3D數字模型、育碧游戲、動畫片……巴黎圣母院修復還需要這些？

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，巴黎圣母院南塔樓伊曼紐爾教堂最大的銅鐘被敲響，以紀念巴黎圣母院大火一周年。這座在火警中幸存下來的銅鐘自1863年鑄當作以來，敲響的次數并不多，上一次響起仍是為了悼念2019年歸天的法國前總統雅克·勒內·希拉克（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圣母院，足足燒了15個小時才被熄滅，整棟建筑受損嚴重，一部門屋頂坍塌，標記性的塔樓尖頂被攔腰折斷，好在本家兒體建筑和兩座鐘樓得以保留。

大火中的巴黎圣母院

紀念日當晚，總統馬克龍頒發了講話，暗示巴黎圣母院的修復“象征著法國人的堅韌、戰勝堅苦和從頭振作的能力”，再次強調了在5年內完當作修復的承諾，承諾巴黎圣母院將于2024年從頭開放。

火警后的教堂內部

時候緊，使命重，修復工作可否如期完當作，關頭仍是要看現代科技的力量。巴黎圣母院的修復可能會用到哪些黑科技呢？

大教堂數字模子

安德魯·塔隆（Andrew Tallon）是美國瓦薩學院的藝術史傳授，本家兒攻法國哥特式建筑。2010年，為了破譯建筑布局老化過程中的細微轉變，塔隆利用3D激光掃描設備對巴黎圣母院進行了數字地圖繪制。他那時（或在他2018年歸天之前）不知道，這項工作在之后會變得何等主要。

激光掃描是一種以三維體例繪制建筑物和物體的手藝。掃描儀三腳架被放置在建筑表里的一系列點上，安有扭轉頭，扭轉頭扭轉時會發射低強度激光，并能在激光碰到概況反彈回來時將其捕捉。經由過程測量激光從概況反射后返回所需時候，掃描儀可以或許確定概況與三腳架之間的距離。每一秒，掃描儀可以記實多達一百萬個點，形當作的圖像精度很是高。

經由過程激光掃描獲得的巴黎圣母院3D模子

塔隆的掃描過程并不輕易，要在五天內將三腳架放置在教堂表里50個分歧位置，得出分歧角度的掃描，最后繪制出的圖像由多達10億個數據點組成。他還將激光掃描與從統一地址拍攝的球形全景照片連系起來，這樣當照片映射到掃描點上時，圖像就有了色彩。

激光掃描手藝呈現之前，汗青學家多利用高級相機來捕捉360度照片。盡管相機可以比力精確地呈現出大教堂的圖像，但精度上略有欠缺。而現在的激光掃描可以捕捉每個像素的切確位置，最大可達毫米級。這意味著即使是最細小的細節，例如布局中最小的彎曲或材料的變色，也可以經由過程激光掃描來捕捉。塔隆就是經由過程激光掃描發現了巴黎圣母院的很多柱子和過道沒有對齊。

巴黎圣母院的激光掃描與全景照片相連系以增添色彩，最終將其襯著為3D模子

塔隆率領團隊將巴黎圣母院的全景及內部建筑一一掃描，最后構建出的數字模子精度達到5毫米級，現在我們可以在MAPPING GOTHIC FRANCE網站上瀏覽巴黎圣母院的360°全景圖、立體影像、激光掃描影像……

此外，育碧的游戲《刺客信條》和迪士尼的動畫片子《鐘樓怪人》也能起到必然彌補感化。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）花了兩年時候對游戲中的巴黎圣母院進行建模，使巴黎圣母院在游戲宿世界中完美再現。

《刺客信條》中的巴黎圣母院

1996年，迪斯尼為了在動畫片子《鐘樓怪人》（改編自維克多·雨果的小說《巴黎圣母院》）中忠厚重現巴黎圣母院，專門派出一個團隊前去巴黎，花時候在大教堂表里不雅察，描畫出了教堂內各個分歧角度的畫面。

當然，無論是游戲仍是動畫中的巴黎圣母院，即使看起來幾乎一模一樣，但現實上只是做到了建筑布局的形似，與真實的圣母院其實差之千里，難以細究。可是它們仍然可以作為參考資料，為圣母院的恢復重建供給必然幫忙。

巴黎圣母院的花窗，沒有不異的圖案

恢復音響結果

3D激光掃描等手藝使巴黎圣母院的恢復有了但愿，可是它們更偏重于教堂的建筑和布局，那巴黎圣母院的聲音該怎么辦？

建筑的聲音結果會受到物體、材料、溫度以及所有事物的影響，這些事物使空間變得如斯怪異，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，但就像宿世界上沒有完全不異的兩片樹葉一樣，也沒有兩個教堂的聲音是完全不異的，各有其特點。

好比火警發生前，巴黎圣母院內鞋跟的敲擊聲或咳嗽聲會在空氣中逗留數秒，這一特點使來訪者腳步聲加倍輕柔，聲音加倍低落，這也是圣母院使客人們連結“緘默”的怪異體例。

上宿世紀初，聲學家塞賓（W.C.Sabine）用一個主要的物理參數來界說聲學空間——混響時候。簡單來說，就是聲源遏制發聲后，聲壓削弱到60分貝所需要的時候。哥特式大教堂被設計宏偉，長時候的混響可能是副產物。混響時候長，音符和單詞會彼此重疊，但對于風琴音樂或宗教誦經來說，這樣的聲學前提確實很好，因為這類音樂是專為這些建筑物設計的。（傳送門：《想不到，本來那么多都麗堂皇的音樂廳都是花架子》）

圣母院的特別聲音結果激發了和弦音樂的降生。中宿世紀在大教堂里演唱的格利高利圣歌是單音的，一次只呈現一個音符。可是惹人注目標聲學結果意味著持續的音符往往會重疊，聽起來很是悅耳，最終成長當作和聲。這種做法此刻很是遍及，但在那時是革命性的。

布萊恩·卡茨（Brian Katz）的一項工作為恢復巴黎圣母院的音響結果指了然偏向。

2013年4月24日，當一場音樂會竣事，最后一批音樂家和演唱者分開后，卡茨和同事帶著麥克風等設備達到大教堂，起頭了他們的工作。他們經由過程計較機模擬和聲學測量，以數字體例復制了建筑物的回響，構建的聲學模子包羅房間內各個概況的位置以及每種材料接收聲音的水平。

卡茨在大教堂內部測量了一個稱為“房間脈沖響應”的屬性，探討房間內的聲音程度在短暫的初始噪音之后若何隨時候轉變。經由過程脈沖響應，研究人員可以得出混響時候和細微的特征，這些特征會影響聽眾對房間的感知。此中一個特征是第一個聲波達到聽眾和第二個反射聲波達到聽眾之間的時候差。