時事脈搏

懷著保存文物的初心,「雲岡石窟數字化團隊」從打印小型佛龕、佛頭做起,到最後可以打印出整個洞窟⋯⋯

梵華網 | 2020-06-26
3D打印的雲岡第十二窟(圖:網上圖片)3D打印的雲岡第十二窟(圖:網上圖片)

這裏,工作人員利用無人機、地面三維激光掃描和手持三維激光掃描技術為雲岡的洞窟進行數據採集,建立起精密的數字檔案。

這裏,要添加的打印材料不是紙張和墨水,而是砂岩質、樹膠質、有機化合物,再連接上高精度高保真的數據,3D打印機飛快地逐層打印出清晰的佛頭。

這裏,站在體驗區戴上VR眼鏡,觀眾可以站在虛擬蓮花上「緩緩上升」,觀賞壯美的第十八窟佛像;VR手柄在遊客手中變成手電筒,用來尋找石窟中的飛天。

這裏是雲岡石窟研究院數字化室,新科技,令文物可觸摸、可感知,讓雲岡的含笑佛陀走出冰冷的石壁「活起來」,被大眾銘記。

雲岡石窟研究院院長張焯說,「雲岡致力於發展文物數字化保護,通過三維激光掃描、3D打印複製、VR成像顯示等一系列舉措,探索出了一條數字化保護之路。」


保護為先,建設數字檔案

「數字化是一種技術手段,服務於大眾,也服務於保護工作和研究人員,這是雲岡的特色所在。」

在嶄新的文物修復辦公樓裏,記者走進數字化室辦公地。隨著工作人員的操作,電腦屏幕上出現一座大殿建築的三維圖像,移動鼠標可以實現360°的觀測。雲岡數字化室副主任何勇告訴記者:「目前雲岡已經完成三分之一石窟數據的收集,雲岡的數據庫容量已經多達200TB。」何勇介紹,「這些檔案可以調整視角觀看,還可以進行量測,精度能達到毫米級。」

在談到雲岡的數字化初衷時,何勇說道,採集的數據主要與石窟保護相結合,為模擬石窟寺文物修復服務。何勇在工作中看到過雲岡最著名的二十窟佛像不同年代的照片。「1987年、2007年、2017年,短短三十年,原來很清楚的造像細節已經模糊。」這種珍貴文物的消逝令他感到惋惜,雲岡的佛像其實無時無刻不在被風化剝蝕。把雲岡的佛像全部用數據留住,用數據將它的美保護起來,是雲岡數字化室成立的初心。

「對佛像的製造,古代工匠會有自己的想法,卻由於風化變得沒有了相關的任何印記,相應的研究也就會缺失內容。」現在,數字化團隊用數據去分析處理,幫助進行預防性保護和精度極高的修復,來努力延緩石窟的消失速度。數字化技術可以模擬修復技術用於評估保護方案,還可以模擬自然災害對石窟的影響,如模擬地震對石窟的損壞等。

雲岡石窟的數字化探索開始於2003年,主要與高校、研究所合作或者作為委託人,共同完成數字化項目。在2012年雲岡石窟數字中心成立後,從文物工作的角度開始進行自主創新。雲岡人為了更好地獲得石窟數據用於保護,不計項目週期和經濟收益,對數據的精度、任何變化的記錄都力求十分準確。有時為了獲得一張精確的佛像風化線圖,數字化團隊會「挑剔」地進行返工。

市民體驗雲岡石窟VR (圖:網上圖片)市民體驗雲岡石窟VR (圖:網上圖片)

3D打印,讓文物活起來

多年來,雲岡人一直有把雲岡文化「搬」出去向全世界展示的想法,然而,雲岡石窟與佛造像都是不可移動文物,想法實現起來非常難。

懷著這個美好的夢想,雲岡數字化團隊開始接觸3D打印技術。在團隊努力下,第一個1:180的打印大佛產生了,打印出的「大佛」精巧細緻。團隊懷著信心,繼續探索打印出1:20、1:6、1:5的大佛,不斷地接近那個1:1的本體。慢慢地,從打印小件的佛龕、佛頭,到可以打出整個洞窟⋯⋯打印出大佛不再是奢望。

後來雲岡人在與浙江大學接洽時,提出聯合打印大佛的想法,雲岡需要大學的力學研究和材料結構的科研力量。於是,在兩家單位聯合攻關下,2017年12月,雲岡最大的洞窟──第三窟西後室打印成功,這是世界上首次使用3D打印技術實現的大體量文物複製工程。

在此之後,雲岡石窟又用這種技術手段原比例打印出二十米高的第十八窟和第十二窟「音樂窟」。相比「第一版本」,改良後的打印石窟本體變成可移動、可拆卸式,並且石窟雕塑本身的色彩更豐富。

3D打印的雲岡第十八窟(圖:網上圖片)3D打印的雲岡第十八窟(圖:網上圖片)

3D打印佛像基本會經歷五個階段:數據採集、切塊分析、數據調整、打印運輸、拼合上色。然而在打印前後,數字化團隊要考慮的東西太多了。

數據的採集和處理是3D打印準備階段的重頭。3D打印技術對原始數據的採集精度要求很高,需要做到高保真的水平。之後切塊處理中,切塊大小並不相同,以防止拼合中的縫隙影響洞窟的精美程度。接著,力學專家對石窟的承重、鋼結構設計進行分析,調整數據。最後將數據導入打印機中,打印和拼合後,再由雲岡美術工作隊上色,一座高還原度的洞窟才算完成。

在石窟打印材料的選擇上,技術人員告訴記者,石窟採用的PLA高分子有機化合材料,是經過了一年多測試才被選中的。該材料綠色環保,硬度高又輕便,打印的佛窟可以保存到五十年後,並且能抵禦酷暑、大風和火災的威脅。

記者了解到,打印頭是3D打印機最核心的部件。雲岡為了能夠打出更逼真的大佛,與合作單位原創出匹配高精度數據的打印頭。在3D打印佛窟的項目中,雲岡已經產生了十餘種關鍵的技術突破。

雲岡人的辛苦沒有白費,3D打印石窟取得了觀眾們的熱烈反響。打印出的大佛高大壯觀、美不勝收,與原始本體幾乎難辨真偽,就連風化的痕跡也被細緻還原。觀眾們在網站微博上看到打印石窟的新聞,紛紛表示「太振奮人心了」、「為雲岡點讚」。

在雲岡人不斷地科研交流和技術革新下,雲岡「走出去」的夢想正在逐步實現:雲岡的展覽不僅只有圖片和文物,還應用VR、AR增強觀眾體驗,再加上實體「等大但不等重」的還原洞窟以及精美的文創產品⋯⋯讓雲岡真正地「活起來」。

科研交流,雲岡數字化在前進

2016年,雲岡石窟研究院與浙江大學、武漢大學、北京建築大學、大同市測繪院共同成立了「數字雲岡聯合實驗室」,為開展數字化科研工作奠定基石。

在行業內,2019年9月雲岡數字化室發布山西省地方行業標準《石窟寺文物近景攝影測量三維數字化採集規程》和《石窟寺文物三維激光掃描數字化採集規程》,這是山西省文博系統第一、二個行業標準,對未來山西文物數字化保護具有重要的意義。 2017年雲岡「一種定量測量砂岩質文物表面風化速度的方法」獲得發明專利,這是山西省文博系統第一個發明專利。

在雲岡,數字化的科研交流頻繁,由項目推動的與高校科研合作促使技術不斷升級。雲岡的數字化團隊還對外承接了多項文物數字化項目,紹興舜王廟數字化工程、北京明十三陵長陵數字化工程等,實現了技術走出雲岡、走出山西,為全國的文物保護工作作出了一定貢獻。

談到雲岡與外界的數字化交流,張焯對記者說:「雲岡不僅應該學習敦煌數字化的經驗,還要探索雲岡特色。」雲岡石窟的數字化具有自身的數字特殊性,立體式的洞窟更難進行數據處理和分析。雲岡的數字化需要進一步去思考如何能更好地去保護,「我們的使命,就是盡可能用現在科技的最高水平,把雲岡保護好,讓它永久地傳承下去!」


轉載自梵華網: 
http://fh.china.com.cn/ch2017/zx/2020-06-19/4224.html

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