3D数字模型、育碧游戏、动画片……巴黎圣母院修复还需要这些？

时隔一年，在柔和的月光下，塞纳河畔的钟声又一次响起。

2020年4月15日晚8点整，巴黎圣母院南塔楼伊曼纽尔教堂最大的铜钟被敲响，以纪念巴黎圣母院大火一周年。这座在火警中幸存下来的铜钟自1863年铸当作以来，敲响的次数并不多，上一次响起仍是为了悼念2019年归天的法国前总统雅克·勒内·希拉克（Jacques René Chirac）。

戴着口罩的敲钟人敲响铜钟

一年前，一场突如其来的熊熊大火吞噬了巴黎圣母院，足足烧了15个小时才被熄灭，整栋建筑受损严重，一部门屋顶坍塌，标记性的塔楼尖顶被拦腰折断，好在本家儿体建筑和两座钟楼得以保留。

大火中的巴黎圣母院

纪念日当晚，总统马克龙颁发了讲话，暗示巴黎圣母院的修复“象征着法国人的坚韧、战胜坚苦和从头振作的能力”，再次强调了在5年内完当作修复的承诺，承诺巴黎圣母院将于2024年从头开放。

火警后的教堂内部

时候紧，使命重，修复工作可否如期完当作，关头仍是要看现代科技的力量。巴黎圣母院的修复可能会用到哪些黑科技呢？

大教堂数字模子

安德鲁·塔隆（Andrew Tallon）是美国瓦萨学院的艺术史传授，本家儿攻法国哥特式建筑。2010年，为了破译建筑布局老化过程中的细微转变，塔隆利用3D激光扫描设备对巴黎圣母院进行了数字地图绘制。他那时（或在他2018年归天之前）不知道，这项工作在之后会变得何等主要。

激光扫描是一种以三维体例绘制建筑物和物体的手艺。扫描仪三脚架被放置在建筑表里的一系列点上，安有扭转头，扭转头扭转时会发射低强度激光，并能在激光碰到概况反弹回来时将其捕捉。经由过程测量激光从概况反射后返回所需时候，扫描仪可以或许确定概况与三脚架之间的距离。每一秒，扫描仪可以记实多达一百万个点，形当作的图像精度很是高。

经由过程激光扫描获得的巴黎圣母院3D模子

塔隆的扫描过程并不轻易，要在五天内将三脚架放置在教堂表里50个分歧位置，得出分歧角度的扫描，最后绘制出的图像由多达10亿个数据点组成。他还将激光扫描与从统一地址拍摄的球形全景照片连系起来，这样当照片映射到扫描点上时，图像就有了色彩。

激光扫描手艺呈现之前，汗青学家多利用高级相机来捕捉360度照片。尽管相机可以比力精确地呈现出大教堂的图像，但精度上略有欠缺。而现在的激光扫描可以捕捉每个像素的切确位置，最大可达毫米级。这意味着即使是最细小的细节，例如布局中最小的弯曲或材料的变色，也可以经由过程激光扫描来捕捉。塔隆就是经由过程激光扫描发现了巴黎圣母院的很多柱子和过道没有对齐。

巴黎圣母院的激光扫描与全景照片相连系以增添色彩，最终将其衬着为3D模子

塔隆率领团队将巴黎圣母院的全景及内部建筑一一扫描，最后构建出的数字模子精度达到5毫米级，现在我们可以在MAPPING GOTHIC FRANCE网站上浏览巴黎圣母院的360°全景图、立体影像、激光扫描影像……

此外，育碧的游戏《刺客信条》和迪士尼的动画片子《钟楼怪人》也能起到必然弥补感化。2014年发布的《刺客信条：大革命》是该系列的第五部，画家卡罗琳·穆斯（Caroline Miousse）花了两年时候对游戏中的巴黎圣母院进行建模，使巴黎圣母院在游戏宿世界中完美再现。

《刺客信条》中的巴黎圣母院

1996年，迪斯尼为了在动画片子《钟楼怪人》（改编自维克多·雨果的小说《巴黎圣母院》）中忠厚重现巴黎圣母院，专门派出一个团队前去巴黎，花时候在大教堂表里不雅察，描画出了教堂内各个分歧角度的画面。

当然，无论是游戏仍是动画中的巴黎圣母院，即使看起来几乎一模一样，但现实上只是做到了建筑布局的形似，与真实的圣母院其实差之千里，难以细究。可是它们仍然可以作为参考资料，为圣母院的恢复重建供给必然帮忙。

巴黎圣母院的花窗，没有不异的图案

恢复音响结果

3D激光扫描等手艺使巴黎圣母院的恢复有了但愿，可是它们更偏重于教堂的建筑和布局，那巴黎圣母院的声音该怎么办？

建筑的声音结果会受到物体、材料、温度以及所有事物的影响，这些事物使空间变得如斯怪异，难以再现。在一些人看来，所有教堂里的声音似乎都是相似的，但就像宿世界上没有完全不异的两片树叶一样，也没有两个教堂的声音是完全不异的，各有其特点。

好比火警发生前，巴黎圣母院内鞋跟的敲击声或咳嗽声会在空气中逗留数秒，这一特点使来访者脚步声加倍轻柔，声音加倍低落，这也是圣母院使客人们连结“缄默”的怪异体例。

上宿世纪初，声学家塞宾（W.C.Sabine）用一个主要的物理参数来界说声学空间——混响时候。简单来说，就是声源遏制发声后，声压削弱到60分贝所需要的时候。哥特式大教堂被设计宏伟，长时候的混响可能是副产物。混响时候长，音符和单词会彼此重叠，但对于风琴音乐或宗教诵经来说，这样的声学前提确实很好，因为这类音乐是专为这些建筑物设计的。（传送门：《想不到，本来那么多都丽堂皇的音乐厅都是花架子》）

圣母院的特别声音结果激发了和弦音乐的降生。中宿世纪在大教堂里演唱的格利高利圣歌是单音的，一次只呈现一个音符。可是惹人注目标声学结果意味着持续的音符往往会重叠，听起来很是悦耳，最终成长当作和声。这种做法此刻很是遍及，但在那时是革命性的。

布莱恩·卡茨（Brian Katz）的一项工作为恢复巴黎圣母院的音响结果指了然偏向。

2013年4月24日，当一场音乐会竣事，最后一批音乐家和演唱者分开后，卡茨和同事带着麦克风等设备达到大教堂，起头了他们的工作。他们经由过程计较机模拟和声学测量，以数字体例复制了建筑物的回响，构建的声学模子包罗房间内各个概况的位置以及每种材料接收声音的水平。

卡茨在大教堂内部测量了一个称为“房间脉冲响应”的属性，探讨房间内的声音程度在短暂的初始噪音之后若何随时候转变。经由过程脉冲响应，研究人员可以得出混响时候和细微的特征，这些特征会影响听众对房间的感知。此中一个特征是第一个声波达到听众和第二个反射声波达到听众之间的时候差。