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8个莫高窟洞窟,浙大专家用3D打印技术复制了1

发布时间:2019-09-12 11:58编辑:文物考古浏览(123)

    近日,“达·芬奇的艺术:不可能的相遇”展览在中央美术学院美术馆落幕。本次展览采用国际领先收藏级数码复原技术,对17件分别收藏于卢浮宫、乌菲奇美术馆等世界级博物馆的名画,包括《最后的晚餐》《蒙娜丽莎》《天使报喜》等,通过高清拍摄和仿真原大输出技术进行高质量复制,高度还原画面质感与色调色温,重现达·芬奇最重要的艺术创作遗产。

    原标题:8个莫高窟洞窟“搬”至上海复制品多出自名家之手第320窟四飞天。■本报记者徐维欣敦煌莫高窟,一颗璀璨的丝路明珠,吸引着世界的目光。本周…

    浙江大学与山西云冈石窟研究院联合攻关,用3D打印技术复制了云冈最大的洞窟——又名“灵岩寺”的第3窟西后室,这是世界上首次使用3D打印技术实现的大体量文物复制工程。

    浙江大学与山西云冈石窟研究院联合攻关,用3D打印技术复制了云冈最大的洞窟——又名“灵岩寺”的第3窟西后室,这是世界上首次使用3D打印技术实现的大体量文物复制工程。

    那么,什么是收藏级数码复原技术?它又是如何实现精确的色彩控制、丰富的细节表现、逼真的画面效果的?有了5G的加持,数码复原技术还能做些什么?

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    复制窟于12日正式揭幕。窟整体长17.9米,宽13.6米,高10米。窟内既有气势宏大、雕刻精美的造像,也有完整的石窟形制,同时还还原了石窟历经千年风化的痕迹,参观者能从中领略石窟艺术、古代建筑、石窟风化、文物保护等丰富内容。浙大文化遗产研究院刁常宇副教授介绍,历时2年完成的灵岩寺西后室的高保真重建,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。

    复制窟于12日正式揭幕。窟整体长17.9米,宽13.6米,高10米。窟内既有气势宏大、雕刻精美的造像,也有完整的石窟形制,同时还还原了石窟历经千年风化的痕迹,参观者能从中领略石窟艺术、古代建筑、石窟风化、文物保护等丰富内容。浙大文化遗产研究院刁常宇副教授介绍,历时2年完成的灵岩寺西后室的高保真重建,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。

    “在原创作品,如文物、艺术品等,无法随意移动的情况下,数码复原技术也即数码还原技术的介入,可让艺术作品以别样的方式进行传播。”天津大学软件学院教授张加万告诉科技日报记者,借助这一高科技手段,可以让我们“穿越”时空,与历史更加真实地“对话”。

    第320窟四飞天。

    文物重建的前提是高保真的数据采集。云冈石窟研究院数字化研究室联合浙大文化遗产研究院数字化团队,采用三维激光扫描技术和多图像三维重建技术相结合的技术路线,数字化高保真采集与处理石窟数据。三维采样点间距小于2毫米,整体三维重建误差小于5毫米,纹理图像采样分辨率达到了150dpi。“原真数字化记录和档案,是中国文物资源传承利用的基础。”刁常宇说,“本项目的完成标志着中国大型石质文物的数字化全息高保真记录已达到复原水平。”

    文物重建的前提是高保真的数据采集。云冈石窟研究院数字化研究室联合浙大文化遗产研究院数字化团队,采用三维激光扫描技术和多图像三维重建技术相结合的技术路线,数字化高保真采集与处理石窟数据。三维采样点间距小于2毫米,整体三维重建误差小于5毫米,纹理图像采样分辨率达到了150dpi。“原真数字化记录和档案,是中国文物资源传承利用的基础。”刁常宇说,“本项目的完成标志着中国大型石质文物的数字化全息高保真记录已达到复原水平。”

    采集、加工、再现三步完成复原

    ■本报记者徐维欣

    石窟高保真彩色三维模型完成后,项目团队又利用国内自主研发的高精度3D打印机制作文物复制品。“使用了20台我国自主研发的大型3D打印设备同步加工制作,历时一年,共制作了842块复制品。”刁常宇介绍,这些复制品又经过机械拼装、泡沫填充、拼缝处理等工艺,最终实现了石窟等比例还原,现场施工历时3个月。“这是世界上首次使用3D打印技术实现大体量的文物复制工程,标志着中国大型石质文物3D打印技术在材料强度、分块拼接和工程安装方面取得突破。”刁常宇说。

    石窟高保真彩色三维模型完成后,项目团队又利用国内自主研发的高精度3D打印机制作文物复制品。“使用了20台我国自主研发的大型3D打印设备同步加工制作,历时一年,共制作了842块复制品。”刁常宇介绍,这些复制品又经过机械拼装、泡沫填充、拼缝处理等工艺,最终实现了石窟等比例还原,现场施工历时3个月。“这是世界上首次使用3D打印技术实现大体量的文物复制工程,标志着中国大型石质文物3D打印技术在材料强度、分块拼接和工程安装方面取得突破。”刁常宇说。

    近几年,数码复原技术助力考古和文物保护的新闻,时有出现。

    敦煌莫高窟,一颗璀璨的丝路明珠,吸引着世界的目光。本周末,敦煌研究院将8个极具艺术价值的莫高窟洞窟,“搬”至上海,在黄浦江畔重现丝路魅力。12月1日起至明年3月,“敦煌:生灵的歌”大型展览将于上海喜玛拉雅美术馆举行,除了中唐第158窟室由于体积太大,采用了4∶5比例再现涅槃卧佛外,其余北凉第275窟、西魏第249窟、晚唐第17窟等7个洞窟均为1∶1原样复制。125组文物或复制品将静静地讲述那些有关敦煌的传奇。

    3D打印技术材料如何再现石质质感是个需要不断突破的难题。刁常宇介绍,本次复制采用专门的喷漆材料结合自动上色技术制作了逼真的黄砂岩质感。之后由云冈石窟研究院的艺术家人工上色完成细节,色彩还原度到达90%以上。

    3D打印技术材料如何再现石质质感是个需要不断突破的难题。刁常宇介绍,本次复制采用专门的喷漆材料结合自动上色技术制作了逼真的黄砂岩质感。之后由云冈石窟研究院的艺术家人工上色完成细节,色彩还原度到达90%以上。

    2018年4月,日本冲绳技术人员利用该技术,复原了旧石器时期日本人的面部雕像。该研究小组利用数码复原技术,对距今约2.7万年的4具保存较为完整的面部骸骨进行复原。他们先利用3D打印技术制作出模型,再用黏土刻画面部,最终再现了脸骨主人的面貌。

    据敦煌研究院院长王旭东透露,敦煌莫高窟年度游客接待量今年首次突破百万人次。“截至目前,参观游客已经达到108万。”庞大的游客数量无疑让保存环境脆弱的莫高窟面临巨大挑战,得益数字化展示的帮助,面对百万参观量,洞窟微环境始终处于理想状态。

    云冈石窟第3窟开凿于距今1500余年的北魏时期。窟面东西各开一门,窟内北壁雕阿弥陀佛、观世音和大势至菩萨三尊像。主尊阿弥陀佛高10米,面部圆润丰满,神态超然,通身饰背光,神态安详。两侧菩萨高约6米,头戴宝冠,精美庄严。窟内留下的分割、揭取岩石的遗迹,是了解古代石窟开凿方法的珍贵实物资料。

    云冈石窟第3窟开凿于距今1500余年的北魏时期。窟面东西各开一门,窟内北壁雕阿弥陀佛、观世音和大势至菩萨三尊像。主尊阿弥陀佛高10米,面部圆润丰满,神态超然,通身饰背光,神态安详。两侧菩萨高约6米,头戴宝冠,精美庄严。窟内留下的分割、揭取岩石的遗迹,是了解古代石窟开凿方法的珍贵实物资料。

    “所谓数码复原技术,就是通过高清的数字化采集技术,对一些如文物之类的物体进行平面拍摄或三维扫描,利用先进的数字采集技术,对这些信息进行高精度采集,然后利用某种形式将其进行再现。”张加万说。

    复制品大多出自名家之手

    党的十九大提出,加强文物保护利用和文化遗产保护传承。云冈石窟第3窟西后室的成功复制和落成,是科研院所、高校、社会团体和创业公司等各方面树立文化自信、自觉实践文化传承使命的成果。目前,可移动的云冈石窟第12、18窟的复制工作正在紧张进行中。未来,可移动的云冈石窟复制窟、多人互动云冈石窟VR系统将陆续问世,让让携带着中华文明基因的文物真正“活起来”,走出去。

    党的十九大提出,加强文物保护利用和文化遗产保护传承。云冈石窟第3窟西后室的成功复制和落成,是科研院所、高校、社会团体和创业公司等各方面树立文化自信、自觉实践文化传承使命的成果。目前,可移动的云冈石窟第12、18窟的复制工作正在紧张进行中。未来,可移动的云冈石窟复制窟、多人互动云冈石窟VR系统将陆续问世,让让携带着中华文明基因的文物真正“活起来”,走出去。

    张加万介绍,具体的数码复原技术,可被分解为三步。

    经过改造,喜玛拉雅美术馆挑高25米的大厅内,陈列了8个复原的敦煌石窟,基本呈现了敦煌莫高窟自公元4世纪始修直至元代近千年中各个历史时期的石窟面貌。在此其中,除莫高窟晚唐第17窟之外其它洞窟因保护的原因目前并不对外开放,如今复原的石窟在上海“揭开面纱”。

    浙江新闻客户端 2017年12月16日

    浙江新闻客户端2017年12月16日

    第一步,是高精度或高保真的数据采集,也即我们常说的数字化部分。针对平面物体,通过高清扫描仪或近景摄影技术,将这些文物、艺术品进行高精度的采集。

    亮相的展品,同样显得弥足珍贵。来自敦煌研究院的展品包括彩塑临摹12件、壁画临摹60件、藏经洞绢纸画复制品25件。据介绍,这些复制品大多也出自包括“敦煌的守护神”常书鸿在内的名家之手。此外,展览展出的20件文物中有10多件为国家一级文物。比如,此前在开箱仪式上亮相的北魏《大般涅槃经如来性品》,此卷乌丝栏纤细规整,墨色浓黑而有光泽,书法保持了较多的隶书气息,字体结构也如隶书扁平状,书写工整,灵动潇洒,每字都给人以美的享受,是北朝时期敦煌写经中的精品。

    第二步,是高质量的数据加工处理,包括一些去燥、变换工作,这是获取高质量数字图像的关键环节。

    来到上海之前,敦煌展近年来曾先后在北京中国美术馆、深圳关山月美术馆、浙江美术馆、香港文化博物馆等地举行。作为本次展览的延伸,展期内的喜玛拉雅广场上,玉门关、汉长城、阳关烽燧等具有代表性的建筑以及地貌,将以相应比例实景复原,古代敦煌历史人文之景将得以在上海再现。

    第三步是再现,也即所谓的复原,借助印刷技术、3D打印技术等进行复原再现。

    未来将实现全部数字化留存

    “数码复原技术也可以做一些高精度的复制品,几乎可以做到难以分辨真假。”张加万解释说,而国际领先的收藏级数码还原技术,可作为一种艺术品、替代品或是高精度仿品,甚至具有收藏价值。

    敦煌莫高窟也叫千佛洞,坐落在甘肃省鸣沙山和三危山的怀抱中,现存洞窟735个、壁画4.5万平方米、彩塑2000多身,是中国现存规模最大的石窟寺遗址,也是世界上历史延续最悠久、保存最完整的佛教艺术遗存。

    高精度采集是收藏级复原的前提

    为了保护文物,现在的莫高窟在旅游旺季时一组游客仅能参观8个石窟,即使是淡季前往,也只能看到12个。虽然科学家与文博学者一直以来都以各种手段延缓文物的损耗,然而岁月的侵蚀终不可逆转。因此从上世纪50年代开始,敦煌研究院便开始着手石窟的复制,以期让这些“丝路瑰宝”能够延续生命。

    那么,要想做到收藏级的数码复原,对各个技术环节又有怎样的要求?

    敦煌研究院开放管理委员会常务副主任、莫高窟数字展示中心主任李萍告诉记者,随着新技术的不断发展前行,石窟的复制日益由借助投影仪进行临摹仿制改为数字化。刚起步时,敦煌研究院得到美国西北大学的技术支持。“在合作阶段,我们完成了26个洞窟的数字化。合作结束以后,我们自己也发展了数字化技术。现在莫高窟已经完成数字化的石窟已达80个。”

    “不仅要求颜色、颜料、材质和原件相近,还必须在数据采集时做到高精度和高保真。高精度的采集是复原的一个前提,如果不能很好地对需要复原的原件进行高精度采集,所谓的数码复原将难以实现。”张加万强调。

    正因为数字化的帮助,敦煌研究院于去年8月1日正式推出“总量控制、网上预约、数字展示、实体洞窟”的新参观模式。李萍介绍说,因为有了球幕影院的展示环节,缩短了游客在窟区逗留的时间。“根据统计,今年高峰时段,窟区每小时的游客量从往年的2200人下降至1200人,这1000人的下降量对于洞窟的承载而言意义非同寻常。”

    值得注意的是,收藏级的数码复原由于要体现物理上的真实感,因此对材料也提出了非常高的要求。

    尽管数字化保护接下来面临洞窟面积小,设备安装困难等障碍,不过敦煌研究院仍然有信心在未来几年间对所有石窟完成数字化,以此来永久保存它们。

    张加万以平面文物——一幅经过高精度复原的书画为例说道:“即使我们能够很好地采集到高精度的影像信息,要想实现栩栩如生的再现效果,对于纸张、印刷技术的要求也很高。假如我们想做到和原件几近相同,那么就要找到和原件几乎相同的材料,要素包括颜色、纹理、柔软程度、触感……”

    除了“预约”之外,“应急”方案同样十分完善。从7月初至国庆黄金周结束,莫高窟单日参观游客数量持续90天超过6000人限额。特别是7月10日至8月20日,40天内的游客量每天都超过一万人次。超出部分的游客,管理部门开设了面积相对较大的洞窟予以接待,以确保对于壁画的伤害降至最低。

    而对于一些3D文物,材料的重要性更是不言而喻。张加万认为,如果要做到结构上的完全相同,若是三维物体,它的内部构造尤其是微细的结构也要考虑到。

    “平面的艺术作品,像书画、古籍善本、油画等,目前已能实现收藏级复原。”张加万说,但对于一些更高质量的材质,如金属漆、玉器等特殊材料的数码复现,当前还不一定能做到。

    “如果有一天,这些技术都能被突破,那我们就可以说做到了‘可见即可复制’。”张加万笑言,这意味着,人们看到的复制品,从视觉、触觉等感官上,做到了几乎与原件完全相同。

    数字化、复制化将是未来方向

    历史是定格的记忆。用现代的高科技方式去讲述、再现历史,就能让它变得很炫酷。

    “目前,数码复原等技术在文物领域得到了很好的发展,尤其在制做一些高精度复制品和文创物品中已大显身手。”张加万表示,现在有很多博物馆的藏品被外借时,都会利用类似的技术制作替代品去展出。

    “我们常说的不可移动文物,比如一些大型文物或遗址类文物,不适于搬到别的地方去展览,这时其实就可以做一些复制品,以供展出。”张加万举例说,敦煌研究院的莫高窟壁画、彩塑,在外地甚至是在国外举办展览时,就是利用替代品来展出。

    随着数码复原技术的大规模普及、应用,以及相关展出需求的不断增加,未来这一技术的发展趋势如何?

    在张加万看来,将来可能会出现一种趋势,就是越来越多的博物馆展览会日渐向数字化形式发展,或者是复制化方向发展。因为,有一些文物非常珍贵也很“脆弱”,利用数字技术对其进行复原,将有利于文物保护。

    “我们尽可能不对文物本体进行搬动或造成影响,而是利用一些虚实结合的技术,或者是纯粹虚拟的方式进行再现,这样也能起到相应的展览、展示效果。”张加万指出,更为重要的是,我们还可以利用一些现代的信息技术,如虚拟现实、增强现实技术,以及一些高智能的人机交互技术等,让文物与参观者进行互动。这不仅提升了公众的参观体验,也加深了人们对重要艺术品和文物的理解。

    最近大热的话题中,5G绝对是不能错过的一个。

    有了5G的加持,数码复原技术又会发生怎样的变化?

    “5G的落地、大规模应用,会将数码复原技术推向更为广阔、更高质量的应用水平。”张加万称,当5G技术被大规模普及后,我们可以通过这项技术去感知艺术品、文物和一些历史遗址。5G可提供更大的带宽,就可以实时捕获、采集物理或环境的变化。然后,再通过高速网络将不能移动的文物、历史遗址原汁原味地传到远端,让更多观众在千里之外,就感受到如同在现场一般的欣赏效果,感受艺术品之美。

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