在那個幽暗、逼仄的石窟洞穴中，佛像和壁畫上蒙著塵埃。主尊佛陀端坐說法，頭頂高聳螺紋肉髻，面貌寬和，慈眉?xì)g韻，他的兩側(cè)，分立弟子迦葉、阿難，兩旁的菩薩像，豐盈健美，是唐代彩塑菩薩的上乘之作。最外側(cè)的兩身天王，身軀魁偉，氣勢威武，是唐代武士的典型樣式。

　　這是擁有莫高窟“最美”佛龕之稱的45號窟，也是莫高窟中，保存最為完好的唐代洞窟。而這一些，都體現(xiàn)在一張按照1：1的比例打印出的長3.91米，高3.03米的照片上。在微軟亞洲研究院[微博]展示的這幅照片里，世界上最古老的藝術(shù)瑰寶，因當(dāng)今世界上最先進的計算機技術(shù)而穿越時空，歷歷如新。

　　莫高窟，號稱千佛洞，又名東方盧浮宮，是世界知名的文化藝術(shù)寶庫?？邇?nèi)的彩塑和壁畫都是使用泥土、木材、麥草等脆弱的材料制成。100多年來，地震摧殘，風(fēng)沙侵蝕，雨水滲入，10%的敦煌壁畫即4000多平方米和5%的彩塑即100多身有了不同程度的“病害”。

　　為了減少人為因素對窟內(nèi)壁畫、塑像的破壞，事實上，敦煌只輪流開放735個洞窟中60個面積較大、基本無病害的洞窟，且每次最多只允許30人參觀。但這仍無法遏制在自然和人為因素的雙重作用下，彩塑和壁畫的緩慢退化。

　　過去十幾年，敦煌研究院一直試圖用數(shù)字化的方式，記錄和拍攝莫高窟的壁畫和雕像，但進展緩慢。一個300平方米壁畫的大窟，拍攝數(shù)量將達(dá)到4萬5千余幅。后期的圖像拼接工作需要在手工拍攝數(shù)天后進行，最終由3個人花30天時間才能拼接成連續(xù)的畫面，工作量驚人。

　　由于氣候惡劣，一年中適合工作的天氣不超過100天。即便4月這樣的天氣，在石窟里待20分鐘也會凍得受不了。而敦煌藝術(shù)是由建筑、壁畫、雕塑三為一體。佛龕又是每個洞窟的主體。但洞窟環(huán)境復(fù)雜，光線陰暗，一般的照相機拍攝對于三維、立體的，佛龕、雕塑的題材都無能為力。

　　千百年后的人們?nèi)绾晤I(lǐng)略莫高窟的神韻？“如何既減少游客在洞窟內(nèi)的逗留時間，又全面展陳敦煌石窟燦爛的文化藝術(shù)？”這個問題讓守候稀世珍寶敦煌莫高窟50年的敦煌研究院院長樊錦詩憂心不已。

　　2008年，樊錦詩找到了正在進行十億級像素數(shù)字相機系統(tǒng)研究的微軟亞洲研究院，并對微軟亞洲研究院展示的十億級像素相機系統(tǒng)Gigapixel　Camera產(chǎn)生了濃厚的興趣。三年之后，專門為敦煌莫高窟復(fù)雜洞窟定制的數(shù)字相機交付敦煌研究院使用。

　　2010年4月，雙方在莫高窟第46窟和第420窟合作進行實驗性拍攝。雙方研究員隨后共同組建研發(fā)團隊，完成相機軟硬件的組裝、測試和人員培訓(xùn)。莫高窟第45窟的實驗性拍攝在次年5月開始，“飛天”能自動計算復(fù)雜景深的斜坡、洞頂和佛龕。分次拍攝多張統(tǒng)一場景但焦點不同的圖像，然后將所有圖像合成，使得同一場景下的每一尊塑像、每處壁畫都呈現(xiàn)焦點清晰的影像，陰影區(qū)域也保留豐富的細(xì)節(jié)。單幅來講，從龕沿到底部，包括洞窟頂?shù)谋诋嬎芟竦募?xì)節(jié)，纖毫畢現(xiàn)。

　　這款軟硬件配合、凝聚了微軟亞洲研究院8位研究員幾年心血的相機系統(tǒng)，能夠從單一視角捕捉到三維立體，通過獨有的焦點合成技術(shù)可以高精度地捕獲三維立體的細(xì)節(jié)，每一個焦點拍攝若干張，最后選擇最清晰的焦點組合到一起。2012年又經(jīng)歷改版升級，最終成為擁有13億像素，可左右轉(zhuǎn)180度，俯仰90度旋轉(zhuǎn)拍攝的高清系統(tǒng)。“飛天號”十億級像素數(shù)字相機系統(tǒng)是微軟亞洲研究院文化遺產(chǎn)數(shù)字化研究項目(eHeritage)的重要內(nèi)容。這項2008年正式啟動的研究計劃通過將微軟圖形圖像、數(shù)字媒體、人工智能、虛擬現(xiàn)實、網(wǎng)絡(luò)通訊、人機交互等多種前沿的計算技術(shù)和研究，對文化、歷史、考古等方面的重點項目進行保護、保存和傳承，同時，提供技術(shù)和資金支持。該研究計劃目前已資助了來自亞太地區(qū)高校及研究機構(gòu)的18個文化遺產(chǎn)數(shù)字化項目。

　　在微軟亞洲研究院院長洪小文看來，科學(xué)家并不是天生的愛美者，但他們更容易“幸運地領(lǐng)悟到計算機科學(xué)某種程度也是自然美學(xué)與科技的高度結(jié)合，并得以親身實踐”。

　　45窟的實驗性拍攝驗證了“飛天號”一次性完整拍攝有一定景深的佛龕的可能性。這個經(jīng)典洞窟因拍攝難度之大，藝術(shù)形式之精美而成為樣板，并最終奠定了雙方將合作延伸到文化遺產(chǎn)的數(shù)字化展示的基礎(chǔ)。

　　之前，1999年到2010年，敦煌進行了數(shù)字化保存的洞窟僅有43個，每位工作人員每天只能拍攝15張照片。使用十億級像素的“飛天”，只需幾個小時就可以完成一個中型佛龕的采集工作，而完成一張9平方米壁畫的采集工作僅需要十幾分鐘。“20平方米的洞窟，又窄又暗，即使進去看，也不一定能看得清楚。”樊錦詩說，“如果現(xiàn)在開始用數(shù)字相機每年采集壁畫，就可以讓一百年以后的人們看到今天的樣子。”

　　在不久的將來，游客就可以身臨其境般沉浸在3D虛擬環(huán)境中觀賞敦煌壁畫和彩塑，感受到洞窟中無法觀看的細(xì)節(jié)，要看多久就看多久。通過“飛天”之眼，預(yù)計到2015年，142個洞窟將完成數(shù)字化記錄工作。到時，游客即便無法進到每個洞窟，也可以欣賞到莫高窟“年輕時”真實的風(fēng)采。

　　洪小文認(rèn)為：“前沿的科技研究成果能夠與古老的文化完美融合，并能使人類藝術(shù)在千百年后依舊栩栩如生成為可能。”

　　在美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)師從圖靈獎獲得者羅杰·瑞迪教授，專攻語音識別技術(shù)時，洪小文就曾以希臘神話中的獅身人面女妖“斯芬克斯”的名字為自己新研發(fā)的語音識別系統(tǒng)命名。

　　因為工作原因，洪小文曾游歷歐洲，在那些科學(xué)巨匠和藝術(shù)大師的作品前，一直看重理工科的創(chuàng)造力的洪小文第一次意識到“一個完美的公式與一個美好的藝術(shù)作品間也有共通之處。米開朗基羅和達(dá)·芬奇都是集科學(xué)家與藝術(shù)家于一身的大師”。

　　在它位于北京中關(guān)村(5.62, -0.14, -2.43%)丹棱街的雙子座研發(fā)大樓里，云集了中國乃至世界上最頂尖的科學(xué)研究者，他們避開一切拋頭露面的活動，但并不拒絕向這個世界上美好的事物貢獻他們的創(chuàng)新成果。對他們而言，“沒有比將模糊的夢想變成清晰的現(xiàn)實更讓人興奮的事情了。”

　　洪小文欣賞他們的不同個性和各自的特殊才能，也鼓勵他的研究員們在更廣闊的領(lǐng)域施展他們的才學(xué)，“不管是欣賞音樂還是喜歡繪畫，再或者熱愛美食，生活當(dāng)中有很多美好事物是值得科學(xué)家們花些時間的。”他說。

　　如今，同樣通過“飛天”留下真實影像的還包括臺北故宮博物院的《富春山居圖》，未來這臺相機將會更多地運用到更多高精度的文物拍攝和場景中。

　　在虛擬世界中，微軟亞洲研究院研發(fā)的應(yīng)用表面質(zhì)感流形技術(shù)(Ap-pearance　Manifold)，不但能重塑文物原貌，還能模擬其風(fēng)化過程。這項技術(shù)創(chuàng)新使得人們可以分析文物的通體外觀，推算各處風(fēng)化程度，并幫助實現(xiàn)文物的數(shù)字化復(fù)原。

　　珍貴的玉器、瓷器，被收藏在博物館的展窗中，通過微軟亞洲研究院首次提出的GPU加速的Diffusion　E-quation實時求解技術(shù)，用擴散方程(Diffusion　Equation) 來描述光線在玉器中的傳播過程，實現(xiàn)逼真的實時半透明材質(zhì)繪制，可方便人們品鑒其晶瑩剔透的質(zhì)地。

　　而微軟亞洲研究院和北京大學(xué)、北京故宮博物院合作開發(fā)的《走進清明上河圖》深浸式音畫展示系統(tǒng)，通過高精度的數(shù)位圖像，實時合成的環(huán)境音效建構(gòu)出逼真的立體聲音環(huán)境，令人仿佛置身畫卷，聆聽北宋開封城的市井喧嘩、人物故事，領(lǐng)略風(fēng)華蓋世的古都盛景。

　　目前，在全世界，超過5萬件的敦煌和絲綢之路出土的文物、字畫等藝術(shù)品在國際合作和現(xiàn)代科技的幫助下，經(jīng)過數(shù)字化處理后，被更容易地觀賞和研究。“利用計算機技術(shù)，人們體驗了人類歷史上真正的藝術(shù)之美，這是科學(xué)能帶給人類的最好體驗之一。”洪小文說。