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行走的云岡石窟 運(yùn)用3D技術(shù)打印的石窟展出

來源:中新網(wǎng) 2018-12-05 15:35 http://www.ghqlgyb.cn/

  “你看這兩張石窟的照片,能看出哪張是原件、哪張是‘仿品’嗎?”云岡石窟研究院數(shù)字化研究室主任寧波手拿兩張照片,向記者發(fā)出挑戰(zhàn)。

  這是新近在北京復(fù)制成功的云岡石窟第十八窟的照片。單憑肉眼,實(shí)難分辨。事實(shí)上,即便走進(jìn)這兩個(gè)石窟,如果沒有地理信息和周邊場景的提示,相信會讓很多人真的以為自己置身在云岡石窟。

  與高校的合作碰撞出了新想法

  武周山下,世界遺產(chǎn)云岡石窟,引無數(shù)人迷醉在此。

  守著這么一個(gè)文化寶藏,云岡石窟研究院在院長張焯的帶領(lǐng)下動(dòng)起了腦筋:“一年200萬游客,還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。”怎么讓更多人看到云岡、接近云岡、了解云岡?寧波等人先后7次去故宮博物院、敦煌研究院考察學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)采集、彩色管理、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等內(nèi)容。

  3D打印,就這么適時(shí)地出現(xiàn)在云岡石窟研究院副院長盧繼文眼里。他找來寧波,出了這道題。

  其實(shí)寧波也觀察3D打印很久了。在他看來,“如果能打印出來,把石窟變成可移動(dòng)的文物,在各地展出,這不就能讓更多人認(rèn)識和了解云岡石窟了嗎?”

  可彼時(shí),擺在他眼前的,是一系列難題。從哪入手、技術(shù)環(huán)節(jié)是什么樣的,怎么突破?數(shù)字化室的人才不少,可這項(xiàng)課題,大伙都是第一次接觸。他去找了副院長盧繼文,盧繼文一下子點(diǎn)破了他:“去到高校問問啊。”

  這些年,云岡石窟研究院和武漢大學(xué)、北京建筑大學(xué)、浙江大學(xué)等高校相繼有了合作,用盧繼文的話說,“一遇到重點(diǎn)院校,就想方設(shè)法去跟人家結(jié)對子”。學(xué)研結(jié)合產(chǎn)生了新的“化學(xué)反應(yīng)”,寧波剛把這個(gè)想法和這些大學(xué)一說,立馬得到了反饋:“我們也正想找一個(gè)實(shí)踐基地。”

  在高校專家的指導(dǎo)下,寧波很快上了道。“3D打印的市場化應(yīng)用技術(shù)較多,基本邏輯已經(jīng)被蹚出來了,先通過掃描,在電腦中通過信息處理建模,然后用打印設(shè)備進(jìn)行打印。”

  坐在冬日午后的陽光里,寧波想起了他剛?cè)肼毜臅r(shí)候,那是2005年,計(jì)算機(jī)技術(shù)專業(yè)剛畢業(yè)的他,心中有著對技術(shù)幾近狂熱的信仰。當(dāng)時(shí)的他,堅(jiān)信數(shù)字技術(shù)能摧枯拉朽,給這些文物帶來不一樣的動(dòng)能。

  在寧波的數(shù)字化辦公室里,就放著幾臺小型的3D打印機(jī)。一旁的柜子上,一列打印出的小型佛首、佛身,皆是按照窟內(nèi)的佛像原型打印。“這些都屬于‘小打小鬧’,是開始時(shí)用于‘摸石頭過河’的作品。”寧波說。

  可以“以假亂真”的“形、質(zhì)、色”

  框架確定,再加上“熱身”,是時(shí)候?qū)嵤┐蟮南敕恕?蓡栴}接踵而來。

  打印文物不同于其他,來不得絲毫差池。“這是對文物的尊重,也是對參觀者負(fù)責(zé),”使命感讓這個(gè)年輕的數(shù)字化團(tuán)隊(duì)干勁十足的同時(shí)也讓他們更加“壓力山大”:“我們整天想著,怎么讓掃描的東西更加精準(zhǔn)。”

  3D打印的第一步是測繪掃描。幾年前,數(shù)字激光掃描儀器的掃描精度已經(jīng)可以達(dá)到0.03厘米,但對于寧波團(tuán)隊(duì)的要求而言,還不夠。這是因?yàn)椋?ldquo;云岡石窟的佛像屬高浮雕,有濃縮的空間深度感,但這也意味著深度較大,掃描和測繪難度更高。尤其是特殊區(qū)域,比如佛像的耳朵,立體感特別強(qiáng),對掃描的要求更高。如同拍照一樣,要求像素越高越好。”

  那段時(shí)間,寧波和他的團(tuán)隊(duì)整晚整晚地加班。最終,他們提出了“航測+三維掃描”的辦法,“航測是航拍的升級版,對于動(dòng)輒十多米高的石窟而言很有效果,它和三維掃描組合使用,能夠?qū)⒕纫?.01毫米計(jì),每一個(gè)點(diǎn)都對應(yīng)出自己的三維坐標(biāo),使得掃描的像素更高。”

  掃描采集完成后,將海量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理是另外一項(xiàng)技術(shù)難題。創(chuàng)立十多年的云岡石窟數(shù)字化研究室,開始發(fā)揮優(yōu)勢。“我們30多個(gè)人,有一多半都是‘技術(shù)宅’、‘碼農(nóng)’,處理數(shù)據(jù)是我們的強(qiáng)項(xiàng)。”中午時(shí)分,辦公室雖然沒人,但電腦桌面上依然能看到未處理完的石窟三維圖,寧波說:“將海量數(shù)據(jù)處理、建模,轉(zhuǎn)化成3D打印的語言,就算完成了關(guān)鍵一步。”

  打印時(shí)的講究很多。比如,打印時(shí)的溫度需要保持在20攝氏度以上,確保設(shè)備能夠連續(xù)工作。再如,“現(xiàn)在市面上打印出來的成品偏圓潤,類似于圖片處理中的‘羽化’,一方面需要對打印設(shè)備進(jìn)行升級,一方面需要進(jìn)行后期處理。”

  掃描技術(shù)可以解決“形”的問題,但最終如何做到逼真、甚至“以假亂真?”“‘形、質(zhì)、色’,缺一不可。云岡石窟所在地大同地處‘塞外’,這里的砂巖有獨(dú)特的顆粒感,要原汁原味地打印出這樣的質(zhì)感,必須要加上后期的噴砂上色。那么問題來了,選擇什么樣的材料,就成了我們的新課題。”經(jīng)過反復(fù)篩選,結(jié)合材料的防老化、憎水性、耐火性、硬度等綜合指標(biāo),他們成功找到了樹脂涂抹材質(zhì)。

  已經(jīng)在謀劃讓云岡“活起來”的下一步

  采集一萬張石窟照片,歷時(shí)700多天打印,842塊模型,安裝時(shí)間長達(dá)3個(gè)月。2017年12月,新鮮出爐的長17.9米、寬13.6米的第三窟,在青島成功落地。

  那一天,寧波激動(dòng)得沒睡好。“游客絡(luò)繹不絕,他們的一致感覺是震撼、逼真,這是對我們工作的一種肯定。”

  巨大的石窟,徹底“活”起來了。很快,今年10月,與浙江大學(xué)合作打印的第十二窟“音樂窟”前殿也出現(xiàn)在深圳,這回,他們實(shí)現(xiàn)了“積木式”拆裝,對于志在世界范圍內(nèi)巡展的云岡人是一種更大的鼓舞。

  寧波所在的數(shù)字化室有了新動(dòng)作:“有了這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù),我們的工作可以做很多。我們目前正在運(yùn)用采集的數(shù)據(jù),進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)的拓展,現(xiàn)在已經(jīng)做出了一些小型場景,通過和硬件廠商的合作,相信會讓更多的人‘穿越’到云岡。”

  事實(shí)上,技術(shù)引領(lǐng)下的云岡石窟研究院,這幾年已經(jīng)在進(jìn)行“技術(shù)輸出”。不久前,他們剛幫助五臺山某寺廟完成了數(shù)據(jù)掃描和模型建庫,其專業(yè)程度讓對方喜出望外。但寧波還有技術(shù)焦慮,“如何實(shí)現(xiàn)石窟的彩色3D打印?”“如何將石窟不同時(shí)期的數(shù)據(jù)精準(zhǔn)地預(yù)測和還原出來?”

  而盧繼文想的則更加深遠(yuǎn),他在思考數(shù)字云岡的下一步棋。在他看來,3D打印只是一次戰(zhàn)役,產(chǎn)學(xué)研對接下的技術(shù)輸出也只是一種戰(zhàn)術(shù),最關(guān)鍵的,是云岡石窟文化的傳承,是讓云岡“活起來”的戰(zhàn)略。“我們希望云岡石窟不只是歷史遺留下來的文物,而更像是一個(gè)大的平臺。一代一代的人以此為基,將文化不斷傳承。3D打印也已不再是興奮點(diǎn),某種程度上講,如同復(fù)印機(jī)一樣,重要的不再是復(fù)印的過程,而是印刷的意義。”盧繼文說。(喬 棟)

責(zé)任編輯:連培煌
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