云冈石窟是怎样搬到浙江的

山西大同距离杭州1500多公里,很多杭州人没有机会亲身去云冈石窟实地感受石窟艺术。不过,在浙江大学刚刚开幕的一个展览上,却可以让人不用去到大同,就体验到云冈石窟“远在天边,近在眼前”的神奇效果。

6月12日,由浙江大学与山西省文物局主办、浙江大学艺术与考古博物馆与山西省云冈石窟研究院承办的“魏风堂堂:云冈石窟的百年记忆和再现”特展在浙大艺博馆开幕。展览最大的亮点就是由浙江大学与云冈石窟研究院合作的全球首例可移动3D打印复制洞窟。三年来,浙江大学与云冈石窟研究院联合项目组攻克了数据采集处理、结构设计、分块打印上色等多项技术难关,古老的云冈石窟在浙大迈出了“行走”世界的第一步。

“对云冈第12窟的数字化采集触及了领域天花板”

2014年4月,云冈石窟研究院与浙江大学文化遗产研究院签订战略合作协议。2015年,云冈石窟研究院与浙江大学、武汉大学等共同成立“数字云冈联合实验室”,此后,云冈石窟的文物数字化保护步入了发展快车道。

在云冈石窟现存的45个主要洞窟中,第12窟又名“音乐窟”,前殿后室,入深14米,宽11米,高9米。这个石窟开凿于公元5世纪,其中雕刻的天人形象和中外乐器,展现出音乐风尚与时代风貌,这些“天人”也是我国古代最早的宫廷交响乐团。如何让这些不可移动文物进行可移动展示,让更多人得以领略中国星汉灿烂的文明?

2016年8月起,浙江大学文化遗产研究院与云冈石窟研究院合作,对第12窟进行了高保真三维数字化数据采集。合作团队采用浙大探索出来的一套三维激光扫描与摄影测量融合构建文物三维模型的解决方案,前后历时三个月对第12窟进行了52站三维激光扫描并拍摄了55680张照片。之后,经过摄影测量计算和人工交互三维处理,合作团队成功建立了第12窟的高保真彩色三维模型。

这种记录方式,永久地保存了云冈石窟及其珍贵文物信息,留下了高精度三维数字化档案。浙江大学文化遗产研究院副院长李志荣说,对文物进行数字化记录,为其建立翔实的数字档案,是文物保护重要手段之一,而打印呈现本身的实现,则表明数字化记录达到了考古记录,特别是测量记录的最高标准。这是实现云冈石窟“活起来”“走出去”,使公众能够一览“穿越”历史繁华的基础。

记录难在哪?云冈石窟的洞窟和造像,空间巨大,高浮雕、浅浮雕各种雕刻手法纯熟应用,各种遗迹空间深度尺度复杂,扫描和测绘难度高。从技术上看,用浙江大学文化遗产研究院副院长刁常宇的话说,“对第12窟的数字化采集触及了这个领域的天花板”。

海量的高精度三维扫描数据采集和大量的分析计算是数字化记录中的“拦路虎”。刁常宇介绍,如此大体量的数据无法在一个软件系统中处理,因此要根据石窟的结构进行分块处理。“说说简单,但做起来不容易,怎么切分?切块的设计如何与支撑骨架吻合?最后又怎么拼成整体?每一步都是难题。”

“将与时间有关的有效核心信息全部保留下来”

如果说拆开来分块难,那么合在一起数据拼接就非常考验分块间的空间精度。浙大团队将误差尽可能地解决在设计中,最终实现三维重建误差小于2毫米,色彩还原度达到95%以上。

万丈高楼平地起,这是人们对垒砌的一般概念,从下往上搭建是最常用的方式。但是在3D拼装的过程中任何一个小的误差都会导致错位,并可能导致最后无法安装。合作团队另辟蹊径,选择了从上往下安装的策略,把误差往下压,用刁常宇的话说就是:“把累积误差留给开口的位置,误差就被消化掉了。”

实现了形的打印,色的赋予怎么办?3D打印用的是高分子材料,固化成型后,还没有具备石材的质感,但是通过“赋色”环节却能填补缺憾。这里的“色”,是指文物的材料、质感、颜色等综合历史信息,通过这一环节,数字模型才能呈现历史与沧桑。李志荣说:“质感的重要性体现在哪?游客走进复制窟的时候,潜意识不能告诉他是走进了塑料堆。”

当前各类3D着色或3D打印技术都无法在赋色的同时营造指定的质感。经过几年的比对实验,合作团队还是决定采用人工上色的方法,以寻求最大限度的原真再现。云冈石窟研究院最终决定赋色的具体操作方案,是将基于科学数据与专家对文物的理解综合起来一起考虑。李志荣认为,这项工作从一定程度上是“再造”一个石窟,而不是把石窟切下来搬出来。在她看来,复制的过程是一种复原研究。在色调的鲜与暗上,团队选择了洞窟刚诞生时候的鲜亮,没有采用现存石窟雕像的煤灰色,但洞窟的风化他们认为是不可抗的自然之力,不做调整。“我们将与时间有关的有效核心信息全部保留下来。”

云冈石窟研究院美术工作团队,依照古法用矿物颜料为面积大约900多平方米的复制窟上色,历经8个月的时间,终于让12窟完成了其形色具足的复制,焕然呈现。通过手工在现代材质基底上“装銮绘色”来恢复如此规模的石窟样貌,也是文物界有史以来第一次。

“科技因艺术充满创造力,艺术因科技获得新生”

20世纪早期,著名建筑学家梁思成的第一次山西之行,留有对云冈石窟的思考:“在云冈石窟中可以清晰地看到,这种不同民族文化的大交流,赋予我国文化以旺盛的生命力。”

云冈12窟窟前的石柱,一面已被岁月风蚀,而另一面则清晰可见往日的繁盛。通体看是罗马柱,但仔细看还有印度的文化元素,柱子顶端又是中国的栌斗样式。这样的东西融合,正是世界文明长河中的一颗璀璨明珠。

那么远在山西的云冈如何得以“东来”?浙大创新性地使用了“积木式”的新技术和制作方法,开创了文物艺术品展览便捷运输、安装、展陈的新模式。

目前复制成功的第12窟由110块2米见方的“积木块”分6层进行组装。这些“积木块”总重量大约2吨,8辆标准集装箱车就可能装得下,拉运自如行走天下,一周即可组装完成布展。

据团队负责人介绍,“说走就走”的展览结构为轻质铝合金框架,分体式半自动化安装。现场无须搭建传统的脚手架,低空作业组在地面上组装好一层再吊到顶部安装,整个过程就像由上往下搭积木,提高了装配效率,缩短了安装周期。

数字化让收藏在博物馆里的文物、陈列在广阔大地上的遗产、书写在古籍里的文字“活”了起来。浙江大学艺术与考古博物馆常务副馆长楼可程说:“云冈石窟第12窟是科技与艺术结合的典范,科技因艺术而获得灵感、充满创造力,艺术因科技而获得新生与传播。”