北寨漢墓保護(hù)中3D打印技術(shù)的應(yīng)用

撰文/姚麗霞

自漢以來(lái)，勞動(dòng)人民創(chuàng)作出了大量反映漢代社交生活和喪葬禮儀的畫像石作品，再現(xiàn)漢代先民的文化民俗和精神世界。在漢墓群畫像石藝術(shù)表現(xiàn)的世界里，漢墓畫像石圖像的傳播生動(dòng)、豐富、持久和富有感染力。新世紀(jì)以來(lái)，國(guó)家和地方政府高度重視傳統(tǒng)文化的解讀，學(xué)術(shù)界也越來(lái)越關(guān)注漢畫像石的研究。從文化淵源來(lái)看，漢墓畫像石文化是中華文化的組成部分，畫像石中的圖像裝飾紋樣是中國(guó)古老歷史文化的因子；從社會(huì)歷史實(shí)踐來(lái)看，漢畫像石誕生于漢，其圖像反映了漢代的鄉(xiāng)土文化以及民風(fēng)民俗。從視覺(jué)藝術(shù)符號(hào)來(lái)看，漢畫像石中的圖像紋樣符號(hào)是研究中國(guó)漢代文化、歷史、藝術(shù)、民俗等多學(xué)科交叉領(lǐng)域的寶貴史證。

新媒體技術(shù)下為了深入研究漢墓畫像石文化的復(fù)制和保護(hù)途徑，筆者選取山東沂南北寨漢墓畫像石墓進(jìn)行個(gè)案研究，窺一斑而見(jiàn)全豹，探討3D打印技術(shù)在北寨漢墓復(fù)制和保護(hù)中應(yīng)用的可能性。

沂南北寨漢墓畫像石

沂南北寨漢墓簡(jiǎn)介

沂南北寨漢墓坐落在山東省臨沂市沂南縣，經(jīng)歷三次發(fā)掘，眾多專家學(xué)者對(duì)其進(jìn)行研究。關(guān)于沂南漢畫像石墓的歷史歸屬主要有三種說(shuō)法：“西漢說(shuō)”“東漢說(shuō)”“西晉說(shuō)”。眾多學(xué)者通過(guò)查閱文獻(xiàn)和實(shí)地考察發(fā)現(xiàn)，根據(jù)北寨漢墓畫像中的浮雕雕刻和線刻技法，以及北寨漢墓畫像石中的建筑布局、室內(nèi)設(shè)計(jì)和墓葬中的車騎文物制度、衣冠制度推測(cè)多見(jiàn)于漢代，與東漢武氏祠室內(nèi)壁畫接近，墓葬中的蓮花紋和藻井圖案，畫像中的神話人物、歷史故事及書法風(fēng)格都得出結(jié)論，沂南北寨漢墓接近東漢晚期。

著名學(xué)者曾昭燏先生同樣認(rèn)為沂南漢墓的建造年代大致在東漢末年靈帝、獻(xiàn)帝之際，并高度概括墓的特點(diǎn)，稱沂南北寨漢墓在雄偉中見(jiàn)精麗，表現(xiàn)出漢代建筑藝術(shù)相當(dāng)高的水準(zhǔn)。

北寨漢墓迎賓出騎圖

沂南北寨漢墓博物館是建立在北寨墓群基礎(chǔ)上的專題博物館，也是我國(guó)現(xiàn)有發(fā)掘保存最完整的漢畫像石墓博物館。博物館主要展示東漢時(shí)期墓葬畫像石，出土文物以及畫像石拓片等，是兩漢時(shí)期建筑藝術(shù)、雕刻藝術(shù)、繪畫藝術(shù)的真實(shí)再現(xiàn)，制作技法高超，畫像石圖像精美豐富，包羅漢朝生活萬(wàn)象，整個(gè)墓室內(nèi)部是石刻裝飾，在石板上浮雕加線刻，處理手法凝練卻不失趣味，表現(xiàn)了漢朝時(shí)期的眾多生活場(chǎng)景。兩個(gè)墓室遺物曾被盜掘，隨葬器物劫余甚少。漢畫像石再現(xiàn)的只是社會(huì)中層或中上層家庭的現(xiàn)實(shí)生活，對(duì)于下層貧苦人民的社會(huì)活動(dòng)，則很少涉及。但是完整保存下來(lái)的墓室石刻畫像是十分珍貴的東漢歷史畫面。

沂南北寨漢墓有畫像石面積四百四十二平方米。所繪題材廣泛，內(nèi)容涉及政治、經(jīng)濟(jì)、文化、軍事和生活等多項(xiàng)內(nèi)容。依據(jù)畫像石的位置，可以分為墓門、前室橫額、中室橫額和后室隔墻。根據(jù)不同位置畫像石圖案題材及表現(xiàn)內(nèi)容可分為：再現(xiàn)社會(huì)生活場(chǎng)景，表現(xiàn)歷史人物故事題材，神話傳說(shuō)與祥瑞題材，得道神仙和巫術(shù)禮儀。

北寨漢墓畫像石文化保護(hù)和傳播的過(guò)程中，傳統(tǒng)的數(shù)字化保護(hù)可以將民間藝術(shù)的文獻(xiàn)、圖片、影像、場(chǎng)所、工具、產(chǎn)品和藝術(shù)等利用照相機(jī)、攝像機(jī)、錄音筆、復(fù)印機(jī)等設(shè)備進(jìn)行整理、存儲(chǔ)，對(duì)于現(xiàn)存的或者面臨消失的藝術(shù)起到很好的保護(hù)和傳播作用。但是傳統(tǒng)的數(shù)字化保護(hù)仍舊沒(méi)有克服宣傳展示中參觀者主觀參與性、互動(dòng)性差的缺點(diǎn)。

對(duì)漢墓畫像石藝術(shù)的研究流于“過(guò)度商業(yè)化的狀態(tài)”，資料甚少，過(guò)多注重經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)不能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)利益的漢墓畫像石藝術(shù)缺乏研究。筆者對(duì)北寨漢墓畫像石文化傳播的調(diào)研中發(fā)現(xiàn)漢畫像石藝術(shù)出現(xiàn)文化缺失、沒(méi)有深入研究的現(xiàn)象，對(duì)漢代文化藝術(shù)沒(méi)有起到良好的傳播作用。

數(shù)字媒體技術(shù)成為保護(hù)古代文化的新載體

新的數(shù)字媒體技術(shù)可以更好地應(yīng)用在古代文化遺產(chǎn)保護(hù)項(xiàng)目中，尤其是隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)三維激光掃描技術(shù)和3D打印技術(shù)等新型數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，這種數(shù)字化保護(hù)手段可以為北寨漢畫像石藝術(shù)的傳承和創(chuàng)新提供有效途徑。

早在上個(gè)世紀(jì)末，國(guó)內(nèi)外學(xué)者就已紛紛利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行文化傳播。借助虛擬技術(shù)將大量史實(shí)材料、圖片以及影像在電腦軟件中建模，將真實(shí)博物館藏品的模型建立起來(lái)，可以再現(xiàn)博物館外部建筑和內(nèi)部藏品的陳列，可以讓先民留下的藝術(shù)品更好地得到展示，使得傳統(tǒng)的文化寶藏得到更好的傳播。

人們可以利用虛擬技術(shù)結(jié)合移動(dòng)終端設(shè)備和紙板VR頭，讓人可以在一天內(nèi)游遍處于不同國(guó)家的法國(guó)盧浮宮、希臘雅典衛(wèi)城和中國(guó)長(zhǎng)城等名勝古跡，真實(shí)體驗(yàn)世界文化瑰寶。百度網(wǎng)站推出了“百科數(shù)字博物館”可以讓用戶足不出戶，就可以觀賞游覽全國(guó)各地的博物館，感受中華五千年的文化寶藏。2016年3月上海國(guó)際博覽的亮點(diǎn)之一是虛擬試衣鏡、VR虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用。2017年7月慶祝建軍90周年的閱兵儀式上，南京某公司使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為軍方提供“虛擬演練”，提高了現(xiàn)代化軍隊(duì)閱兵的精準(zhǔn)、高效、全方位。

三維激光掃描技術(shù)又稱實(shí)景復(fù)制技術(shù)，在上個(gè)世紀(jì)九十年代中期就已經(jīng)產(chǎn)生，它可以在傳統(tǒng)測(cè)繪基礎(chǔ)上對(duì)物體表面的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)收集，建立三維模型，制作多角度、全方位的立體圖形或者場(chǎng)景。隨著數(shù)字媒體技術(shù)的成熟，目前在保護(hù)、測(cè)量和還原古代建筑物空間信息方面利用較多。

利用三維激光掃描技術(shù)還原山西大同佛光寺東大殿，是我國(guó)第一次嘗試將此技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)文物建筑的安全評(píng)估，其獲得的數(shù)據(jù)比傳統(tǒng)手工測(cè)量更準(zhǔn)確、精細(xì)和便利。馳名中外的敦煌莫高窟是旅游愛(ài)好者向往的圣地，使用虛擬技術(shù)制作的敦煌壁畫將敦煌建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)生動(dòng)形象展示的同時(shí)，還能夠?qū)?dāng)時(shí)的場(chǎng)景從多個(gè)角度、全方位地真實(shí)再現(xiàn)出來(lái)，滿足處于世界各地的游客如“身臨其境”的游覽體驗(yàn)。

3D打印即快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料的技術(shù)。3D打印技術(shù)采用數(shù)字技術(shù)制作模型，結(jié)合設(shè)計(jì)軟件利用陶瓷、塑料和金屬等材料。將電腦上的設(shè)計(jì)圖變?yōu)閷?shí)物，通過(guò)“分層制造、逐層疊加”的原理，被廣泛用于航空航天、醫(yī)療衛(wèi)生、產(chǎn)業(yè)模具制造、工業(yè)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。

3D打印技術(shù)作為一種新興的媒體，有其獨(dú)特的藝術(shù)語(yǔ)言魅力，借助數(shù)字媒體藝術(shù)中SketchUp、AutoCAD、3Dmax、Maya等設(shè)計(jì)軟件可以將虛擬文件變成現(xiàn)實(shí)的物質(zhì)。3D打印技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)工業(yè)制作中難以制作的模型，通過(guò)3D打印獲得成品。3D打印機(jī)的精確度相當(dāng)高，價(jià)格或高或低都能打印出模型的細(xì)節(jié)，特別是傳統(tǒng)方法難以制作的特殊結(jié)構(gòu)模型，可以將手工制作實(shí)現(xiàn)不了的創(chuàng)意和繁瑣的工藝實(shí)現(xiàn)。

3D打印技術(shù)在藝術(shù)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3D打印技術(shù)被廣泛于藝術(shù)設(shè)計(jì)各個(gè)領(lǐng)域，其中不乏優(yōu)秀作品。接下來(lái)舉例3D打印技術(shù)在服裝、首飾、建筑、室內(nèi)和教育設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

在現(xiàn)代服飾設(shè)計(jì)上，2014年設(shè)計(jì)師將現(xiàn)代3D打印技術(shù)運(yùn)用到紐約時(shí)裝周的舞臺(tái)中，愛(ài)麗絲范赫本設(shè)計(jì)的Voltage女裝的打印便讓人眼前一亮，后來(lái)在麻省理工學(xué)院的服裝表演，引起社會(huì)各界的關(guān)注。結(jié)合各種材料設(shè)計(jì)出多款禮服和3D印花服裝，能帶來(lái)舒適的著裝感、柔軟的觸感和精神愉悅的美感，帶來(lái)不同凡響的視覺(jué)沖擊力，將現(xiàn)代高科技和傳統(tǒng)手工藝完美結(jié)合。借助3D打印技術(shù)和計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)打印制造物品成為時(shí)尚設(shè)計(jì)的新趨勢(shì)。

賓?迪克森?沃德是澳洲墨爾本學(xué)院的藝術(shù)教授也是當(dāng)代首飾設(shè)計(jì)師。她認(rèn)為當(dāng)代首飾擺脫了財(cái)富、地位、金錢、奢侈和永久保存的象征，專注對(duì)于首飾形式、色彩、材料和人類身體的研究象征。她將數(shù)字媒體技術(shù)和藝術(shù)相結(jié)合，將首飾設(shè)計(jì)和建筑景觀相結(jié)合，利用3D打印技術(shù)打印未來(lái)首飾。3D建模軟件和3D技術(shù)設(shè)計(jì)制作的首飾擺脫特權(quán)、金錢、地位、富貴等傳統(tǒng)的象征意義，是當(dāng)代首飾藝術(shù)的對(duì)傳統(tǒng)的一次科技革命和全新闡釋。

3D打印集成制造復(fù)雜結(jié)構(gòu)

Dr.Bin Dixon-Ward的尼龍作品

已經(jīng)使用3D打印技術(shù)與建筑藝術(shù)結(jié)合成功的案例：山東濱州一小村莊利用3D打印技術(shù)建造的蘇式庭院別墅亮相，造房的整個(gè)過(guò)程都是由電腦程序控制完成。云岡石窟研究院和浙江大學(xué)將云岡石窟第三窟，1：1還原打印出石窟造像，形象逼真，場(chǎng)面宏大，有利于文物的保護(hù)。

上述3D打印成功案例，為3D打印技術(shù)復(fù)制和保護(hù)沂南北寨漢墓提供了可能。沂南北寨漢墓如果暴露在空氣或者日常環(huán)境，會(huì)對(duì)漢墓造成破壞。除非去沂南北寨博物館現(xiàn)場(chǎng)不然無(wú)法實(shí)物考察。沂南北寨漢墓博物館普通觀眾不允許拍照攝像，對(duì)保管環(huán)境要求較高。使用3D打印技術(shù)復(fù)制沂南北寨漢墓建筑和文物內(nèi)部分建筑和文物，既能保護(hù)文物，又能展示文物。

3D打印復(fù)制北寨漢墓畫像石的流程

以沂南北寨漢墓為例，參照墓室空間結(jié)構(gòu)文獻(xiàn)資料，探討如何對(duì)古代墓室建筑模型進(jìn)行3D打印。打印沂南北寨漢墓建筑的設(shè)計(jì)和制作流程，具體制作步驟如下：

從三維建模數(shù)據(jù)的角度來(lái)說(shuō)，擁有北寨漢墓墓室的三視圖（頂視圖、正視圖、側(cè)視圖）的數(shù)據(jù)，即可建出模型。第一步閱讀相關(guān)的文獻(xiàn)、圖片和資料，收集準(zhǔn)確的尺寸、圖片和文字?jǐn)?shù)據(jù)。第二步實(shí)地考察，參觀沂南北寨漢墓博物館、臨沂博物館和臨沂地區(qū)漢墓畫像石群，走訪私人收藏的畫像石，拍攝漢墓和畫像石圖片。第三步通過(guò)三維激光掃描技術(shù)掃描室內(nèi)空間數(shù)據(jù)或者參照沂南漢墓建筑已有數(shù)據(jù)使用SketchUp、AutoCAD等軟件建立三維數(shù)字化的模型，這是沂南北寨漢墓三維數(shù)據(jù)雛形的收集與獲取。

將沂南北寨漢墓建筑的3D數(shù)字化軟件設(shè)置的模型輸入到電腦中。3D打印數(shù)據(jù)的輸出方式采用打印機(jī)的加熱噴嘴擠壓增塑材料從而使其熱熔從而堆積成想要的形狀?？梢赃x用“三角洲”式3D打印機(jī)，打印速度、精度都很高，打印材料選用PLA，它是可降解可再生又環(huán)保的材料。打印出來(lái)需要在模型外壁包裹白膜，以防止強(qiáng)度不夠。此外利用3D打印機(jī)打印的規(guī)格屬性和材料的不同厚度進(jìn)行分層切割處理。

根據(jù)3D打印機(jī)“分層制造、逐層疊加”的原理，利用3D打印機(jī)將打印耗材逐層打印噴涂。根據(jù)沂南漢墓建筑3D模型的大小、打印材質(zhì)和復(fù)雜程度需數(shù)分鐘完成。

對(duì)于北寨漢墓墓室建筑和出土文物，復(fù)制打印出來(lái)只是第一步。3D打印機(jī)打印出來(lái)的物品太過(guò)標(biāo)準(zhǔn)，利用人為干預(yù)的辦法，用烤箱加熱使其軟化，形成人工制作的形態(tài)。第二步，將模型內(nèi)化鋪上一層石膏，利用石膏粉、白乳膠、水、調(diào)和加入模具里，增加北寨漢墓建筑模型的分量感。第三步，等10分鐘左右晾干即可，用手工制作刻出人工痕跡。

3D打印建筑模型，來(lái)源網(wǎng)絡(luò)

3D打印技術(shù)的一個(gè)特別之處是模型打印完后粗糙不平滑，后期需要處理、修整，并且噴涂著色以后才能最終完成沂南北寨漢墓建筑模型的制作。等到石膏完全完成以后還要還原北寨漢墓墓室建筑模型的顏色。北寨漢墓主要是畫像石和大型磚石結(jié)構(gòu)多室墓構(gòu)成，顏色仿照漢畫像石和畫像磚進(jìn)行還原建筑模型顏色，多次重復(fù)上色，已獲得逼真的效果。

北寨漢墓?jié)h畫像石的圖像紋樣是我們要還原的重點(diǎn)，選取有代表性的墓室壁畫場(chǎng)景進(jìn)行還原。北寨漢墓?jié)h畫像石圖案是刻上去的，而3D打印的模型是畫上去的，為了獲得接近的效果，必須要仔細(xì)認(rèn)真用心地去繪制還原的圖像。

3D打印技術(shù)在北寨漢墓文化傳播中的展望

借助新型的3D打印技術(shù)打印沂南漢墓三維建筑模型，可以復(fù)原考證出有關(guān)古代社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況、建筑風(fēng)格、風(fēng)俗人情以及宗教哲學(xué)思想等歷史資料。3D打印技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)結(jié)合用在巖土工程課程的探索，為3D打印技術(shù)沂南北寨漢墓提供了可能。將3D打印技術(shù)應(yīng)用在沂南北寨漢墓建筑，除了打印漢墓室內(nèi)建筑的3D模型，還可以結(jié)合漢墓壁室中的漢畫和畫像石藝術(shù)，打印人物、動(dòng)物和生活場(chǎng)景的模型，有利于觀者欣賞漢代文化藝術(shù)，對(duì)于考古具有重要價(jià)值。3D打印技術(shù)結(jié)合其他新媒體技術(shù)，可以將沂南北寨漢墓壁室內(nèi)部、畫像石上的圖案由封閉、平面、客觀和單一的民間藝術(shù)，變成開(kāi)放、立體、主觀、多元的文化體驗(yàn)。

不過(guò)需要注意的是3D打印技術(shù)過(guò)度使用將會(huì)沖擊傳統(tǒng)手工技藝的價(jià)值，打印材料種類受到限制，難以保證打印的質(zhì)量和精確度，缺乏行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)難以形成產(chǎn)業(yè)鏈。3D打印復(fù)制漢墓文化要受到知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬的問(wèn)題和道德的挑戰(zhàn)。

借助3D打印技術(shù)對(duì)北寨漢墓畫像石文化調(diào)查及對(duì)策研究，具有較高的藝術(shù)價(jià)值。數(shù)字媒體時(shí)代下，3D打印技術(shù)為民間漢畫像石藝術(shù)的傳承和數(shù)字化保護(hù)提供借鑒，以新的數(shù)字媒體技術(shù)結(jié)合3D打印技術(shù)可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)媒介傳承傳統(tǒng)文化中的不足，以嶄新的方式將虛擬數(shù)字技術(shù)和現(xiàn)實(shí)物質(zhì)傳承相結(jié)合。從而可以讓山東地區(qū)畫像石藝術(shù)得到更好的傳承和創(chuàng)新，在思想和藝術(shù)方面將使山東地區(qū)的民俗造型藝術(shù)的創(chuàng)作和傳播取得更大進(jìn)展。