岩画明度测年法｜解读岩画年代现象

岩画明度值测年法

我国的岩画可分为南系与北系两大类。南系即指南方的岩画，多是用颜料绘制的；北系即北方的岩画，基本上是磨、凿、刻制作于山石之上。宁夏岩画，阴山岩画都属于北系岩画（但也有少量用颜料绘制的）。南系岩画用现代自然科学的技术碳－14等进行断代研究取得了一定的成果。而北系岩画在断代研究方面却进步有限。

目前岩画年代测定常用方法有考古学中的比较学方法，以及采用碳－14测定法、地衣测定法、微腐蚀测定法等。

近年来，包头市博物馆运用计算机的明度值测定法进行岩画年代测定，并取得了重要成果，我们在他们的帮助指导下，运用计算机Photoshop明度值测定法对贺兰山贺兰口岩画进行了断代测定，也取得了一定成果，现介绍如下。

一、运用计算机技术进行断代的研究

（一）运用计算机对岩画方面进行断代的原理

岩石是岩画的载体，岩画是表情达意的符号。通常情况下人们制作岩画选择那些自然平整，向阳一侧，有褐色岩漆的岩石。岩漆又称为岩晒，或称为石锈、石垢等，是一种沉积于岩石或砾石表面的黑色或褐色的漆状物质，这种物质是富含锰和铁的氧化物、黏土矿物，以及一些微量元素。岩漆这种物质的厚度一般为50～200微米，紧紧附着在岩石或砾石的表层而成为岩石的一部分。

岩漆由于多发育在沙漠地区，既醒目又美观，所以早期的研究者又称之为沙漠漆。古代先民在制作岩画时，一般喜欢选择有岩漆的岩石或砾石，因为这种石头一则使人产生一种幻想和美感，油光发亮具有神秘感；另外，在这种石头上作画或敲或凿可以产生对比较强烈的黑与白反差感，制作出的岩画尤为鲜亮。所以在岩漆的石头上作画特别吸引人。因此，在有岩漆的地区一般是岩画比较多的地方。

岩画制作选材，反映了先民对岩石的崇尚与喜爱。在黑色或褐色的岩石上作画，黑白分明，因而，岩画刻制是黑与白艺术的描绘。因为在黑色或褐色岩石上作画，易于对比易于分辨，也易于观察。但随着时光的推移，时空的轮换，天长日久，自然界的风吹雨淋等自然因素的氧化作用和自然力的作用，岩画则也随着发生变化，也由原来的白色或浅白色逐渐变为淡褐色，经过漫长的岁月侵蚀，岩画颜色慢慢向原生岩漆色靠近，以至于经历数千年或上万年之后回复到原生的黑色或褐色。岩画的这一转变过程正符合岩画年代由早到晚的发展规律。岩画随着时间变迁颜色由浅渐渐变深的这一成正比的规律早已被岩画工作者所认识，成为判断岩画年代的有力工具之一。因为这种颜色的判断是人的视觉的基本特征之一，不同波长的可见光可以引起人的不同感觉。

但是，仅仅凭肉眼来判断岩画这种由浅变深、由浅变暗的明度或亮度的变化是远远不够的。这种判断很粗糙，随意性大，误差也大，而且精度不够，造成时代的误算自然也大，所以用肉眼观测的标尺就大得惊人，这把测量岩画的尺子，其估算都在千年左右，能估到百年就相当不容易了，除非岩画旁有明确的纪年或时代标志，一般的测年都不大准确，因此，也造成了在岩画断代方面的种种误解，同时也造成了一定的不良影响。

如何更好地研究和改进岩画的测年工作，无疑是摆在岩画工作者和科研工作者面前的艰巨任务。为此，许多人奋斗不止，追求不止，不断探索，苦苦钻研。近百年来，随着科学的进步，人们也尝试着不少方法，但岩画断代仍然难关重重，加之经费有限，科学试验也遇到了不少实际困难。

（二）计算机为测定岩画年代提供了一个检测平台

用什么样的仪器，用什么样的方法，既省时又省经费就可以测定岩画的年代呢？应运而生的计算机为岩画断代提供了一个检测的平台。包头市博物馆在这方面做出了开创性的工作，他们运用计算机技术测定古代岩画的年代，就是运用计算机Photoshop软件中的明度值检测系统，来测定岩画画面的明度值，从而达到测算岩画年代的目的。

Photoshop是美国Adobe公司研制的电脑图像处理软件。其特长是分析图像的图层、颜色模式和分辨率等。Photoshop以图像颜色模式的描述和重现色彩模式为基础，其中常见的模式包括HSB（即色相，色调，饱和度和明度），它们是构成颜色的四个要素：即色相，色调，饱和度和明亮度^[1]。

二、构成颜色的要素及测定

为了准确的确定客观标定颜色的方法和亮度，仅仅靠人眼的视觉观察难以保证精确度，或者说就人眼的视觉反应来识别颜色的波长是远远不够的。为此，要确定一个科学的标准，这就是采用色调，饱和度，明亮度和色相四个量。

色调决定了物体反射光的波长，是物体颜色在质方面的特征。如照片上的结构和不同颜色在画面中的相互排列和相互联系，形成一定的对比关系。饱和度则决定了反射光中能混入白色的数量；物体颜色中纯光谱色的含量愈多，则其饱和度愈高。而明亮度则决定与反射光的强度，也可以认为是反射光引起视觉刺激的程度，是物体颜色在量方面的特征。

色图

为了客观、准确、科学的标定颜色，制定了色品图，亦称色图。因白色的感觉可以用等量的红、绿、蓝三色混合而得，故在色图中，愈接近中心的部分，表示愈接近于白色，也就是饱和度愈低，而在边缘曲线部分则饱和度最高。因此，色图中一定位置相当于物体颜色的一定色调和一定的饱和度。

色相是指色彩所呈现出来的质的面貌，如日光通过二棱镜分解出红、橙、黄、绿、青、紫六种色相。这种色相是产生色与色之间关系的主要因素。以上四个颜色构成因素，用色图^[2]表示如图。

组成颜色的四个重要因素中，明亮度则是关键的要素。为此，可以设定0%为黑色，100%为白色，从0～100是整个由黑转白的演变过程，即明度值越低，越接近黑色。通过计算机为岩画明度的检测试验，进行量化的测定。

三、确定标尺性岩画

在运用明度值测算岩画年代时，必须要满足两个条件。这两个条件就是通过两个已知的数，去求证一个未知的数。虽然如此简单，但要求仍然是十分严格和苛刻。具体讲，就是在测算岩画年代时，要求必须是同一地区的岩画，还必须是相同的石质，在这样的自然条件下去选择适合运用明度值的岩画。要达到这样相同条件也并不容易满足，—般情况下选择测年标尺的地点，只有岩画较多较集中而且早中晚期都有的地区或地点才能进行明度值的测算：如果岩画稀少又比较单一，缺乏对比的岩画个体就难以找到理想的标尺，也就无法测算了。

选择岩画标尺，一般的情况是选择有题记的岩画，这样就容易确定岩画的年代。通常的情况下在岩画较多的地区不难找到有古代少数民族文字题记的岩画，如突厥文、回纥文、西夏文、蒙古文、吐蕃文等，这就等于为岩画断代轻而易举地找到了一个确切的坐标。另外，即使没有找到有古代民族题记的岩画，也可以找到后来的有汉字题记的岩画，这个也可以作为岩画断代的标尺、标记。有了这个尺子，也就不难确定它的明度值，测一测明度值就可以了。第二个岩画断代标尺、标志相对讲有一定的难度，但也不是没有办法。可以寻找具有时代特征的岩画以确定岩画的年代。这样做虽然有一定的风险，也有一定的误差，但找准了也是可靠的有公信度的。如找到单辕车辆岩画，大致可以确定商、周、春秋时代，再早了没有出现车辆，再迟了也没有这样形式的车辆。再如马鞍，西汉时才出现马鞍，晋代出现高桥马鞍，到南北朝时出现前后桥直立马鞍，到北魏晚期时又出现前桥高后桥低这样一些特色。如果掌握了这些特点，也就知道了岩画的大致年代，为岩画的断代提供了依据。有了两个标尺的明度值，测其他的也就迎刃而解了。再如，也可以用斯基泰鹿岩画确定其年代。

上述标准的要求是一致的，即同一地区，同一石质，同一气候，同一环境中在同样有着岩漆的石面上制作的岩画。这一标准近乎苛刻和难以做到，但在岩画众多的地方却是俯首可得。从岩画制作规律看，岩画的色彩很单纯，尤其我国北方系统的岩画，只要是由磨、凿、刻方法制作的岩画，基本上就是由线条和块状组成的黑白两色合成的艺术。只要是由磨、凿、刻方法制作的岩画，它的演化过程是由白色到褐色或黑色的过程，这一过程是线性的发展变化过程，是大自然赋予的特殊过程。从表面上看，岩石表面的岩漆也是由白变黑的过程，经历了千百万年甚至上亿年形成的结果，但是，岩画的形成却是千年万年的产物，比起岩石在自然界形成的岩漆本色甚至连小巫见大巫都算不上了。然而随着时间的推移，岩画的颜色同样有一个由白到浅白再到暗褐最后到褐色的变化过程，这一氧化过程同样是漫长的，要达到岩画与原石质相同的颜色至少需要几千年或者是上万年。

四、计算机Photoshop测定岩画的计算方法

首先要确定标尺性两幅岩画的时代，这是非常关键的一步，只有确定了标尺性的两幅岩画才可以通过明度值计算出所求的岩画明度值和年代。有了可靠的作画年代，分别就在电脑中依据Photoshop测定出岩画的明度值。测定实验过程是，先用扫描仪把岩画输入计算机，然后用Photoshop中的明度值检测系统测定岩画的明度值，即用鼠标器光标箭头点击岩画，读出明度值。但明度值一定要均匀的、稳定的并要采用加权平均法进行计算，这样的数据方才可靠。然后代入公式，计算出岩画的年代与岩画画面明度值它们之间的比例关系。这样，就计算出了每一个明度值代表多少年，并以此为依据计算出任何一幅本地区岩画的具体年代^[3]。

其要求为，只设定同一地区、相同环境、相同气候、相同石质、相同制作方法及同一时间、同一相机、同一快门、光圈、同一景深的岩画。

A代表已知晚期的岩画年代。

B代表已知早期的岩画年代。

C代表并设定已知晚期岩画的明度值。

D代表已知的测定的早期岩画的明度值。

E代表每一个明度值的测算具体年代。

依此为根据，其公式如下：

（A-B）÷（C-D）=E

从上述公式中可知E的数据即代表用电脑测得已知岩画明度值的具体年代数，即一个明度值等于若干年。通过E代表的年代数，就可以知道岩画画面每一个明度值减少（即变暗）X%度，就可以测算出同一地区、相同环境、相同气候、相同石质中任何—个岩画的年代数。

五、贺兰口岩画测定实例

贺兰口岩画是宁夏岩画的荟萃之地、富集之地、典型之地，这里有2300多组6000幅岩画。在这里不难找到确立标尺性岩画，并确定其明度值，为岩画的断代创造了得天独厚的条件。

为了准确测定贺兰口岩画年代，依据李祥石、朱存世《贺兰山与北山岩画》一书中的地区、地点为基准进行定位。也可以用GPS定位（略）。

（一）确定岩画年代和明度值

测定地点基准标尺为《贺兰山与北山岩画》中贺兰山口岩画区第二区第3地点第69组左上角1个西夏文佛字，画面向南，画面83cm×69cm，磨刻制作（见图1）。西夏立国1038～1227年，此西夏文字时间可划定在西夏中期1130年为妥。

贺兰口岩画中有明代嘉靖十七年（1538年）石刻题记（因字太小太密）无法测定，代之以人面像旁西夏字测定，此图画面62cm×98cm，画面向南，凿刻制作，西夏字为“正法能昌盛”（见图2）。这两方字皆由铁凿镌刻而成，无论深度、力度、形态均一致，可以定为明代嘉靖十七年（1538年）的题刻，并且西夏字粗大、清晰、利于测定。从测定数据分析明度值这种互相代替亦可靠，时间在1538年。

依基准为据，用计算机Photoshop测定的明度值：

西夏字1个佛字岩画明度值为68°（平均值）

明代嘉靖石刻明度值为71°（平均值）

计算明度值公式为：(www.xing528.com)

（1538-1130）÷（71°－68°）=136年（即一个明度值）

计算明度值低于西夏岩画明度值的公式为：

［（A-B）×C+（D-E）］=F

实例一：贺兰口第二区第8地点第137组祈祷图或契约图，画面向南，98cm×133cm，磨刻制作（图3）。

A代表西夏文1个佛字，明度值为68°。

B代表所测定岩画手印明度值为54°。

C代表每一个明度值为136年。

D代表现在2011年。

E代表西夏文1个佛字制作年代为1130年。

F代表所测定岩画距今年代。

图3岩画中部手印岩画年代：

（68°-54°）×136+（2011年-1130年）=1904+881=2785年

测算结果手印岩画年代距今2785年。

图1　1130年西夏文佛字

图2　明代嘉靖十七年西夏文题记和人面像并存图

图3　人面与手

图3上部人面像岩画年代：

（68°-49°）×136+（2011年-1130年）=2584+881=3465年

测算结果上部人面像距今3465年。

实例二：块状石马匹岩画（见图4）

块状岩石，画面向南，画面26cm×38cm，凿刻制作，明度值65°。

（68°-65°）×136+（2011年-1130年）=408+881=1289年

图4　马匹

（二）测定时注意事项

明度值测定中有一些不确定因素和受制约因素掺杂在其中，其规律性尚待进一步认识和总结，所以在测定中往往需要不厌其烦多次对比测试。

笔者在贺兰口岩画区，在同一天同一个下午2～3时中拍摄100余张照片，有数百幅，在这么多的照片中也仅仅有5张照片可以利用，有这5张标尺性岩画做基础，不然则无法进行测定。

从测定的结果分析，虽然数量太少，但结果仍在可以接受的范围之内，测定贺兰口的3个数据为人手印2785年；人面3465年；马匹1289年。除此之外，那些漫山遍野的约6000个岩画尚待测定。尤其是那些古老的岩画如何测定仍是今后努力的方向。说明明度值测定法是可以成立的，但需要完善和改进的空间也很大，在今后的测定中要不断总结经验，摸清规律，把握好尺度，规范操作程序，使其成为一个有用的测定方法。

六、结论

运用计算机Photoshop软件明度值测算岩画年代是一项新的岩画断代科学试验，对测定岩画年代有着参考价值。

用计算机测明度值的关键要素是正确、准确、真实确定两个岩画的标尺，然后计算出它的明度值。只有掌握岩画由明变暗的规律，才能得出合理的结果，因此，尚需要完善和规范测定方法。

贺兰口岩画有自己的优势也有自己的特殊性，就是数量多、时间长，但被人为使用也多，对测定产生一定影响。

贺兰口岩画明度值测定尽管少了点，但测出的数据尚可接受。

用计算机Photoshop测定明度值是一项值得继续探索的岩画断代方法，今后须加强此项研究工作。

（本论文由姜涛先生指导并测定明度值，对他的慷慨帮助深表谢意）

【注释】

[1]姜涛，谭士俊等.运用计算机技术测定古代岩画年代的实验报告. 2008年河套文化研讨会论文

[2]色图.辞海，上海辞书出版社，1985年，第1909页

[3]姜涛等.包头博物馆岩画.远方出版社，2010年，第51～52页