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        用數字化手段傳承云岡文化基因

        發布時間: 2020-06-19 11:27:11 | 來源: 國家文物局 | 作者: 張怡 | 責任編輯: 王肇鵬

        這里,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云岡的洞窟進行數據采集,建立起精密的數字檔案。


        這里,要添加的打印材料不是紙張和墨水,而是砂巖質、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。


        游客體驗云岡石窟VR(資料圖)


        這里,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18窟佛像;VR手柄在游客手中變成手電筒,用來尋找石窟中的飛天。


        這里是云岡石窟研究院數字化室,新科技,令文物可觸摸、可感知,讓云岡的含笑佛陀走出冰冷的石壁“活起來”,被大眾銘記。


        “‘歷史文化遺產是不可再生、不可替代的寶貴資源,要始終把保護放在第一位。’習近平總書記的囑托言猶在耳。”云岡石窟研究院院長張焯說,“云岡致力于發展文物數字化保護,通過三維激光掃描、3D打印復制、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,服務于大眾,也服務于保護工作和研究人員,這是云岡的特色所在。”


        在嶄新的文物修復辦公樓里,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筑的三維圖像,移動鼠標可以實現360°的觀測。云岡數字化室副主任何勇告訴記者:“目前云岡已經完成三分之一石窟數據的收集,云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。”


        在談到云岡的數字化初衷時,何勇說道,采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云岡最著名的20窟佛像不同年代的照片。“1987年、2007年、2017年,短短30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,云岡的佛像其實無時無刻不在被風化剝蝕。把云岡的佛像全部用數據留住,用數據將它的美保護起來,是云岡數字化室成立的初心。


        “對佛像的制造,古代工匠會有自己的想法,卻由于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于評估保護方案,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。


        云岡石窟的數字化探索開始于2003年,主要與高校、研究所合作或者作為委托人,共同完成數字化項目。在2012年云岡石窟數字中心成立后,從文物工作的角度開始進行自主創新。云岡人為了更好地獲得石窟數據用于保護,不計項目周期和經濟收益,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。


        3D打印,讓文物活起來


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


        云岡第12窟原大復制窟


        懷著這個美好的夢想,云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”精巧細致。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。


        后來云岡人在與浙江大學接洽時,提出聯合打印大佛的想法,云岡需要大學的力學研究和材料結構的科研力量。于是,在兩家單位聯合攻關下,2017年12月,云岡最大的洞窟——第3窟西后室打印成功,這是世界上首次使用3D打印技術實現的大體量文物復制工程。


        在此之后,云岡石窟又用這種技術手段原比例打印出20米高的第18窟和第12窟“音樂窟”。相比“第一版本”,改良后的打印石窟本體變成可移動、可拆卸式,并且石窟雕塑本身的色彩更豐富。


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


        數據的采集和處理是3D打印準備階段的重頭。3D打印技術對原始數據的采集精度要求很高,需要做到高保真的水平。之后切塊處理中,切塊大小并不相同,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。最后將數據導入打印機中,打印和拼合后,再由云岡美術工作隊上色,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,石窟采用的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50年后,并且能抵御酷暑、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。云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,云岡已經產生了十余種關鍵的技術突破。


        云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致還原。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”“為云岡點贊”。


        在云岡人不斷地科研交流和技術革新下,云岡“走出去”的夢想正在逐步實現:云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……讓云岡真正地“活起來”。


        科研交流,云岡數字化在前進


        2016年,云岡石窟研究院與浙江大學、武漢大學、北京建筑大學、大同市測繪院共同成立了“數字云岡聯合實驗室”,為開展數字化科研工作奠定基石。


        云岡第18窟原大復制窟


        在行業內,2019年9月云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采集規程》和《石窟寺文物三維激光掃描數字化采集規程》,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年云岡“一種定量測量砂巖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。


        在云岡,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。云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,實現了技術走出云岡、走出山西,為全國的文物保護工作作出了一定貢獻。


        談到云岡與外界的數字化交流,張焯對記者說:“云岡不僅應該學習敦煌數字化的經驗,還要探索云岡特色。”云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。云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,把云岡保護好,讓它永久地傳承下去!”

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