廢墟之后丨3D打印如何讓千年珍品"容顏"永駐？

文物作為人類在歷史發(fā)展過程中留下來的遺物、遺跡，是人類文明的重要體現(xiàn)。通過挖掘和分析文物，考古工作者能夠從遠古時期遺留下來的蛛絲馬跡中，追溯過去曾經(jīng)發(fā)生的事情。隨著時間的推移，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、傳承人類文明，成為了新時代考古工作者所必須面對的問題。

而災難性問題往往更加殘酷。始建于1818年的巴西國家博物館，今年迎來200歲生日。然而，本應(yīng)歡度世紀慶典的人類學與動植物標本寶庫，卻在當?shù)貢r間9月2日晚上遭遇祝融之災，讓館藏的2000多萬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，里約國家博物館慘遭火災的館藏，可通過其他博物館捐贈和使用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，其他則有類似性，可以通過其他博物館捐贈類似的文物來重建。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，“因為館藏的重要性不只是實體文物，也包括保存維護描述文物特性的資料”。

3D打印與3D掃描成各國館藏“神器”
近年來，3D打印確實在考古領(lǐng)域的應(yīng)用程度正不斷加深，世界各國的考古學家開始將3D打印技術(shù)用于文物復原和修復，這使得許多珍貴的文物得以重現(xiàn)。為獲取關(guān)于文物的準確數(shù)據(jù)，使珍貴文物的風采神韻得以代代流傳，國內(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工作者已經(jīng)開始利用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年開始，里約熱內(nèi)盧的天主教大學就與巴西國家博物館合作，對館藏的約300件文物進行了3D掃描。在9月2日的火災過后，這些存儲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會。除了正在進行中的3D打印工作，巴西的社交網(wǎng)絡(luò)上，網(wǎng)友們也紛紛出力，號召所有曾去過巴西國家博物館的游客，貢獻出自己曾經(jīng)拍攝過的影像資料，幫助恢復被燒毀的記憶。

9月初巴西里約國家博物館遭祝融之災，許多文物付之一炬。

圖為收藏在巴西國家歷史博物館人類化石「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年成立以來的第一次大型整修，其中，“希望（Hope）”-----一條20歲藍鯨的骨架，成為新焦點。希望長25.2米，在此次整修中，NHM決定將它從哺乳動物畫廊移到前廳，并對它進行了3D掃描，NHM用3D打印復制品替代了骨架上的易碎部分，同時為骨架上的少量缺失部分打印填補骨頭。凱特王妃、大衛(wèi)愛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骨架“希望”3D打印骨頭復制品

3D打印修復文物，不再僅僅局限于小型物件或者大型古跡的補色修復，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無情地摧毀了。來自哈佛、牛津大學以及迪拜未來博物館的研究人員組建了數(shù)字考古研究所(IDA)，他們計劃用數(shù)字成像和3D打印技術(shù)，來復原被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大型3D打印機進行打印，部件打印完成后會被運到意大利進行后期處理，然后運往英國的特拉法爾加廣場進行展示。與此同時IDA方面表示，希望有朝一日通過3D打印技術(shù)復原整個貝爾神廟。

未被摧毀前的貝爾神廟

我國一些科研院所也開始采用3D打印技術(shù)進行文物復制，以此保留珍貴文物的歷史原貌。例如，云岡石窟研究院聯(lián)合浙江大學文化遺產(chǎn)研究院文物數(shù)字化團隊，前后歷時兩年，實現(xiàn)了云岡石窟第三窟1∶1的還原。使用3D打印技術(shù)實施文物復制工程后，窟內(nèi)氣勢宏大、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)千年風化的痕跡也得以還原，真是令人嘆為觀止！

世界上首個3D打印的石窟，主尊佛像高達10米

與此同時，一些旅游景區(qū)文物保護機構(gòu)也積極引進3D打印技術(shù)進行文物修復。2014年，重慶大足石刻景區(qū)就引入3D打印技術(shù)進行千手觀音像的修復。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。借助模型對雕像頭部傾斜狀況、眼部神態(tài)等進行修復，將會使整個雕像更加生動傳神。

重慶市大足石刻景區(qū)千手觀音主尊修復工程引入3D打印技術(shù)

其實，除了國家文物保護部門和旅游景區(qū)文物保護機構(gòu)外，國內(nèi)一些3D打印企業(yè)也不斷提升技術(shù)水平，在文物修復方面做出了不可忽視的貢獻。今年5月，國產(chǎn)3D打印機知名品牌創(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)，人們對華夏青器的了解也加深了許多。

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

01照片存檔
以二維的形式將文物進行平面展示。其優(yōu)點是操作方便，但限于二維的展示限制，文物的細節(jié)以及三維特點無法通過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)的形式展示文物細節(jié)。其優(yōu)點是通過3D掃描高精度地保存文物的真實、準確、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、實物修復及再造等方面。三維展示需要專業(yè)的高精度3D掃描設(shè)備進行文物數(shù)據(jù)的獲取。主要作用有：

2.1數(shù)字存檔
通過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)，通過高精度的數(shù)字加工裝備，再造或復原損毀的文物，或生產(chǎn)現(xiàn)存文物的衍生品、替代展示品，將文物通過“實物—數(shù)據(jù)—實物”的方式，讓文物進入“尋常百姓”家中。

2.2文物修復
借助三維掃描設(shè)備，獲取需要進行修復的缺損文物數(shù)據(jù)，利用軟件設(shè)計修復部位數(shù)據(jù)進行文物的修復設(shè)計。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)進行千手觀音像的修復工作等等。


2.3科研教育
通過獲得的文物三維數(shù)據(jù)，可以進行科學研究和科普教育，讓學生熟悉和了解歷史與科學。意大利COOPCLIMAX機構(gòu)長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)用于學生歷史及科研系教育課程。2015年，游戲開發(fā)者尼爾斯·安德森利用3D打印技術(shù)為挪威國家藝術(shù)博物館復原了一把歐洲“民族大遷徙”時代的佩劍。來到博物館的參觀者可以親自體驗這把佩劍，而不僅是觀看保存在玻璃柜臺中的真品。

2.4周邊產(chǎn)品
通過高度逼真的還原能力讓文物復制品幾乎能達到以假亂真的效果。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，復制了包括《向日葵》在內(nèi)的5幅梵高最為知名的畫作。這些復制畫幾可亂真，每幅售價2.5萬歐元。博物館希望通過出售這批復制畫，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
早在2009年就有3D打印企業(yè)開始與諸多博物館、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，時間跨度之長，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，還有龍門石窟等。且每一個掃描案例都可以作為文博領(lǐng)域的經(jīng)典來記載，開創(chuàng)了中國文物界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，國內(nèi)外的考古研究和文物保護工作將進入新的歷史階段，更多精妙絕倫的文物將展現(xiàn)在世人面前。同時，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)場的數(shù)字模型，將促使整個文物修復事業(yè)取得豐碩的成果！

來源：中國智能制造網(wǎng)