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他们用842块3D打印组件拼出云冈大佛

导读: 打印出来的石窟部件,每一层只有0.4毫米。你可以理解成,相当于在用一支0.4毫米笔芯的圆珠笔,一笔笔“画”出这个巨型石窟的842块组件。

公元460年,北魏首都平城(今山西大同市),郊外16公里外武州山南麓的巨大砂岩上,有了肃穆,有了慈悲,有了笑意,有了洞明一切——这就是今人所知的世界文化遗产云冈石窟。

公元2017年,山东青岛。云冈石窟第3窟里的三尊菩萨,出现在一座商城的顶楼——9.93米的主尊阿弥陀佛倚坐,面部圆润丰满,神态超然;两侧观世音菩萨、大势至菩萨高约6米,头戴宝冠,精美庄严。

这么震撼的现场,像是一场魔术师的大手笔——而表演者就是浙江大学文化遗产研究院与云冈石窟研究院联合团队,他们运用3D打印技术,实现了全球首次大体量、高精度的文物复制,将世界文化遗产云冈石窟第3窟西后室原真呈现。

他们用842块3D打印组件 拼出云冈大佛

复制的云冈第3窟内的佛像(图片来源:钱江晚报 摄影:章咪佳)

此前,该团队曾在实验室重建了敦煌莫高窟第220窟。但当时只是打印在纸上,然后在人工搭建的墙上拼裱成壁画。而这次的云冈第3窟,是直接打印石窟,且面积要大得多。

从闹市的繁华商场 穿越回千年前的神秘洞窟

北魏鲜卑族开国时,在武州山开凿石窟,正是看中这是一块静谧的出世之地。

而青岛的“云冈石窟”,位于城市西海岸新区的城市传媒广场顶楼。这里是现代化的商场,极尽喧嚣入世。

妙的是,当穿过繁华,走过“第3窟”外的第一道门,再往里行进十几米,却突然进入一个完全隔绝于世的洞窟世界——

人一进入,直面主佛,只能站在菩萨脚边仰望——主佛的小腿高度就有近2米,这股巨大的力量,让凡人自觉渺小,变得谦卑。

长17.9米,宽13.6米,高10米,和云冈第3窟西后室完全相同尺寸的复制窟,整体形变误差小于5毫米,采样点间距小于2毫米。云冈石窟研究院院长张焯说,这一项目标志着中国大型石质文物的数字化全息高保真记录已达到复原水平。

根据著名考古学家宿白教授的考证,第3窟建造的时代大约在云冈中期,为孝文帝主持修建。孝文帝在位时,重视促进鲜卑族与汉民族的融合,崇信佛教。

第3窟里的这位主尊阿弥陀佛形象已经非常东方化,天庭饱满,大眼炯炯有神,鼻翼较大,嘴角上翘,慈祥得笑出个双下巴。

同时,在这个复原的窟里,一束70瓦的人工光线从窟顶明窗的方向打来,取的是晴日下午4点钟原射入云冈石窟第3窟西后室的光线角度。

浙大文化遗产院石窟考古领域专家、副教授李志荣在旁指点,一定要站在佛像的左手边看。“从这个角度看,最能感受到佛像的慈悲与威严。”

事实上,在云冈幽暗的洞窟中,就算是晴日的中午,大约也只有1个小时能清楚看到大势至菩萨的部分。

而这里,因为光线不会变化,足够保持观看的亮度,你可以按照云冈石窟研究者李雪芹、李立芬在论文中的描述,长时间地去细细端详—— “右侧大势至菩萨,发髻高挽,上用丝带结于顶间。上饰团花,花冠戴于发丝之外,且造型独特,下为宽带。宽带上接三种图案,恰似镂空发卡戴在花季少女的头上,装饰韵味浓厚。”

842块组件拼出“第三窟” 未来家门口就能看敦煌

在高保真复原的“第3窟”里,很容易看到佛像上,有明显的水渍痕迹。

地质学家告诉钱报记者,云冈石窟的山岩,是中粗粒长英砂岩,强度中等,较易于雕刻,但也容易风化,更经不起雨水的冲刷。严重时,大雨就会导致洞窟溃塌。

云冈最有名的第20窟菩萨,现在看起来是一尊露天大佛。该窟开凿后不久,前立壁就因为泥质砂岩松软脆弱而造成崩塌。

而云冈的一切壮美,终将成为沙粒,在宇宙中灰飞烟灭。如果没有精准的高科技记录,所有雕像的千姿百态,今后可能只是个传说。

要复制出一个云冈的石窟,简直是不可能完成的任务。起点从给菩萨拍写真开始。

浙大文化遗产院的数字文物保护团队与云冈石窟研究院联合,对云冈第3窟进行全面数码拍摄和数据测绘,总共对佛龛拍摄了一万多张不同角度的照片,纹理图像采样分辨率达到了150DPI(每英寸点数)。

根据大型石窟高精度三维数字化采集工作的要求,浙大文物数字化领域专家、副教授刁常宇领衔的团队,升级了基于照片的三维重建系统,实现了数万张照片同时计算生成精确、细致三维模型的能力,最后形成整个云冈第3窟的数字档案。

数字石窟输出了一个准确的模型,然后通过3D打印的机器打印出来。

可是洞窟体型实在巨大,普通的3D打印机只能打印几十厘米的物件。刁常宇团队与深圳的3D打印生产工厂联合研发了特制打印机,可直接打印出最大体积1米×1米×1.5米的部件。

“我们用了20台这样的打印机,打印了半年之久。”刁常宇说,打印出来的石窟部件,每一层只有0.4毫米。你可以理解成,相当于在用一支0.4毫米笔芯的圆珠笔,一笔笔“画”出这个巨型石窟的842块组件。

打印成件的佛像和洞窟组建,是中空的,厚度仅为2毫米,跟鸵鸟蛋壳差不多。要拼出这么大的佛像,“第3窟”的背后需要支撑。

所以,石窟在深圳打印的同时,在千里之外的青岛,刁常宇团队花了3个月时间,用了十几吨金属材料,做了三层支撑力架。

当842块“积木”拼接到位,新的问题又来了,怎么才能让塑料材质拥有石窟千年的沧桑感?

“市面上的彩色打印技术都很单一。”刁常宇说,为了准确体现出砂岩被风化的颗粒感、斑驳感,团队用一种特制的涂料对复制品进行了砂岩涂色。

这样的复制石窟,可以移动到地球上任何一个角落。刁常宇透露,明年,被称作“音乐窟”的云冈12窟的复制窟,将周游世界。

说不定,不久的将来,你的家门口就能有一座“云冈石窟”,甚至须弥山石窟、敦煌石窟等等,这些浙江大学文化遗产研究院的数字文物保护团队的成果,可以任君时空穿越。

来源:钱江晚报 作者:章咪佳

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