數字模型、育碧遊戲、迪士尼動畫片……巴黎聖母院的修復,還需要這些東西?

2020-05-22     造就

原標題:數字模型、育碧遊戲、迪士尼動畫片……巴黎聖母院的修復,還需要這些東西?

時隔一年,在柔和的月光下,塞納河畔的鐘聲又一次響起。

2020年4月15日晚8點整,巴黎聖母院南塔樓伊曼紐爾教堂最大的銅鐘被敲響,以紀念巴黎聖母院大火一周年。這座在火災中倖存下來的銅鐘自1863年鑄成以來,敲響的次數並不多,上一次響起還是為了悼念2019年去世的法國前總統雅克·勒內·席哈克(Jacques René Chirac)。

戴著口罩的敲鐘人敲響銅鐘

一年前,一場突如其來的熊熊大火吞噬了巴黎聖母院,足足燒了15個小時才被熄滅,整棟建築受損嚴重,一部分屋頂坍塌,標誌性的塔樓尖頂被攔腰折斷,好在主體建築和兩座鐘樓得以保存。

大火中的巴黎聖母院

紀念日當晚,總統馬克龍發表了講話,表示巴黎聖母院的修復「象徵著法國人的堅韌、戰勝困難和重新振作的能力」,再次強調了在5年內完成修復的承諾,承諾巴黎聖母院將於2024年重新開放。

火災後的教堂內部

時間緊,任務重,修復工作能否如期完成,關鍵還是要看現代科技的力量。巴黎聖母院的修復可能會用到哪些黑科技呢?

大教堂數字模型

安德魯·塔隆(Andrew Tallon)是美國瓦薩學院的藝術史教授,主攻法國哥德式建築。2010年,為了破譯建築結構老化過程中的細微變化,塔隆使用3D雷射掃描設備對巴黎聖母院進行了數字地圖繪製。他當時(或在他2018年去世之前)不知道,這項工作在之後會變得多麼重要。

雷射掃描是一種以三維方式繪製建築物和物體的技術。掃描儀三腳架被放置在建築內外的一系列點上,安有旋轉頭,旋轉頭旋轉時會發射低強度雷射,並能在雷射遇到表面反彈回來時將其捕獲。通過測量雷射從表面反射後返回所需時間,掃描儀能夠確定表面與三腳架之間的距離。每一秒,掃描儀可以記錄多達一百萬個點,形成的圖像精度非常高。

通過雷射掃描獲得的巴黎聖母院3D模型

塔隆的掃描過程並不容易,要在五天內將三腳架放置在教堂內外50個不同位置,得出不同角度的掃描,最後繪製出的圖像由多達10億個數據點構成。他還將雷射掃描與從同一地點拍攝的球形全景照片結合起來,這樣當照片映射到掃描點上時,圖像就有了色彩。

雷射掃描技術出現之前,歷史學家多使用高級相機來捕獲360度照片。儘管相機可以比較準確地呈現出大教堂的圖像,但精度上略有欠缺。而如今的雷射掃描可以捕獲每個像素的精確位置,最大可達毫米級。這意味著即使是最微小的細節,例如結構中最小的彎曲或材料的變色,也可以通過雷射掃描來捕獲。塔隆就是通過雷射掃描發現了巴黎聖母院的許多柱子和過道沒有對齊。

巴黎聖母院的雷射掃描與全景照片相結合以增加色彩,最終將其渲染為3D模型

塔隆帶領團隊將巴黎聖母院的全景及內部建築一一掃描,最後構建出的數字模型精度達到5毫米級,如今我們可以在MAPPING GOTHIC FRANCE網站上瀏覽巴黎聖母院的360°全景圖、立體影像、雷射掃描影像……

此外,育碧的遊戲《刺客信條》和迪士尼的動畫電影《鐘樓怪人》也能起到一定補充作用。2014年發布的《刺客信條:大革命》是該系列的第五部,畫家卡羅琳·穆斯(Caroline Miousse)花了兩年時間對遊戲中的巴黎聖母院進行建模,使巴黎聖母院在遊戲世界中完美再現。

《刺客信條》中的巴黎聖母院

1996年,迪斯尼為了在動畫電影《鐘樓怪人》(改編自維克多·雨果的小說《巴黎聖母院》)中忠實重現巴黎聖母院,專門派出一個團隊前往巴黎,花時間在大教堂內外觀察,描繪出了教堂內各個不同角度的畫面。

當然,無論是遊戲還是動畫中的巴黎聖母院,即使看起來幾乎一模一樣,但實際上只是做到了建築結構的形似,與真實的聖母院其實差之千里,難以細究。但是它們仍然可以作為參考資料,為聖母院的恢復重建提供一定幫助。

巴黎聖母院的花窗,沒有相同的圖案

恢複音響效果

3D雷射掃描等技術使巴黎聖母院的恢復有了希望,但是它們更側重於教堂的建築和結構,那巴黎聖母院的聲音該怎麼辦?

建築的聲音效果會受到物體、材料、溫度以及所有事物的影響,這些事物使空間變得如此獨特,難以再現。在一些人看來,所有教堂里的聲音似乎都是相似的,但就像世界上沒有完全相同的兩片樹葉一樣,也沒有兩個教堂的聲音是完全相同的,各有其特點。

比如火災發生前,巴黎聖母院內鞋跟的敲擊聲或咳嗽聲會在空氣中停留數秒,這一特點使來訪者腳步聲更加輕柔,聲音更加低沉,這也是聖母院使客人們保持「沉默」的獨特方式。

上世紀初,聲學家塞賓(W.C.Sabine)用一個重要的物理參數來定義聲學空間——混響時間。簡單來說,就是聲源停止發聲後,聲壓減弱到60分貝所需要的時間。哥德式大教堂被設計宏偉,長時間的混響可能是副產品。混響時間長,音符和單詞會彼此重疊,但對於風琴音樂或宗教誦經來說,這樣的聲學條件確實很好,因為這類音樂是專為這些建築物設計的。(傳送門:《想不到,原來那麼多富麗堂皇的音樂廳都是花架子》)

聖母院的特殊聲音效果激發了和弦音樂的誕生。中世紀在大教堂里演唱的格利高利聖歌是單音的,一次只出現一個音符。但是引人注目的聲學效果意味著連續的音符往往會重疊,聽起來非常動聽,最終發展成和聲。這種做法現在非常普遍,但在當時是革命性的。

布萊恩·卡茨(Brian Katz)的一項工作為恢復巴黎聖母院的音響效果指明了方向。

2013年4月24日,當一場音樂會結束,最後一批音樂家和演唱者離開後,卡茨和同事帶著麥克風等設備到達大教堂,開始了他們的工作。他們通過計算機模擬和聲學測量,以數字方式複製了建築物的迴響,構建的聲學模型包括房間內各個表面的位置以及每種材料吸收聲音的程度。

卡茨在大教堂內部測量了一個稱為「房間脈衝響應」的屬性,探究房間內的聲音水平在短暫的初始噪音之後如何隨時間變化。通過脈衝響應,研究人員可以得出混響時間和細微的特徵,這些特徵會影響聽眾對房間的感知。其中一個特性是第一個聲波到達聽眾和第二個反射聲波到達聽眾之間的時間差。

卡茨等人使用架子上的麥克風和假人頭測量聲學效果

這些測量現在具有新的意義,它們記錄了大火發生前大教堂的聲學狀況,並且可以在大教堂恢復期間使用。

正如卡茨所說:「考慮到各種選擇的影響會如何改變聲學效果(例如材料的選擇),它可以在裝修工程中提供幫助。」 「目前尚不清楚室內裝飾的狀態,但是大教堂的木板和繪畫在聲學方面一點都不微不足道。與原始石材結構相比,這些小元素可能會吸收和擴散聲音。可能會對產生的聲音產生重大影響。」

寫在後面的話

對於馬克龍5年內修復巴黎聖母院的承諾,外界普遍不太看好。有人表示巴黎聖母院建了將近兩個世紀,想在短短5年內完成修復,幾乎不可能。也有人認為至少需要10年時間,才可能完成這項艱巨的任務。

而過去一年波折不斷的修復工作也證實了這一點:大雨、高溫、鉛中毒、腳手架、疫情……簡直是一部苦難史。

但無論困難再多,我們也一一克服,一步步走了過來。相信在許多現代科技的幫助下,巴黎聖母院的修復只是一個時間問題。

也許在2024年,也許是未來某一天,但我們毫不懷疑,終有一天,巴黎聖母院將會浴火重生,如約歸來。

(本文未經造就授權,禁止轉載。)

文章來源: https://twgreatdaily.com/zh/fUcAPHIBd4Bm1__YWJdX.html