探秘！原来兵马俑是这样修复的

一座博物馆就是一所“大学校”。

从第一件艺术品开始，人类就踏上了想象力的征途。博物馆不仅承载了历史的文明，同时也记录了人类创造未来的起点。

5000多年中华文明沉淀让我们拥有了数不清的文物瑰宝，但是当一件文物被挖掘，展示出来，也就开始走向了消亡。

从某种角度来说，世界上的文物最终都会消失。如果说文物工作者的工作，是尽量延缓文物消亡的进程，让文物的寿命得到延长，数字化则以一种颠覆的姿态，让文物得以永生。

文物保护的数字化，不仅给了古老的文物第二次生命，也拉进了与我们的距离，相距千万里的美如今变得触手可及，只需要打开电脑，输入网址，就能一览千年之前的文化瑰宝，感受曾经壮丽的盛隆时代。

从实体到虚拟数据，人类是如何赋予文物各自的专属代码，让他们生动地呈现于屏幕之上？

今天，未来君就带你一起探秘博物馆背后的秘密，了解如何用算法还原一尊历史中的兵马俑。

STEP1.初始建档

文物数字化的第一步，往往是从存档开始的。

将军俑

一尊兵马俑想要在网络世界拥有自己的“身份证”，首先需要工作人员为它拍摄一张“证件照”。

研究人员会用高精度摄像和激光扫描，采集兵马俑的外貌数据，包括边角的结构坐标、形状的凹凸变化。

摄像机正在扫描兵马俑

绕着兵马俑的身体旋转环绕360度，一键扫描，数分钟后，一尊兵马俑的形状与纹理数据采集、合成就完成了。

兵马俑的3D动态展示

STEP2.美颜修复

在为兵马俑建立了电子档案之后，就需要为一些“残缺”的兵马俑进行“美颜”。

许多文物随着时间的流逝，会遭受不同程度损伤，如果按照传统方法人工修复，以正常的工作进度计算，熟练的修复工平均每月修复一个，修复完所有的兵马俑至少需要100年的时间。

出土时已经破损的兵马俑

但是随着技术的发展，数字化修复变成了解决问题的新方法，通过算法进行匹配，一台计算机每秒就能完成数万块碎片的对比，即使是对那些已经破裂成几千块碎片的陶俑完成拼接，也不过需要一个小时左右就能完成。修复员再按照计算机给出的碎片排列图拼接，只需要一天的时间就能完成整尊兵马俑的拼接。

兵马俑出土碎片

那么计算机是如何准确识别出所有的兵马俑碎片，并让它们找到彼此，完成正确的拼接呢？

科研人员会通过三维扫描的方式，把文物碎片的外形曲线、以及断裂面凹凸起伏的特征，输入计算机。让计算机记住不同碎片的立体外貌。进行文物修复时，计算机会以一块较大的碎片为基础，对采集到的其他碎片样品逐一分析，直到找到吻合最完美的另一块碎片。这样不断比较下去，当一个陶俑各个部位的碎片都被找齐后，一个完整的陶俑排列图也就产生了。

兵马俑碎片的虚拟拼接

STEP3.重现色彩

看着出现在眼前的完整的兵马俑，你能想象到它们在两千年前其实都是彩绘的吗？

五彩的秦俑

当尘封千年的黄土刚被打开时，兵马俑身上残存绚丽色彩让考古学家们惊叹不已，但须臾之间，这些色彩便消逝在他们眼前，彩绘层因为脱水，纷纷起翘、剥落，俑身褪为灰暗的陶土色。

在当时，有限的技术让文物保护工作者们束手无策，只能眼睁睁地看着兵马俑一点点褪去颜色，既痛心又无能为力。

但是随着科技的进步，如今，我们已经掌握了色彩重建的技术，能够让兵马俑恢复往日的光彩。

想要重现历史中兵马俑的本来样貌，就需要追溯历史，去考究当时匠人使用的颜料。

从90年代起，考古学家陆续在第一现场，靠数字拍摄采集到一些珍贵的残留色样。这一步就是给现实中的颜色，建立了一份数字化的色彩信息。

刚出土的兵马俑

但是只有几块色样对于复原栩栩如生的兵马俑来说，力量微乎其微，因此，还得依靠彩绘学家考证大量史料，才能鉴定出秦俑使用的原始颜料。

像是面颊用的朱砂和铅丹，袖子用的硅酸铜钡……向前追溯出颜料千年间历经的变化，也就能一一得到对应的色彩信息了。

兵马俑不同部位对应的色彩

得到了颜色的基础信息，还需要将色彩精细地描绘到兵马俑的身上，这就需要借助颜色迁移技术，简单来说，就是将这些“数字颜料”绘制成的纹理，用笔刷“刷”到兵马俑的身上。

为兵马俑上色

这样，每一尊兵马俑就都能得到一张完美的彩色照片了。

STEP4.完美呈现

当兵马俑以虚拟数字的形式得到完整的修复后，最后一个环节就是要以本来的面貌呈现到大众的眼前。

如何将数字文物以最接近历史的形式，呈现在我们的电脑上，让我们看到最准确的样子呢？

这就考验着我们的显示器屏幕了，毕竟不同的显示器有着不同的色差，这些辛苦修复的颜色，在不同的显示器上看起来，也可能产生不小的差别。

兵马俑在不同显示器上产生的色差

因此，能不能目睹它们的真容，考验的不仅是科研人员的前期努力，更考验着屏幕的性能，更准确的说，考验着屏幕色域。

大家都知道，屏幕上的每一种颜色，都可以用一组红（R）、绿（G）、蓝（B）参数来记录和表示。

而色域，指的是电脑能够生产的颜色总和。

屏幕色彩的RGB

从30年代起，颜色科学家就建起了一个庞大的CIE色彩空间坐标轴，几乎包含了人眼可见的全部颜色。

为了规范计算机的视觉色彩，业界也陆续为各种设备制定了色域标准，这些标准，实际都是在大的色彩空间里画范畴。

计算机的色域标准

但范畴只是一个理想值，最终色彩的呈现能够达到什么效果，还需要看设备能够实现到什么程度。

比如实行sRGB标准的屏幕，色域数值越接近100%，它能更准确地产出标准中的全部颜色。

计算机的色域标准

不过，这么多年过去，以往的色域标准，可能也追不上新的观感要求了，DCI-P3标准就是应用于数字影院的新兴色彩标准。它以人类视觉体验为出发点，尽可能匹配电影中能展现的全部色彩要求。

DCI-P3 标准，在 Rec.709 标准之上，拥有更广阔的红色/绿色系色彩范围。（* Rec.709 色彩标准是高清电视的国际标准，大部分影片在后期发行的过程中，都需要在原片的基础上参照 Rec.709 色彩标准进行转码。）

因此，DCI-P3 可以称之为电影级色域标准。

计算机的色域标准

色域固然是人眼观测色彩尽显屏幕的保证，但是最终呈现在电脑端，色准（∆E）的还原能力也不容小觑（色准（∆E）指屏幕产生的色彩偏离，数值越小越好）。

电脑屏幕色准平均值

所以，只有一块屏幕达到更高的色域，更小的色准平均值，才能更真实地还原朱砂红、腾黄色、石绿色……这些中国传统美学中的色彩。

为了更好还原色彩的真实度，联想ThinkPad X1Carbon在经历了不断地调试后，交出了最满意的答卷，14英寸微边框大屏，100%DCI-P3高色域，1.3的色准平均值，10.7亿色彩细致呈现，让你能够看清文物的每一个细节。

联想ThinkPad X1Carbon

用它打开《千里江山图》，可以看到修复后的山水敷色，色彩鲜艳分明，放大后还能看到盖章狂魔太上皇的宝印，细节清晰明亮。

用联想ThinkPad X1Carbon打开《千里江山图》

不过说到底，光本身并没有颜色，缤纷色彩只是视觉大脑通过对来自视网膜的光谱信息进行加工处理，并赋予不同标签的一种主观创造，而坐标轴中的巨大色彩空间，目前还没有显示器能够完全覆盖。

我们用今天的媒介设备去弥补缺失的遗憾，追赶文物变老的速度，可是时间没有尽头，科技不会止步。

或许有一天，电脑里的数字文物也成了后人考古的依据。