山西大同的云岡石窟聞名遐邇，它與敦煌莫高窟、洛陽龍門石窟和麥積山石窟并稱為中國四大石窟藝術寶庫。今天起，杭州人不用出遠門，在家門口就能一睹這個中國雕塑史和中國建筑史相結合的藝術瑰寶。

據了解，此次在浙大藝博館開展的“魏風堂堂：云岡石窟的百年記憶和再現”特展，許多展品為首次向公眾集中展出。展品還包括浙江大學文化遺產研究院與云岡石窟研究院聯合完成的世界上首個可拆卸3D打印數字化石窟：云岡石窟第12窟。這是世界上首個可拆卸3D打印數字化石窟，杭州則是其走向全球巡展的第一站。

最大看點

用3D打印技術1∶1還原第12窟

云岡石窟邁出“行走”世界第一步

山西云岡石窟研究院副院長盧繼文介紹，云岡石窟現存45個主要洞窟，此次采用3D打印還原的第12窟又名“音樂窟”，原窟前殿后室，進深14米，寬11米，高9米。這個石窟開鑿于5世紀，其中雕刻的天人形象和中外樂器，展現出音樂風尚與時代風貌，這些“天人”也是我國古代最早的宮廷交響樂團，在中國音樂舞蹈史上具有極其重要的地位。

“3D打印1∶1還原，而且是全球首例可移動的3D打印復制洞窟。”說起這個，浙大藝博館館長白謙慎很自豪：這是浙大文化遺產研究院與云岡石窟研究院聯合項目組攻克多種難關后，讓云岡石窟邁出“行走”世界的第一步。

據了解，2016年8月起，兩家單位的合作團隊采用浙大探索出來的一套三維激光掃描與攝影測量融合構建文物三維模型的解決方案，前后歷時3個月，對第12窟進行了52站三維激光掃描并拍攝了55680張照片。之后，經過攝影測量計算和人工交互三維處理，合作團隊成功建立了第12窟的高保真彩色三維模型。這種記錄方式，永久地保存了云岡石窟及其珍貴文物信息，留下了高精度三維數字化檔案。浙江大學文化遺產研究院副院長李志榮說，對文物進行數字化記錄，為其建立詳實的數字檔案，是文物保護的重要手段之一，而打印呈現本身的實現，表明數字化記錄達到了考古記錄，特別是測量記錄的最高標準，從而實現云岡石窟“活起來”“走出去”。

有關專家表示，該項目的完成，標志著我國在文化遺產數字化保護及傳承利用中實現了多方面的技術突破，開創了中國文化遺產數字化保護及傳承利用新的里程碑。

難點攻克

數據太多無法在一個軟件中處理 切分、拼接每一步都是難題

云岡石窟的洞窟和造像，空間巨大，高浮雕、淺浮雕各種雕刻手法應用純熟，各種遺跡空間深度尺度復雜，掃描和測繪難度高。

浙江大學文化遺產研究院副院長刁常宇說，在技術上，第12窟的數字化采集觸及到了這個領域的“天花板”。海量的高精度三維掃描數據采集和大量的分析計算，是數字化記錄中的“攔路虎”。

刁常宇解釋，如此大體量的數據無法在一個軟件系統中處理，因此要根據石窟的結構進行分塊處理。就好像一張A4的圖片，我們用普通軟件就可以打開;但當這張圖片有20平方米那么大時，除了電腦的內存不夠外，普通軟件也打不開這張圖片。

切開再拼起來是不是可行?刁常宇說：“說起來簡單，但做起來并不容易。怎么切分、切塊的設計如何與支撐骨架吻合，最后又怎么拼成整體……每一步都是難題。”

如果說拆開來分塊難，那么合在一起數據拼接就非常考驗分塊間的空間精度。

3D打印固化成型后并不具石材質感 形色還原如何能做到“復制化”

數據采集完了，也準備再造一個石窟用于日常展示，3D打印是一個比較好的選擇。

在沒有業內先例的前提下，合作團隊決定采用分體式3D打印，邊摸索邊突破。比如，為解決單次成型體積較小的問題，專門研發了可以打印1×1×1.2米的大型3D打印機，確保一次打印成型，運用3D打印鑄模技術復制文物本體的所有細節。

實現了形的打印，但色的賦予怎么辦?李志榮說，3D打印用的是高分子材料，固化成型后并不具備石材的質感，最后發現可以通過“賦色”環節填補缺憾。

這里的“色”，是指文物的材料、質感、顏色等綜合歷史信息，通過這一環節，數字模型才能實現“原真”，才能呈現歷史與滄桑。李志榮說：“質感的重要性體現在哪里?游客走進復制窟的時候，不能讓他們的潛意識里有走進塑料堆的感覺。”

 由于目前各類3D著色或3D打印技術都無法在賦色的同時營造特定的質感，經過幾年的比對實驗，合作團隊最終還是決定采用比較費時、費力的人工上色方法，以尋求最大程度的原真再現。但此時，又遇到了一個讓合作團隊糾結的問題。李志榮說，云岡石窟離煤礦近，12窟現存的石窟雕像呈煤灰色。在人工復制時，要考慮石窟自然風化等條件下的色差變化，那么，要不要將煤灰影響這種破壞痕跡也復制呢?幾經討論，最后決定選擇洞窟剛誕生時的鮮亮，即比現存的石窟顏色要鮮亮一些。

合作團隊依照古法，用礦物顏料為900多平方米的復制窟上色。歷經8個月，終于讓12窟完成了其形色具足的復制。據了解，通過手工在現代材質基底上“裝鑾繪色”來恢復如此規模的石窟樣貌，也是文物界有史以來第一次，而且色彩還原度達到95%以上。

3D拼裝中一個小誤差都會導致錯位 怎樣讓一個石窟“說走就走”

深14米、寬11米、高9米的石窟復制出來不容易，而合作團隊的目的是想讓它能夠在全世界“行走”，通過數字化讓收藏在博物館里的文物、陳列在廣闊大地上的遺產、書寫在古籍里的文字都“活”了起來。為此，浙大在云岡石窟第12窟的復制中，創新性地使用了“積木式”的新技術和制作方法，開創了文物藝術品展覽便捷運輸、安裝、展陳的新模式。

復制成功的云岡石窟第12窟由110塊2米見方的“積木”分6層進行組裝組成。這些“積木”總重量約2噸，8輛標準集裝箱車就可能裝得下，一周即可組裝完成布展。

萬丈高樓平地起，這是人們對壘砌的一般概念，從下往上搭建是最常用的方式。但是在3D拼裝的過程中，任何一個小的誤差都會導致錯位，并可能導致最后無法安裝。合作團隊另辟蹊徑，選擇了從上往下安裝的策略，把誤差往下壓。用刁常宇的話說，“把累積誤差留給開口的位置，誤差就被消化掉了”。據悉，最終實現三維重建誤差小于2毫米。

“說走就走”的展覽結構為輕質鋁合金框架，分體式半自動化安裝。現場無需搭建傳統的腳手架，低空作業組在地面上組裝好一層再吊到頂部安裝，整個過程就像由上往下搭積木，提高了裝配效率，縮短了安裝周期。