廢墟之后丨3D打印如何讓千年珍品"容顏"永駐？

文物作為人類(lèi)在歷史發(fā)展過(guò)程中留下來(lái)的遺物、遺跡，是人類(lèi)文明的重要體現(xiàn)。通過(guò)挖掘和分析文物，考古工作者能夠從遠(yuǎn)古時(shí)期遺留下來(lái)的蛛絲馬跡中，追溯過(guò)去曾經(jīng)發(fā)生的事情。隨著時(shí)間的推移，很多珍貴的文物已經(jīng)變得面目全非，如何更好的保存文物、傳承人類(lèi)文明，成為了新時(shí)代考古工作者所必須面對(duì)的問(wèn)題。

而災(zāi)難性問(wèn)題往往更加殘酷。始建于1818年的巴西國(guó)家博物館，今年迎來(lái)200歲生日。然而，本應(yīng)歡度世紀(jì)慶典的人類(lèi)學(xué)與動(dòng)植物標(biāo)本寶庫(kù)，卻在當(dāng)?shù)貢r(shí)間9月2日晚上遭遇祝融之災(zāi)，讓館藏的2000多萬(wàn)件文物一夜之間化為灰燼，僅有10%的館藏得以幸存。

聯(lián)合國(guó)教科文組織緊急任務(wù)小組主管梅內(nèi)加基（Cristina Menegazzi）近日在巴西首都巴西利亞表示，里約國(guó)家博物館慘遭火災(zāi)的館藏，可通過(guò)其他博物館捐贈(zèng)和使用3D打印技術(shù)重建。梅內(nèi)加基指出，某些館藏文物只有唯一一件，其他則有類(lèi)似性，可以通過(guò)其他博物館捐贈(zèng)類(lèi)似的文物來(lái)重建。至于完全被毀的文物，梅內(nèi)加基建議使用3D打印技術(shù)重建，“因?yàn)轲^藏的重要性不只是實(shí)體文物，也包括保存維護(hù)描述文物特性的資料”。

3D打印與3D掃描成各國(guó)館藏“神器”
近年來(lái)，3D打印確實(shí)在考古領(lǐng)域的應(yīng)用程度正不斷加深，世界各國(guó)的考古學(xué)家開(kāi)始將3D打印技術(shù)用于文物復(fù)原和修復(fù)，這使得許多珍貴的文物得以重現(xiàn)。為獲取關(guān)于文物的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，使珍貴文物的風(fēng)采神韻得以代代流傳，國(guó)內(nèi)外大力支持博物館數(shù)字化建設(shè)事業(yè)，很多博物館與文物修復(fù)工作者已經(jīng)開(kāi)始利用3D打印與3D掃描技術(shù)，讓支離破碎的文物“起死回生”，重現(xiàn)光彩。

值得慶幸的是，從2000年開(kāi)始，里約熱內(nèi)盧的天主教大學(xué)就與巴西國(guó)家博物館合作，對(duì)館藏的約300件文物進(jìn)行了3D掃描。在9月2日的火災(zāi)過(guò)后，這些存儲(chǔ)在電腦中的文物掃描文件，是“再現(xiàn)”博物館里那些被毀文物的最后機(jī)會(huì)。除了正在進(jìn)行中的3D打印工作，巴西的社交網(wǎng)絡(luò)上，網(wǎng)友們也紛紛出力，號(hào)召所有曾去過(guò)巴西國(guó)家博物館的游客，貢獻(xiàn)出自己曾經(jīng)拍攝過(guò)的影像資料，幫助恢復(fù)被燒毀的記憶。

9月初巴西里約國(guó)家博物館遭祝融之災(zāi)，許多文物付之一炬。

圖為收藏在巴西國(guó)家歷史博物館人類(lèi)化石「露西亞」的重建塑像。

（圖取自維基共享資源，作者：Dornicke，CCBY-SA4.0）

去年，倫敦自然歷史博物館（NHM）正在經(jīng)歷自1881年成立以來(lái)的第一次大型整修，其中，“希望（Hope）”-----一條20歲藍(lán)鯨的骨架，成為新焦點(diǎn)。希望長(zhǎng)25.2米，在此次整修中，NHM決定將它從哺乳動(dòng)物畫(huà)廊移到前廳，并對(duì)它進(jìn)行了3D掃描，NHM用3D打印復(fù)制品替代了骨架上的易碎部分，同時(shí)為骨架上的少量缺失部分打印填補(bǔ)骨頭。凱特王妃、大衛(wèi)愛(ài)登堡爵士還特地參加了“希望”的揭幕儀式。

倫敦自然歷史博物館為鯨魚(yú)骨架“希望”3D打印骨頭復(fù)制品

3D打印修復(fù)文物，不再僅僅局限于小型物件或者大型古跡的補(bǔ)色修復(fù)，而是能夠真正打印出如宮殿般的巨大文物遺跡，讓現(xiàn)代文明留住歷史。

約建于公元32年，位于敘利亞城巴爾米拉的貝爾神廟，曾被認(rèn)為是巴爾米拉廢墟上最具代表性、保存最完好的神廟遺跡，還被聯(lián)合國(guó)教科文組織列入世界遺產(chǎn)。然而，就在2015年8月23日，這座經(jīng)歷了2000年歷史的神廟被極端恐怖組織ISIS無(wú)情地摧毀了。來(lái)自哈佛、牛津大學(xué)以及迪拜未來(lái)博物館的研究人員組建了數(shù)字考古研究所(IDA)，他們計(jì)劃用數(shù)字成像和3D打印技術(shù)，來(lái)復(fù)原被ISIS摧毀的古建筑。貝爾神廟的部分部件采用了位于上海的一臺(tái)大型3D打印機(jī)進(jìn)行打印，部件打印完成后會(huì)被運(yùn)到意大利進(jìn)行后期處理，然后運(yùn)往英國(guó)的特拉法爾加廣場(chǎng)進(jìn)行展示。與此同時(shí)IDA方面表示，希望有朝一日通過(guò)3D打印技術(shù)復(fù)原整個(gè)貝爾神廟。

未被摧毀前的貝爾神廟

我國(guó)一些科研院所也開(kāi)始采用3D打印技術(shù)進(jìn)行文物復(fù)制，以此保留珍貴文物的歷史原貌。例如，云岡石窟研究院聯(lián)合浙江大學(xué)文化遺產(chǎn)研究院文物數(shù)字化團(tuán)隊(duì)，前后歷時(shí)兩年，實(shí)現(xiàn)了云岡石窟第三窟1∶1的還原。使用3D打印技術(shù)實(shí)施文物復(fù)制工程后，窟內(nèi)氣勢(shì)宏大、雕刻精美的造像和完整的石窟形制都得以存留，石窟歷經(jīng)千年風(fēng)化的痕跡也得以還原，真是令人嘆為觀止！

世界上首個(gè)3D打印的石窟，主尊佛像高達(dá)10米

與此同時(shí)，一些旅游景區(qū)文物保護(hù)機(jī)構(gòu)也積極引進(jìn)3D打印技術(shù)進(jìn)行文物修復(fù)。2014年，重慶大足石刻景區(qū)就引入3D打印技術(shù)進(jìn)行千手觀音像的修復(fù)。利用3D激光掃描獲得雕像的相關(guān)數(shù)據(jù)后，按1:3的比例可以打印出雕像的模型。借助模型對(duì)雕像頭部?jī)A斜狀況、眼部神態(tài)等進(jìn)行修復(fù)，將會(huì)使整個(gè)雕像更加生動(dòng)傳神。

重慶市大足石刻景區(qū)千手觀音主尊修復(fù)工程引入3D打印技術(shù)

其實(shí)，除了國(guó)家文物保護(hù)部門(mén)和旅游景區(qū)文物保護(hù)機(jī)構(gòu)外，國(guó)內(nèi)一些3D打印企業(yè)也不斷提升技術(shù)水平，在文物修復(fù)方面做出了不可忽視的貢獻(xiàn)。今年5月，國(guó)產(chǎn)3D打印機(jī)知名品牌創(chuàng)想三維，用3D打印技術(shù)再現(xiàn)了三星堆金面罩人頭像。運(yùn)用3D打印技術(shù)，曾經(jīng)輝煌卻沉睡數(shù)千年的青銅文明得以再現(xiàn)，人們對(duì)華夏青器的了解也加深了許多。

敲醒文物保護(hù)警鐘 三維數(shù)據(jù)換“真容”
巴西的這場(chǎng)大火燒毀的不僅是200年的建筑，更是200年的工作研究和知識(shí)，讓人類(lèi)失去了一段歷史。除了做好防災(zāi)防控措施之外，還要對(duì)館藏做好數(shù)據(jù)保存，以便進(jìn)行后期的修復(fù)和復(fù)原工作。

01照片存檔
以二維的形式將文物進(jìn)行平面展示。其優(yōu)點(diǎn)是操作方便，但限于二維的展示限制，文物的細(xì)節(jié)以及三維特點(diǎn)無(wú)法通過(guò)照片存檔的方式得以保存。

02三維數(shù)據(jù)建模存檔
以高精度三維數(shù)據(jù)的形式展示文物細(xì)節(jié)。其優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)3D掃描高精度地保存文物的真實(shí)、準(zhǔn)確、完整的數(shù)字模型，可利用三維數(shù)據(jù)查看文物的立體造型和局部細(xì)節(jié)，數(shù)據(jù)可以用于多種應(yīng)用領(lǐng)域，包括科研、虛擬展示、實(shí)物修復(fù)及再造等方面。三維展示需要專(zhuān)業(yè)的高精度3D掃描設(shè)備進(jìn)行文物數(shù)據(jù)的獲取。主要作用有：

2.1數(shù)字存檔
通過(guò)3D掃描，獲取文物的高品質(zhì)三維數(shù)據(jù)，將此數(shù)據(jù)存檔，用于虛擬展示。還可以利用文物的三維數(shù)據(jù)，通過(guò)高精度的數(shù)字加工裝備，再造或復(fù)原損毀的文物，或生產(chǎn)現(xiàn)存文物的衍生品、替代展示品，將文物通過(guò)“實(shí)物—數(shù)據(jù)—實(shí)物”的方式，讓文物進(jìn)入“尋常百姓”家中。

2.2文物修復(fù)
借助三維掃描設(shè)備，獲取需要進(jìn)行修復(fù)的缺損文物數(shù)據(jù)，利用軟件設(shè)計(jì)修復(fù)部位數(shù)據(jù)進(jìn)行文物的修復(fù)設(shè)計(jì)。如上文提到的2014年，重慶大足石刻景區(qū)就引入3D打印技術(shù)進(jìn)行千手觀音像的修復(fù)工作等等。


2.3科研教育
通過(guò)獲得的文物三維數(shù)據(jù)，可以進(jìn)行科學(xué)研究和科普教育，讓學(xué)生熟悉和了解歷史與科學(xué)。意大利COOPCLIMAX機(jī)構(gòu)長(zhǎng)期與博物館和私人收藏家合作，幫助他們數(shù)據(jù)化存檔文件，并將這些三維數(shù)據(jù)應(yīng)用于學(xué)生歷史及科研系教育課程。2015年，游戲開(kāi)發(fā)者尼爾斯·安德森利用3D打印技術(shù)為挪威國(guó)家藝術(shù)博物館復(fù)原了一把歐洲“民族大遷徙”時(shí)代的佩劍。來(lái)到博物館的參觀者可以親自體驗(yàn)這把佩劍，而不僅是觀看保存在玻璃柜臺(tái)中的真品。

2.4周邊產(chǎn)品
通過(guò)高度逼真的還原能力讓文物復(fù)制品幾乎能達(dá)到以假亂真的效果。如2013年，荷蘭梵高博物館利用富士膠片公司開(kāi)發(fā)的新科技“浮雕體層攝影術(shù)”并結(jié)合3D掃描和高解析度印刷，復(fù)制了包括《向日葵》在內(nèi)的5幅梵高最為知名的畫(huà)作。這些復(fù)制畫(huà)幾可亂真，每幅售價(jià)2.5萬(wàn)歐元。博物館希望通過(guò)出售這批復(fù)制畫(huà)，籌集資金用于博物館的裝修和研究。

文物3D數(shù)字建檔與3D打印意義深遠(yuǎn)
早在2009年就有3D打印企業(yè)開(kāi)始與諸多博物館、私人藏家合作，接連掃描了諸多文物珍品，從高古玉到商周青銅，從秦漢石雕到盛唐陶瓷，從宋代雕塑到明清建筑，時(shí)間跨度之長(zhǎng)，文物材質(zhì)之豐富，至今已經(jīng)掃描了不下300件文物，比如西安大漢十六品雕塑的數(shù)字化保存，還有龍門(mén)石窟等。且每一個(gè)掃描案例都可以作為文博領(lǐng)域的經(jīng)典來(lái)記載，開(kāi)創(chuàng)了中國(guó)文物界3D數(shù)字檔案之先河，并持續(xù)推廣。

隨著3D打印技術(shù)的不斷發(fā)展成熟，國(guó)內(nèi)外的考古研究和文物保護(hù)工作將進(jìn)入新的歷史階段，更多精妙絕倫的文物將展現(xiàn)在世人面前。同時(shí)，將3D打印技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)相結(jié)合，加快建立文物及考古現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)字模型，將促使整個(gè)文物修復(fù)事業(yè)取得豐碩的成果！

來(lái)源：中國(guó)智能制造網(wǎng)