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云冈石窟在浙江大学迈出“行走”世界第一步

发布时间:2020-06-12来源:浙大新闻办作者: 柯溢能 吴雅兰 卢绍庆39

进入云冈石窟第12窟,美轮美奂的造像、庄生天籁的境界、博大精深的内涵,让观众无不为这场石壁上的大型音乐会所震撼。

不过这回,令人发出感叹的景致,并不在山西大同西郊的武周山,而是在浙江大学艺术与考古博物馆。6月12日起,由浙江大学与云冈石窟研究院合作的全球首例可移动3D打印复制洞窟在浙大成功落成,并率先向校内师生开放。

3年来,浙江大学文化遗产研究院与云冈石窟研究院联合项目组攻克了数据采集处理、结构设计、分块打印上色等多项技术难关,古老的世界文化遗产云冈石窟迈出“行走”世界的第一步。

记录

为什么是云冈第12窟?

世界文化遗产云冈石窟位于山西省大同市。它依山开凿,东西绵延,距今已有1500余年的历史。作为我国最大的石窟之一,云冈石窟与敦煌莫高窟、洛阳龙门石窟和麦积山石窟并称为中国四大石窟艺术宝库。

在云冈石窟现存的45个主要洞窟中,第12窟又名“音乐窟”,前殿后室,入深14米,宽11米,高9米。这个石窟开凿于五世纪,其中雕刻的天人形象和中外乐器,展现出音乐风尚与时代风貌,这些“天人”也是我国古代最早的宫廷交响乐团,在中国音乐舞蹈史上具有极其重要的地位。

如何让不可移动文物进行可移动展示,让更多人领略中国星汉灿烂的文明?

2016年8月起,浙江大学文化遗产研究院与云冈石窟研究院合作,对第12窟进行高保真三维数字化数据采集。合作团队采用浙大探索出来的一套三维激光扫描与摄影测量融合构建文物三维模型的解决方案,前后历时三个月对第12窟进行了52站三维激光扫描并拍摄了55680张照片。之后,经过摄影测量计算和人工交互三维处理,合作团队成功建立了第12窟的高保真彩色三维模型。

这种记录方式,永久地保存了云冈石窟及其珍贵文物信息,留下了高精度三维数字化档案。浙江大学文化遗产研究院副院长李志荣说,对文物进行数字化记录,为其建立详实的数字档案,是文物保护重要手段之一,而打印呈现本身的实现,则表明数字化记录达到了考古记录,特别是测量记录的最高标准。这是实现云冈石窟“活起来”,“走出去”,使公众能够一览穿越历史繁华的基础。

记录难在哪?

云冈石窟的洞窟和造像,空间巨大,高浮雕、浅浮雕各种雕刻手法纯熟应用,各种遗迹空间深度尺度复杂,扫描和测绘难度高。从技术上看,用浙江大学文化遗产研究院副院长刁常宇的话说,对第12窟的数字化采集触及到了这个领域的“天花板”。

海量的高精度三维扫描数据采集和大量的分析计算是数字化记录中的“拦路虎”。刁常宇介绍,如此大体量的数据无法在一个软件系统中处理,因此要根据石窟的结构进行分块处理。就好像一张A4的图片,我们用普通的软件就可以打开;但当这张图片有20平方米那么大时,电脑的内存不够,普通软件也打不开这张图片。“说说简单,但做起来不容易,怎么切分?切块的设计如何与支撑骨架吻合?最后又怎么拼成整体?每一步都是难题。”

再造

复制难在哪?

如果说拆开来分块难,那么合在一起数据拼接就非常考验分块间的空间精度。浙大团队将误差尽可能地解决在设计中,最终实现三维重建误差小于2毫米,色彩还原度达到95%以上。

万丈高楼平地起,这是人们对垒砌的一般概念,从下往上地搭建是最常用的方式。但是在3D拼装的过程中任何一个小的误差都会导致错位,并可能导致最后无法安装。合作团队另辟蹊径,选择了从上往下安装的策略,把误差往下压,用刁常宇的话说“把累积误差留给开口的位置,误差就被消化掉了。”

分体式3D打印,团队是第一个吃螃蟹,此前没有先例,也没有技术成形的路径,需要边摸索边突破。承担成型加工的美科图像(深圳)有限公司,为解决单次成型体积较小的问题,专门研发了可以打印1×1×1.2米的大型3D打印机,确保一次打印成型,运用3D打印铸模技术复制文物本体的所有细节。

实现了形的打印,但是色的赋予怎么办?

3D打印用的是高分子材料,固化成型后,还没有具备石材的质感,但是通过“赋色”环节却能填补缺憾。这里的“色”,是指文物的材料、质感、颜色等综合历史信息,通过这一环节,数字模型才能实现“原真”,才能呈现历史与沧桑。李志荣说:“质感的重要性体现在哪里?游客走进复制窟的时候,他的潜意识不能告诉他是走进了塑料堆里,不能有这个感觉。”

当前各类3D着色或3D打印技术都无法在赋色的同时营造指定的质感。经过几年的比对实验,合作团队还是决定采用人工上色的方法,以寻求最大程度的原真再现。当必须选择人工上色来完成云冈复制窟的制作时,却也同时拥有了上色的自由。团队认为,既然有了可以变化的选项,为什么不能变上一点?只要这个变化是有依据的。

经过论证,合作团队提出了大胆的上色方案建议,而不是与现存的十二窟“一模一样”。云冈石窟研究院最终决定赋色的具体操作方案,是将基于科学数据与专家对文物的理解综合起来一起考虑。“纯技术没有答案,必须在考古学的指导下来制定赋色方案,比方说,现存石窟中的颜色与过去的颜色有什么关系,哪些是有依据的变化。”

李志荣也认为,这项工作从一定程度上是“再造”一个石窟,是一个石窟的展示品,而不是把石窟切下来搬出来。在她看来,复制的过程是一种复原研究。在色调的鲜与暗上,团队选择了洞窟刚诞生时候的鲜亮,而没有采用现存石窟雕像的煤灰色,但是在洞窟的风化上,他们认为这是不可抗的自然之力给予的,不做调整,同时把人为的破坏痕迹也留了下来。“我们将与时间有关的有效的核心信息都全部保留下来。这个取舍是当代人的认识结果,不是消极的拷贝,而是一个再造的过程。”

云冈石窟研究院美术工作团队,依照古法用矿物颜料为面积大约900多平方米的复制窟上色,历经8个月的时间,终于让12窟完成了其形色具足的复制,焕然呈现。据了解,通过手工在现代材质基底上“装銮绘色”来恢复如此规模的石窟样貌,也是文物界有史以来第一次。

行走

数字如何开启一个新世界?

上世纪早期著名建筑学家梁思成的第一次山西之行,还留有对云冈石窟的思考。他说:“在云冈石窟中可以清晰地看到,这种不同民族文化的大交流,赋予我国文化以旺盛的生命力。这是历史上最有趣的现象,也是近代史学者最重视研究的问题。”

云冈12窟窟前的石柱,一面已被岁月风蚀,而另一面则清晰可见往日的繁盛。通体看是罗马柱,但仔细看还有印度的文化元素,柱子顶端又是中国的栌斗样式。这样的东西融合,正是世界文明长河中的一颗璀璨明珠。

那么远在山西的云冈如何得以“东来”?

浙大创新性地使用了“积木式”的新技术和制作方法,开创了文物艺术品展览便捷运输、安装、展陈的新模式。

目前复制成功的第12窟由110块2米见方的“积木块”分6层进行组装组成。这些“积木块”总重量大约2吨,8辆标准集装箱车就可能装得下,拉运自如行走天下,一周即可组装完成布展。

团队介绍说,“说走就走”的展览结构为轻质铝合金框架,分体式半自动化安装。现场无需搭建传统的脚手架,低空作业组在地面上组装好一层再吊到顶部安装,整个过程就像由上往下搭积木,提高了装配效率,缩短了安装周期。

欣赏石窟之美,重现昔日荣光。数字化让收藏在博物馆里的文物、陈列在广阔大地上的遗产、书写在古籍里的文字都“活”了起来。

沉浸在三维数字化重构的云冈石窟中,人们被庞大的数据包围,掩藏在人的视网膜背后的是高清细致的0与1。

浙江大学艺术与考古博物馆常务副馆长楼可程说:“云冈石窟第十二窟是浙江大学文化遗产研究院与云冈研究院合作的一个很好的例子,也是科技与艺术结合的典范,科技因艺术而获得灵感、充满创造力,艺术因科技而获得新生与传播。”

这是行走的石窟,永不落幕的丝路音乐厅。”有关专家表示,该项目的完成标志着我国在文化遗产数字化保护及传承利用中实现了多方面的技术突破,开创了中国文化遗产数字化保护及传承利用新的里程碑。

(文 柯溢能 吴雅兰/摄影 卢绍庆)