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3D打印出千年文物 技术与成本瓶颈待突破
文/bonnie 来源:网络 关注次数: 更新时间:2013/8/2 9:37:16

不必远赴新疆大漠,来到繁华都市上海,就能走进神秘的龟兹洞窟,欣赏栩栩如生的佛像,观看色彩绚丽的壁画。在7月中旬举办的上海国际印刷周上,上海印刷(集团)有限公司(以下简称上海印刷集团)利用3D打印和数字印刷技术,将“克隆”出的新疆龟兹洞窟搬到了展场,让观众得以有这种穿越时空的奇妙体验。

“从传统的出版物印刷到3D文物复制,从平面的二维到立体的三维。对行业来讲,印刷的命题就拓宽了。对企业来讲,这一探索帮助企业找到了向文创产业转型的方向。”对上海印刷集团的这一探索,上海市新闻出版局印刷管理处处长周建平如是评价。

上海印刷集团展位上的新疆龟兹洞窟吸引了很多观众驻足观赏。

将3D打印和数字印刷相结合

提起3D打印在文物复制方面的应用,我们不妨看看国内外媒体的相关报道。哈佛大学闪族博物馆的两位研究人员利用3D打印机和3D扫描软件,成功恢复了一个在3000年前被打碎的瓷器狮子花瓶。四川广汉三星堆博物馆在全省首家引进了3D扫描仪和打印机,打印出三星堆文物。

与这两家博物馆相比,身处印刷行业的上海印刷集团,在利用3D打印技术复制文物方面又有什么创新呢?上海印刷集团旗下的上海商务数码图像技术有限公司负责龟兹洞窟数字化与还原保护工程项目,该公司总经理张晓迁将之归结为“将3D打印和数字印刷这两种技术相结合”。

该公司从2011年开始与新疆龟兹研究院合作开展龟兹洞窟数字化与还原保护工程项目。2012年双方完成对克孜尔第17窟1:1等比例复原建造,当年9月该复制洞窟在山西大同举办的国际绘画双年展上展出。这次在上海国际印刷周上展出的克孜尔新1窟佛像残体和洞窟的复制品,是双方的第二次合作成果。

“不管从空间结构还是从色彩上看,我们还原度非常高。还原相似度达到100%,还原色彩精度达到98%。”张晓迁表示。这得益于该公司对3D打印和数字印刷两项技术的运用。他说,在对龟兹洞窟还原时,一是利用数字印刷的色彩管理技术,对3D模型数据进行色彩校正,最大限度地保证3D打印颜色的精确性;二是以空间形态存在的文物使用3D打印方式复制(如佛像),以平面形态存在的文物使用数字印刷技术进行复制(如壁画)。他举例说,以现场展出的洞窟为例,整个洞窟的立体模型是用3D扫描技术建造的,洞窟顶上的飞天壁画是用数字印刷的方式还原的。

运用自有技术创新工作流程

一个有着百年历史的传统印刷企业,是如何利用现代的数字技术,将1500多年前的龟兹洞窟完整逼真地再现在人们眼前呢?据张晓迁介绍,将3D打印和数字印刷结合用于龟兹洞窟还原需要5个步骤:窟体及壁画扫描、图形拼接、颜色对比、模型建造及3D打印、装裱及彩绘。

3D打印不是一次成型。上海印刷集团总经理沈剑毅告诉记者:“我们引进了目前世界上最大尺寸的彩色打印机,一次打印的最大尺寸为50厘米。国内一共有两台这么大尺寸的打印设备,这是其中一台。这个残体的佛像,是分7个部分打印出来拼接成的。”

该公司引进的3D打印机虽然是色彩还原度比较好的型号,但其色彩只有39万色,不足以展现龟兹洞窟佛像的色彩,为此,项目组通过校色后又请新疆画师对佛像进行了彩绘。壁画的色彩更为绚丽,考虑到色彩还原不是3D打印机制造商的专长,该公司通过自主积累的色彩还原经验来弥补这一缺陷,使得宣纸印刷的壁画实现了高精度的色彩还原。

不过沈剑毅表示,3D打印设备还是次要的,主要的是建模。说起来很简单,但做起来要耗费很多时间和精力。早在今年3月,该公司就进驻克孜尔新1窟,光对洞窟和上面的壁画进行数字化的高精度扫描就花了45天时间,“图像是平面的数字化,洞窟是立体的数字化”。最终采用3D打印复制的佛像,误差在1毫米以内,相当逼真。

技术与成本瓶颈有待突破

上海印刷集团在成功还原新疆龟兹洞窟之后,接下来将对流失海外文物的龟兹文物进行还原。张晓迁表示,去年公司的艺术总监已到德国收藏龟兹文物最多的柏林亚洲艺术博物馆拍摄了大量的照片回来,将利用平面照片对文物进行立体还原。另外,该集团还将对中华艺术宫(即世博会中国馆,上海美术馆为其运营管理主体)里的雕塑类艺术品进行数字化扫描还原。

不过,成本过高或许会成为应用3D打印的一大瓶颈。沈剑毅告诉记者:“3D打印的原料的成本很高,平均每克材料要15~20元,做一个头像就要几万块。”现场展出的两尊佛像,由于打印材料成本偏高,只在外面用了2厘米厚的石膏壳,壳上印了1毫米厚的彩色墨水,中间都是用泡沫塑料填充的。

另外,在技术方面还有许多地方需要攻关。张晓迁表示,受3D打印机尺寸所限,打印现场展出的两尊佛像要分7块打印后根据三维数据进行拼接,这方面的技术还要继续攻关。另外,我国在将3D打印应用于文物还原方面还没有相关标准,这方面如何实现数字化、规范化、标准化还有待完善。

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