當(dāng)龜茲佛窟遇上3D打印

王若翰

電影《十二生肖》中，成龍扮演的文物大盜JC，以《國家地理頻道》記者的身份，接觸到專門研究圓明園文化遺址的關(guān)教授，并在關(guān)教授的工作室里，利用具有數(shù)據(jù)掃描功能的手套，以“摸一摸”復(fù)制品的名義，將十二生肖獸首中的兔首和鼠首復(fù)制品的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸給了他的同伙。按照這些復(fù)制品與真品以1：1的比例數(shù)據(jù)，僅僅幾分鐘的時(shí)間里，他的同伙們就利用一臺神奇的機(jī)器，制造出了一模一樣的獸首，并利用此贗品，順利地偷天換日。

在高科技發(fā)展的今天，通過一部電影，使一項(xiàng)科技深入人心的案例并不少見，很多人正是因?yàn)榭戳恕妒ぁ?，才知道原來這項(xiàng)神奇的“克隆”技術(shù)叫做“3D打印”。與傳統(tǒng)的平面打印技術(shù)不同，3D打印，顧名思義，突破了二維打印兩條坐標(biāo)軸的局限，將打印技術(shù)立體化，變成了看到見摸得著的實(shí)物克隆。

幾乎在《十二生肖》電影上線的同時(shí)，現(xiàn)實(shí)生活中的3D技術(shù)亦開始被應(yīng)用在了文物領(lǐng)域，并獲得重大技術(shù)突破。不同于電影中以牟利為目的的偷天換日，由上海印刷集團(tuán)所屬上海商務(wù)數(shù)碼圖像技術(shù)有限公司，與新疆龜茲研究院合作的第七窟和新一窟的數(shù)字化工作，旨在通過3D打印復(fù)原并永久保留古文明風(fēng)采，供后人瞻仰。

數(shù)據(jù)定格歷史瞬間

在7月10日開幕的第6屆上海國際印刷周中，兩座原本誕生于公元7世紀(jì)的新疆龜茲洞窟，滿載著內(nèi)部古老的雕像和繁復(fù)的壁畫現(xiàn)身申城。在偌大的展館里，在諸多高科技設(shè)備棱角分明的映襯下，兩件利用3D打印技術(shù)，原尺寸制作出來的新疆龜茲石窟展品——克孜爾新1窟佛像及后甬道局部，以其獨(dú)特的異域風(fēng)情，賺足了人們的眼球。

據(jù)參展方上海印刷集團(tuán)有限公司總經(jīng)理沈劍毅介紹，這是該公司和新疆龜茲研究院首創(chuàng)的，將3D技術(shù)應(yīng)用于文物數(shù)字化及復(fù)原工作領(lǐng)域，也是色彩管理技術(shù)在3D打印方面的成功實(shí)踐。

公元1世紀(jì)前后，佛教由印度傳入西域，在此地昌盛數(shù)個(gè)世紀(jì)。新疆境內(nèi)因而石窟眾多，其中以古代龜茲國（今以庫車為中心，包括拜城、阿克蘇、溫宿、新和、烏什、沙雅的整個(gè)區(qū)域）境內(nèi)最為密集，龜茲石窟目前發(fā)現(xiàn)的共有6處，建造時(shí)間不一，其中克孜爾地區(qū)的千佛洞建造時(shí)間最早，也最為有名。據(jù)史料考證，克孜爾地區(qū)的石窟比敦煌莫高窟還早200多年。

由于歷史上新疆地區(qū)宗教戰(zhàn)爭頻繁，大量與佛教有關(guān)的洞窟在伊斯蘭教戰(zhàn)爭中被毀，上世紀(jì)70年代，在克孜爾地區(qū)首次發(fā)現(xiàn)的200多個(gè)洞窟中，能夠?qū)⒖咧蟹鹣瘛⒈诋嫳Ａ粝聛淼纳僦稚?。加上?dāng)?shù)貧夂蚋稍锒囡L(fēng)沙的惡劣自然條件，這里的石窟較之我國其他地區(qū)的石窟，變得更加難以保存。

“古文明的毀壞是每分每秒都在發(fā)生的，雖然出于保護(hù)考慮，目前龜茲地區(qū)的石窟開放數(shù)量和開放時(shí)間都變得越來越少，但洞窟內(nèi)空氣的流通，還是促使雕像、壁畫逐漸退色甚至表面氧化。”上海印刷集團(tuán)新一窟還原工程項(xiàng)目負(fù)責(zé)人李成忠說?；谶@樣的考慮，盡快利用3D技術(shù)，將石窟現(xiàn)有的形態(tài)加以記錄和保存，變得迫在眉睫。

科技之外的創(chuàng)新

比起電影中概念派的3D打印，現(xiàn)實(shí)操作中，通過3D復(fù)制龜茲石窟的工作，其實(shí)遇到了很多困難。李成忠告訴《新民周刊》，單是要用什么溫度的激光為石窟進(jìn)行掃描，這當(dāng)中就用很大的學(xué)問?！斑@些壁畫、佛像常年處在克孜爾地區(qū)的石窟中，其所能適應(yīng)的最高溫與最低溫，都要根據(jù)當(dāng)?shù)貧鉁貫閰⒄諛?biāo)準(zhǔn)。如果掃描時(shí)激光的溫度過高，就會造成壁畫和佛像表面顏料的退色甚至脫落，加速其氧化過程。因此，與應(yīng)用在其他領(lǐng)域的3D打印技術(shù)不同，這種文物復(fù)原出于最大限度地保護(hù)真跡考慮，需要注意更多的細(xì)節(jié)?！?/p>

另外，受3D打印技術(shù)的局限性——一般情況下，每臺3D打印機(jī)，只能以一種材質(zhì)作為原料進(jìn)行打印，如金屬、塑膠、石膏等等，每樣原料都需要一臺單獨(dú)的打印機(jī)?？紤]到復(fù)制佛像的逼真性，此次展出的新一窟佛像在打印過程中，創(chuàng)新將傳統(tǒng)3D打印材料石膏和彩膠調(diào)和在一起，在打印佛像的顏色和質(zhì)感上，都更接近原貌。李成忠告訴記者，“受3D打印機(jī)的尺寸限制，這件半人高的天人塑像殘?bào)w分成7塊打印，后期再拼貼而成。與原始塑像的誤差僅為1毫米”。在之后的采訪中，記者了解到，3D技術(shù)本身可以根據(jù)掃描數(shù)據(jù)分析，進(jìn)行等比例縮放，但在文物復(fù)制中，出于逼真考慮，采用了1：1的比例進(jìn)行復(fù)制。

說到另一件展品——新一窟后甬道，李成忠表示，由于此甬道體積較大，若全部采用3D打印，則費(fèi)用相對較高，因此，該展品采用的是切片復(fù)制，這座高2米、長3米左右的甬道，與實(shí)物誤差也僅有2厘米。

“做舊”技術(shù)的匠心

站在甬道中，抬頭觀看“洞窟”頂部的那斑駁的彩色壁畫，古樸的色澤、墻壁上龜裂的紋理及泥土風(fēng)化“剝落”的痕跡皆清晰可見。使人不禁心生疑惑，以前只聽說過一些古董仿制品，可以通過特殊手段人工做舊，但像這樣極具年代歷史感的視覺效果，又怎能通過一臺臺打印機(jī)，在機(jī)械生產(chǎn)中得以實(shí)現(xiàn)呢？在工作人員的指點(diǎn)下，記者用手直接觸碰壁畫，才發(fā)現(xiàn)那些肉眼看到的斑駁和脫落只是假象，所有的視覺效果都是打印在一張宣紙上的影像，裱糊在洞頂。

“目前我們的3D打印機(jī)，只有39萬色，而要使這些壁畫得以高精度還原，至少需要3.7億像素，這是我們單純依靠機(jī)械所無法達(dá)到的。”李成忠介紹說，龜茲地區(qū)地處西域，很多壁畫上的顏料均提取自一些天然礦石，這些礦石大部分從一些歐洲國家經(jīng)過絲綢之路帶到龜茲。因此，現(xiàn)代人們想單純依靠打印技術(shù)，來還原壁畫上的顏色實(shí)屬天方夜譚。

“為了彌補(bǔ)3D打印機(jī)色彩上的不足，我們在復(fù)制過程中，先用打印機(jī)打出一些基礎(chǔ)色，在針對部分區(qū)域進(jìn)行調(diào)色，把色卡與壁畫上的顏色相對照，確認(rèn)肉眼無色差后，再請龜茲研究院專門研究石窟壁畫的畫師們，對照石窟中壁畫的色彩分布，為復(fù)制品進(jìn)行人工上色?！崩畛芍腋嬖V記者，在壁畫復(fù)制的過程中，每個(gè)顏色都要進(jìn)行反復(fù)校對，在確定與實(shí)物對比無色差后，在將這些色彩進(jìn)行數(shù)據(jù)編碼，以便永久保存。而通過這樣的技術(shù)復(fù)制出來的壁畫，則可在60年之內(nèi)，保證不退色。

“目前，凡是新疆來的人，哪怕是研究龜茲文化的專家，只要看到我們3D技術(shù)制作的新一窟展品，都對我們這樣的復(fù)制技術(shù)十分認(rèn)可，很多新疆朋友甚至說，這就是走進(jìn)了克孜爾?！痹谏騽σ憧磥恚陆就寥耸亢蜆I(yè)內(nèi)人士的認(rèn)可，是此項(xiàng)科技被應(yīng)用到文物復(fù)原工作中取得的最值得驕傲的成績。