微痕提取,从识别录入到推敲文字,平均一块碑少说也得花费三四天的时间。汤羽扬常感慨:“大家把大量的时间都扑在了文献的海洋里,但更多的时候是查了几天结果收获甚微。”

留有遗憾实属正常。“你看这些用绿色标注的文字,虽然也经过层层推测筛选,但目前仍有存疑的部分,有待进一步论证确认。另外那些标注为‘□’的字既无法辨识,更是无从考证。”倪越说,这正是团队严谨的地方,期待未来通过更高水平的科技来揭开其中的秘密。

老城保护项目中,设计团队听取居民代表意见和建议,多方共同商讨修缮方案。

剖玄析微

从北大红楼到长城石碑,从敦煌到胶海关旧址……参与过一个又一个文物保护工程,倪越越发感到,文物的保护与干预之间,有一座掌控着微妙平衡的天平。“一边是对文物建筑价值的发掘与传承,另一边是利益相关者的不同诉求,如何找到一个最佳平衡点,把握好保护的度,是我们一直在探索的,目标是力求实现保护与利用的共赢。”

以老城保护项目为例,2022年北京大栅栏观音寺片区启动了一期立面修缮工程,对铁树斜街、堂子街、五道街西三条胡同的沿街立面等公共空间进行整治提升。由北京大栅栏投资有限责任公司组织参建各方和大栅栏街道办事处、铁树斜街社区、居民代表等一起坐下来听方案、谈感想、出主意、提要求,就是实现协调各方的利益、取得最佳平衡的妙招儿。

“我们充分参考了《宣南鸿雪图志》、老照片、老地图和纪录片,并深入调研了现状遗存,以‘老街、老屋、老北京,新业、新景、新生活’为设计理念,提出了发掘传承历史文脉,分类分级保护老城肌理与传统风貌的设计方案。”倪越说,设计团队向居民代表详细介绍了修缮方案,听取老街坊们的意见和建议,争取实现人居环境改善和古建保护的平衡。

在交流中,倪越深切地感受到,居民们对身边老建筑的历史充满感情,聊起来如数家珍。从护国观音寺、五道庙聊到谭鑫培、梅兰芳,再从肇庆会馆、三元客栈聊到同和旅馆、远东饭店……大家特别关心街区风貌特色的保留,并主张“用修文物的态度对待家门口的这几条古老街巷”,经过沟通磨合,设计方案最终获得了各方的认可,工程顺利地开展起来。

千里之行,始于足下。想要做成一件事,需要从一砖一瓦做起,历史建筑的修缮也不例外。

一栋百年小楼,光是修缮前的准备功课就做了两年多。修缮的对象是建于上世纪20年代的同兴和木器店,见证了京城木器行的兴衰。

上周六,记者前往探访:在冬日暖阳照耀下,这座百年小楼静静矗立在天坛北侧的金鱼池中区,外围虽有施工挡板环绕,却也掩盖不住小楼的古朴气质——青砖灰瓦,经受岁月的摩挲微微泛白,在周围几栋现代建筑的衬托下格外显眼。

倪越介绍,修缮前的准备功课从追溯历史开始——这栋小楼始建于1923年以前,由于经营得法,慢慢的从木器店发展为兼营木器与古玩的综合性商店;1955年,经公私合营,小楼易主,之后一度成为职工宿舍;2017年被判定为危房,亟须进行修缮。

修缮团队邀请专家学者对设计方案进行把关,专家们一致认为:这幢百年建筑是京城不多见的工艺与审美相结合的建筑精品,具有极高的建筑、历史、艺术及社会价值,修缮时要做好跟踪记录。为此,从2020年起,工匠师傅们对小楼的各个部位和构件,共计16个价值点逐一做了针对性研究,直到2022年9月才正式进场修缮。

登上脚手架,工匠师傅韩会良得以近距离观察小楼西面的砖匾——自上而下雕刻着“同兴和木器店”六个大字,不过这些字已经被灰料填实,多数笔画已经看不清了。师傅们拿出绣花功夫,一点点将填充在题字中的灰块清理掉,阴刻的笔画逐渐显现出来,“真没想到这些细节居然还都保留了下来。”韩会良感叹。与之不同的是正面的三块阴刻石匾,这里的填充材料倒是有可能在石匾初立之时便已存在,既较为耐久,又仿出了白纸黑墨的效果。

记者跟随韩会良自西向北绕过小楼的一角,北面砖墙中镶嵌着的,就是这三块阴刻石匾,其中两块分别刻有“古玩”“同兴和”五个大字。可第三块上的“木□”痕迹却成了谜。“在还原长城碑刻中使用的部分数字技术再次被派上场,不过,像这个只留下轮廓的刻字,我们将复原的文字图像与各种书法名家所写的字体对照,却一直没有找到准确的答案。”倪越说,目前看最有可能的应该是“業”字,但不能完全确认,还有待考证。当谜底揭开后,修缮团队将借助数字科技展现石匾的本来面貌。

“慢慢来,急不得。”倪越心里很清楚,修缮设计这事儿,慢工才能出细活。

“我们要做的,就是充分利用最新科技手段,发现一切能发现的细节,最大程度还原历史,并给后续的研究尽一分微薄之力。”倪越笑着说,没有什么捷径可走,如果有那便是再去一次现场、再查一部文献、再请教一位专家……这些背后的努力,时光都能见证。

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