当龟兹佛窟遇上3D打印
两座原本诞生于公元7世纪的新疆龟兹洞窟，满载着内部古老的雕像和繁复的壁画现身申城。
记者｜王若翰
电影《十二生肖》中，成龙扮演的文物大盗JC，以《国家地理频道》记者的身份，接触到专门研究圆明园文化遗址的关教授，并在关教授的工作室里，利用具有数据扫描功能的手套，以“摸一摸”复制品的名义，将十二生肖兽首中的兔首和鼠首复制品的数据远程传输给了他的同伙。按照这些复制品与真品以1:1的比例数据，仅仅几分钟的时间里，他的同伙们就利用一台神奇的机器，制造出了一模一样的兽首，并利用此赝品，顺利地偷天换日。
在高科技发展的今天，通过一部电影，使一项科技深入人心的案例并不少见，很多人正是因为看了《十二生肖》，才知道原来这项神奇的“克隆”技术叫做“3D打印”。与传统的平面打印技术不同，3D打印，顾名思义，突破了二维打印两条坐标轴的局限，将打印技术立体化，变成了看到见摸得着的实物克隆。
几乎在《十二生肖》电影上线的同时，现实生活中的3D技术亦开始被应用在了文物领域，并获得重大技术突破。不同于电影中以牟利为目的的偷天换日，由上海印刷集团所属上海商务数码图像技术有限公司，与新疆龟兹研究院合作的第七窟和新一窟的数字化工作，旨在通过3D打印复原并永久保留古文明风采，供后人瞻仰。
数据定格历史瞬间
在7月10日开幕的第6届上海国际印刷周中，两座原本诞生于公元7世纪的新疆龟兹洞窟，满载着内部古老的雕像和繁复的壁画现身申城。在偌大的展馆里，在诸多高科技设备棱角分明的映衬下，两件利用3D打印技术，原尺寸制作出来的新疆龟兹石窟展品——克孜尔新1窟佛像及后甬道局部，以其独特的异域风情，赚足了人们的眼球。
据参展方上海印刷集团有限公司总经理沈剑毅介绍，这是该公司和新疆龟兹研究院首创的，将3D技术应用于文物数字化及复原工作领域，也是色彩管理技术在3D打印方面的成功实践。
公元1世纪前后，佛教由印度传入西域，在此地昌盛数个世纪。新疆境内因而石窟众多，其中以古代龟兹国（今以库车为中心，包括拜城、阿克苏、温宿、新和、乌什、沙雅的整个区域）境内最为密集，龟兹石窟目前发现的共有6处，建造时间不一，其中克孜尔地区的千佛洞建造时间最早，也最为有名。据史料考证，克孜尔地区的石窟比敦煌莫高窟还早200多年。
由于历史上新疆地区宗教战争频繁，大量与佛教有关的洞窟在伊斯兰教战争中被毁，上世纪70年代，在克孜尔地区首次发现的200多个洞窟中，能够将窟中佛像、壁画保留下来的少之又少。加上当地气候干燥多风沙的恶劣自然条件，这里的石窟较之我国其他地区的石窟，变得更加难以保存。
“古文明的毁坏是每分每秒都在发生的，虽然出于保护考虑，目前龟兹地区的石窟开放数量和开放时间都变得越来越少，但洞窟内空气的流通，还是促使雕像、壁画逐渐退色甚至表面氧化。”上海印刷集团新一窟还原工程项目负责人李成忠说。基于这样的考虑，尽快利用3D技术，将石窟现有的形态加以记录和保存，变得迫在眉睫。
科技之外的创新
比起电影中概念派的3D打印，现实操作中，通过3D复制龟兹石窟的工作，其实遇到了很多困难。李成忠告诉《新民周刊》，单是要用什么温度的激光为石窟进行扫描，这当中就用很大的学问。“这些壁画、佛像常年处在克孜尔地区的石窟中，其所能适应的最高温与最低温，都要根据当地气温为参照标准。如果扫描时激光的温度过高，就会造成壁画和佛像表面颜料的退色甚至脱落，加速其氧化过程。因此，与应用在其他领域的3D打印技术不同，这种文物复原出于最大限度地保护真迹考虑，需要注意更多的细节。”
另外，受3D打印技术的局限性——一般情况下，每台3D打印机，只能以一种材质作为原料进行打印，如金属、塑胶、石膏等等，每样原料都需要一台单独的打印机。考虑到复制佛像的逼真性，此次展出的新一窟佛像在打印过程中，创新将传统3D打印材料石膏和彩胶调和在一起，在打印佛像的颜色和质感上，都更接近原貌。李成忠告诉记者，“受3D打印机的尺寸限制，这件半人高的天人塑像残体分成7块打印，后期再拼贴而成。与原始塑像的误差仅为1毫米”。在之后的采访中，记者了解到，3D技术本身可以根据扫描数据分析，进行等比例缩放，但在文物复制中，出于逼真考虑，采用了1:1的比例进行复制。
说到另一件展品——新一窟后甬道，李成忠表示，由于此甬道体积较大，若全部采用3D打印，则费用相对较高，因此，该展品采用的是切片复制，这座高2米、长3米左右的甬道，与实物误差也仅有2厘米。
“做旧”技术的匠心
站在甬道中，抬头观看“洞窟”顶部的那斑驳的彩色壁画，古朴的色泽、墙壁上龟裂的纹理及泥土风化“剥落”的痕迹皆清晰可见。使人不禁心生疑惑，以前只听说过一些古董仿制品，可以通过特殊手段人工做旧，但像这样极具年代历史感的视觉效果，又怎能通过一台台打印机，在机械生产中得以实现呢？在工作人员的指点下，记者用手直接触碰壁画，才发现那些肉眼看到的斑驳和脱落只是假象，所有的视觉效果都是打印在一张宣纸上的影像，裱糊在洞顶。
“目前我们的3D打印机，只有39万色，而要使这些壁画得以高精度还原，至少需要3.7亿像素，这是我们单纯依靠机械所无法达到的。”李成忠介绍说，龟兹地区地处西域，很多壁画上的颜料均提取自一些天然矿石，这些矿石大部分从一些欧洲国家经过丝绸之路带到龟兹。因此，现代人们想单纯依靠打印技术，来还原壁画上的颜色实属天方夜谭。
“为了弥补3D打印机色彩上的不足，我们在复制过程中，先用打印机打出一些基础色，在针对部分区域进行调色，把色卡与壁画上的颜色相对照，确认肉眼无色差后，再请龟兹研究院专门研究石窟壁画的画师们，对照石窟中壁画的色彩分布，为复制品进行人工上色。”李成忠告诉记者，在壁画复制的过程中，每个颜色都要进行反复校对，在确定与实物对比无色差后，在将这些色彩进行数据编码，以便永久保存。而通过这样的技术复制出来的壁画，则可在60年之内，保证不退色。
“目前，凡是新疆来的人，哪怕是研究龟兹文化的专家，只要看到我们3D技术制作的新一窟展品，都对我们这样的复制技术十分认可，很多新疆朋友甚至说，这就是走进了克孜尔。”在沈剑毅看来，新疆本土人士和业内人士的认可，是此项科技被应用到文物复原工作中取得的最值得骄傲的成绩。
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