付心仪 李岩 孙志军 杜鹃 王凤平 徐迎庆

内容摘要：烟熏病害是敦煌壁画的典型病害之一，具有颜色破坏大、修复难度高、相关研究少等难点，实体修复对烟熏病害尚没有有效的复原手段。针对敦煌壁画所面临的烟熏病害，以莫高窟第156窟北壁烟熏壁画作为典型研究对象，从数字化复原和物理化学分析的角度出发，利用两次烟熏模拟实验，探究了颜料在烟熏条件下产生的变化规律，收集了颜色在烟熏过程中变化的数据集，提出了基于机器学习的烟熏壁画数字化复原方法。本研究创新性地采用了基于模拟实验的数字化色彩复原研究方法，取得了珍贵的烟熏壁画数据样本，相关数字化研究成果可以应用在烟熏类壁画的数字化色彩复原中，将烟熏前的颜色展现给社会大众。

关键词：烟熏壁画;数字化复原;机器学习;物理化学;模拟实验

中图分类号：K854.3  文献标识码：A  文章编号：1000-4106（2021）01-0137-11

Abstract：Soot damage is one of the typical types of deterioration seen in Dunhuang murals， though it is a somewhat a typical research topic when compared with other types of deterioration. Soot damage is particularly damaging to the color of murals and cannot be ameliorated by conventional physical restoration methods. Focusing on the soot damaged murals in Mogao cave 156， and by conducting two simulation experiments of soot damage from the perspective of digital restoration and physicochemical analysis， this paper explores the pattern of changes in paint pigments under the influence of soot and collects relevant data on color change. The researchers then pose a digital restoration method for soot damaged murals based on machine learning that is applicable to the restoration of similarly colored murals.

Keywords：soot damaged murals; digital restoration; machine learning; physical chemistry; simulation experiment

1 引 言

敦煌莫高窟是壁畫类文化遗产的典型代表，现存壁画4.5万平方米。敦煌壁画曾饱受烟熏病害的侵扰，其成因是在莫高窟尚未建立现代保护机制前，附近的善男信女在佛事活动期间居住在窟内使用明火烧香、煮饭和取暖，由于香油和碳等物质的沉降，造成壁画颜色变黄、变暗甚至变黑的现象。烟熏病害对壁画的色彩和构图造成了大范围的严重破坏，但目前尚没有十分有效的治理此种病害的手段。敦煌壁画的保护专家们曾经尝试通过溶液清洗等方法洗掉烟渍，如段修业等人针对莫高窟第71窟的烟熏壁画，先后使用清水、硝酸、高锰酸钾、重铬酸钾等氧化剂溶液对烟熏部位进行清洗，除了已经氧化的颜色，其余颜色基本露出[1]。……