可移動3D打印復制洞窟在浙江大學落成

浙江大學與云岡石窟研究院合作，歷時3年多，制作了云岡石窟第十二窟的可移動3D打印復制版本，目前在浙江大學落成開放。這讓更多人有機會欣賞到不可移動文物的宏大風貌，也讓文化遺產的數字化保護及傳承利用邁出了重要一步。

進入“云岡石窟第十二窟”，雕刻精美、意蘊宏大的造像，讓人震撼。這令人驚嘆的景致，并不在山西大同西郊的武周山，而是在浙江大學藝術與考古博物館。

近日，由浙江大學與云岡石窟研究院合作的首例可移動3D打印復制洞窟在浙江大學落成，并于6月12日起向校內師生開放。

3年來，浙江大學文化遺產研究院與云岡石窟研究院聯合項目組攻克了數據采集處理、結構設計、分塊打印上色等多項技術難關，讓古老的世界文化遺產云岡石窟邁出了“行走”世界的第一步。

三維重建誤差小于2毫米

云岡石窟位于山西大同。它依山開鑿，距今已有1500余年的歷史。作為我國最大的石窟之一，云岡石窟與莫高窟、龍門石窟和麥積山石窟并稱為中國四大石窟。

在云岡石窟現存的45個主要洞窟中，第十二窟又名“音樂窟”，前殿后室，入深14米，寬11米，高9米。其中雕刻的天宮伎樂和中外樂器，能顯示出當時的音樂風尚與時代風貌，在中國音樂舞蹈史上具有重要地位。如何讓這處不可移動文物“走”到更多地方，讓更多人欣賞品味?

2016年8月起，浙江大學文化遺產研究院與云岡石窟研究院合作，對第十二窟進行高保真三維數字化數據采集。合作團隊采用融合三維激光掃描與攝影測量的方案，構建三維模型，歷時3個月，對第十二窟進行三維激光掃描，并拍攝55680張照片。之后，經過攝影測量計算和人工交互三維處理，建立了第十二窟的高保真彩色三維模型。

浙江大學文化遺產研究院副院長李志榮說，對文物進行數字化記錄，為其建立詳實的數字檔案，是文物保護的重要手段之一，而能夠實現打印呈現，則表明數字化記錄達到考古記錄，特別是測量記錄的最高標準，這也是云岡石窟“活起來”“走出去”的基礎。

云岡石窟的洞窟和造像，體積巨大，采用了高浮雕、淺浮雕等多種雕刻手法，各種遺跡空間深度、尺度復雜，掃描和測繪難度很高。浙江大學文化遺產研究院副院長刁常宇說：“從技術上看，對第十二窟的數字化采集觸到了這個領域的‘天花板’。”

海量的高精度三維掃描數據采集和大量的分析計算是數字化記錄中的“攔路虎”。刁常宇介紹，如此大體量的數據無法在一個軟件系統中處理，所以要根據石窟的結構進行分塊處理，切分后再拼成整體，最終實現三維重建誤差小于2毫米，色彩還原度達到95%以上。

古法上色歷時8個月

分體式3D打印，此前沒有先例，也沒有成熟路徑。承擔成型加工的美科圖像(深圳)有限公司，為解決單次成型體積較小的問題，專門研發了大型3D打印機，確保一次打印成型，運用3D打印鑄模技術復制文物本體的所有細節。

成型之后還得賦色，這里的“色”，是指文物的材料、質感、顏色等綜合信息。3D打印用的是高分子材料，固化成型后，還沒有具備石材的質感，但是通過賦色卻能填補缺憾，達到盡可能“原真”，更加顯得厚重與滄桑。

然而當前各類3D著色或3D打印技術，都無法在賦色的同時營造團隊想要的質感。經過幾年的比對實驗，團隊還是決定采用人工上色的方法，以尋求最大程度的原真再現。

經過論證，團隊提出了大膽的上色方案，而不是與現存的第十二窟“一模一樣”。云岡石窟研究院最終決定，賦色的具體方案，是將科學數據與專家對文物的理解綜合起來考慮。

“必須在考古學指導下制定方案，比如，現存石窟中的顏色與過去的顏色有什么關系，變化有哪些依據。”李志榮說。

“這項工作從一定程度上是‘再造’一個石窟。”在李志榮看來，復制的過程是一種復原研究。在色調的鮮與暗上，團隊選擇了洞窟剛誕生時的鮮亮，但在洞窟的風化上，不做調整。“我們把與時間有關的有效核心信息都全部保留。”

云岡石窟研究院的美術工作者，依照古法用礦物顏料為面積900多平方米的復制窟上色，歷時8個月，終于讓第十二窟形色兼具，煥然呈現。

組裝110塊“積木塊”

為了讓云岡石窟更方便地“行走天下”，浙江大學使用了“積木式”的新技術和制作方法。

復制成功的第十二窟由110塊2米見方的“積木塊”分6層進行組裝組成。這些“積木塊”大約重2噸，8輛標準集裝箱車可裝得下，拉運自如，一周即可組裝完成布展。

團隊介紹說，“說走就走”的展覽結構為輕質鋁合金框架，分體式半自動化安裝。現場無需搭建傳統的腳手架，低空作業組在地面上組裝好一層再吊到頂部安裝，整個過程就像搭積木。

浙江大學藝術與考古博物館常務副館長樓可程說：“3D打印的第十二窟，是科技與藝術結合的典范，科技因藝術而充滿創造力，藝術因科技獲得更廣泛傳播。”

“這是‘行走’的石窟，永不落幕的絲路音樂廳。”有關專家認為，該項目的完成標志著我國在文化遺產數字化保護及傳承利用中實現了多方面的技術突破，邁出了中國文化遺產數字化保護及傳承利用的重要一步。