深入南疆腹地,3D打印复制还原“中国第二敦煌”



 “很有劲,压力也很大。”电话里,张晓迁这样说。一个人对事业发自内心的热爱,大抵从语音中就能感受到。聊了一个多小时,记者的手机微微发烫,电话那端的声音散发的热力,仿佛可以隔空传导过来。

认识张晓迁,是在前不久举行的商务印书馆上海印刷股份有限公司成立120周年主题活动上。在“致敬印刷人”环节,一群白发苍苍的印刷业前辈、专家里,作为“数字印刷技术创新应用代表”的张晓迁是最年轻的一位。

2011年,上海印刷集团旗下商务数码图像技术有限公司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,迄今为止,在国内印刷企业中,商务数码仍是涉足该领域的唯一一家。张晓迁是公司总经理,也是项目从头至尾的组织者。项目组在新疆实地工作的14人团队中,一半是85后,一半是90后。

目前,成果已初步显现:龟兹洞窟数字化与还原保护工程项目已完成9个洞窟的数据采集保存。在上海青浦的中华印刷博物馆里,参观者可以看到新疆克孜尔石窟群中三个洞窟的实体还原版。而在今天开幕的2017第二十三届中国兰州投资贸易洽谈会上,上海团队将带去克孜尔14窟的虚拟VR展示,只要佩戴上VR眼镜就能“身临其境”探访石窟——数字印刷技术让文物“活”了起来。

克孜尔14窟VR体验

古龟兹文化的百科全书

克孜尔石窟是中国历史上最早的佛教石窟,始凿于东汉,比著名的敦煌莫高窟早三个世纪。石窟群的壁画内容丰富,可谓古龟兹文化的百科全书。

今天的新疆阿克苏地区库车、拜城一带是中国古代西域大国龟兹所在地,也是唐代安西四镇之一。龟兹古国地处古丝绸之路上的交通要冲,曾是西域地区政治、经济和文化的中心。学者季羡林曾说:“龟兹是古印度、希腊罗马、波斯、汉唐文明在世界上唯一的交汇地。”

克孜尔石窟是古龟兹最大的一座石窟,也是新疆至今保存最完好的一座石窟。克孜尔石窟群现存壁画约1万平方米,在世界上仅次于敦煌,被称为“中国第二敦煌”。2014年6月22日,在卡塔尔多哈召开的联合国教科文组织第38届世界遗产委员会会议上,克孜尔石窟作为中国、哈萨克斯坦和吉尔吉斯斯坦三国联合申遗的“丝绸之路:长安—天山廊道的路网”中的一处遗址点列入《世界遗产名录》。

克孜尔石窟也是中国历史上最早的佛教石窟,始凿于东汉,比著名的敦煌莫高窟早三个世纪。克孜尔石窟群的存在也证明了佛教在新疆的传播要远早于伊斯兰教。龟兹石窟群的壁画内容丰富,不仅有表现佛教的“本生故事”“佛传故事”“因缘故事”等壁画,还有大量表现世俗生活情景的壁画,可谓古龟兹文化的百科全书。

在学者眼中,敦煌学的很多谜团,上溯到克孜尔,便能迎刃而解。但对大众来说,克孜尔的知名度远不如敦煌,其保护工作也远未像敦煌那样广受关注。龟兹研究院院长徐永明曾透露,在石窟保护方面,虽然做了大量工作,但目前石窟壁画面临岩体裂隙、雨水冲刷、壁画空鼓等危害,文物修复人才也极其缺乏,“对龟兹艺术再不保护好,也许数百年后就再也看不到这些精美的艺术了”。

像是把西瓜摊平再还原

张晓迁带领的团队要做的就是把这些精美的艺术、洞窟的原貌一五一十地记录下来。他说:“记录,不是拿相机进去拍几张照那么简单,是要将洞窟现状完整保存下来。留下数据,未来才有可能修复、还原。当地还不时发生小地震,每次自然灾害对洞窟都有伤害,对我们来说,时间是很紧迫的。”

技术攻关迅速展开。“克孜尔洞窟形状、结构都不一样,内部坑坑洼洼,高低不平。”张晓迁说,“对印刷来说,就是要把三维的东西摊开变成二维的,再还原成三维的。打个比方,就是要把一个西瓜摊平再还原,这个西瓜还是形状不规则、表面高低不平的。”

克孜尔17窟复原石窟

如何解决问题?技术人员将3D打印和数字印刷这两种新技术结合运用,通过窟体及壁画扫描、图形拼接、颜色对比、模型建造及3D打印、装裱及彩绘等5个步骤实现龟兹洞窟的复制还原。2012年, 克孜尔第17窟1:1等比例复原建造完成,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,引起轰动。2013年7月,上海国际印刷周上,人们又见到了克孜尔新1窟佛像残体和洞窟的复制品。

3D打印的佛像立像

“不管从空间结构还是从色彩上看,我们的还原度非常高,还原相似度达100%,还原色彩精度达98%。”张晓迁说,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)。以克孜尔新1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。

有了前期试验成功的成果,2014年,龟兹洞窟数字化与还原保护工程项目申报立项并得到国家文物局批复。

打印的文物如何保持历史的温度?

2015年,上海团队正式进驻克孜尔石窟群。“由于气候等条线限制,一年能工作的时间也就7个月。这7个月里,团队基本守在现场。每周一派个代表搭车去县城购买日用品。没有消费,没有娱乐,顶多就是打打羽毛球,说真的,我挺佩服这群年轻人的。”张晓迁说,那一年,14个年轻人组成的团队完成了克孜尔石窟群9个洞窟的数字扫描和三维测绘。

工作人员进行三维测绘

“按这个进度,要做到什么时候?”面对提问,张晓迁说克孜尔石窟群中目前有编号的洞窟有236个,包括供僧侣巡礼观像和讲经说法的支提窟,即中心柱窟,供僧尼居住并作为禅室的毗诃罗窟,还有7个拱形窟和3个龛室。塑像和壁画都在支提窟内,克孜尔石窟的主体塑像多已被毁,但保留下了1万多平方米的壁画,包括佛像、佛经故事、动物和山水树木、装饰图案和供养人画。“我们的工作主要是配合龟兹研究院的研究和保护进度,目前一年的工作能力大约可以完成12至13个洞窟的数字化,即将开始的第二期工程计划完成13个洞窟。如果按有壁画的洞窟优先开展的原则,也要10多年。更不用说除了克孜尔石窟群,龟兹研究院所辖还有8个石窟群。”

工作人员扫描壁画

除了时间压力,张晓迁感受更深的还是技术更新的紧迫性。“这是一项综合性学科,牵涉到美术、历史学、宗教学、自然科学等方面,每个学科对于数字化的应用要求都是不同的,对我们来说,就要自己琢磨研究如何对应各个学科的学术要求。过去,印刷企业做的是来料加工,在文物保护和文创领域,要将研究与应用相结合,逼着我们不断更新知识结构。我们不研发设备和软件,3D打印机和建模软件都可以买回来,但如何应用得更好,是我们的课题。比如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,虽然已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进行彩绘。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,项目组通过自主积累的色彩还原经验来弥补这一缺陷……”

合作数年间,商务数码图像有限公司与龟兹研究院将最新的色彩管理、全息数字信息采集及管理等工艺技术应用到克孜尔石窟壁画数字化高清处理中,实现了石窟建筑、壁画及彩塑的数字化保护管理和异地复制展示,以及利用多光谱技术获取在可见光下无法获得的题记、烟熏壁画和重层壁画的重大成果。龟兹研究院在上海建立了工作站,未来双方除了继续共同探索文化遗产数字化保护之外,还将开展丝绸之路文创产品研发、信息平台建设、丝绸之路文化传播、展示及学术交流等一系列工作,如VR、AR、MR等技术在展陈中的应用。

一笔看上去吃亏的买卖

在项目没获得国家文物局立项前,拿不到有关资金扶持。立项的前提是先证明这条路行得通,这需要实验,需要前期投入,需要自掏腰包。

一家上海的印刷企业如何与克孜尔石窟发生关系?张晓迁记得很清楚,2010年1月4日,他第一次来到地处南疆腹地的新疆龟兹研究院。在这之前,由于商务数码公司在图像采集复制技术上的领先地位,接触到不少画家、艺术家,做过不少艺术品的高仿真复制。一位画家建议:“你们为什么不去试试壁画的复制?”

不经意的一次牵线,双方一拍即合,合作协议在2011年签下。张晓迁说:“其实文保机构和企业之间是存在一些壁垒的,涉及文物更需慎重。龟兹研究院说,和上海企业打交道放心,说一是一,说二是二。”

“最大的障碍在于资金。”张晓迁说,“对方很坦诚,‘没有钱’,在项目没有获得国家文物局立项之前,也拿不到国家有关资金的扶持。而立项的前提是,先证明这条路是行得通的,这需要试验,需要前期投入。说得明白一些,需要我们自掏腰包。”

作为企业,为什么愿意做这笔看上去吃亏的买卖?张晓迁回答干脆:“为了企业的发展。”

传统出版物的印刷量在萎缩,印刷业面临产业升级的压力和要求。对印刷企业来说,要拓宽印刷的命题,必须向不同领域探索转型方向。文物复制,为印刷企业打开一扇向文创产业转型的门。张晓迁说:“当然作为国有企业,我们承担着一定的社会责任,但最根本的还是为了企业的生存发展。既然无意中走上了这条路,我们的脚步就不能停。”

数字印刷为文物的保护和传承打通了另一条路径,“打印”出来的文物如何保持历史的温度?张晓迁说,所谓“外行看热闹、内行看门道”,“我们所做的文物数字化,是对文物现状的高精度保存,其成果为研究机构所用。它的最终目的还是要让文物承载的中华优秀传统文化,在更大范围里传播传承。印刷是一种复制,文化的延续靠的就是不断复制。让更多人看到、摸到文化遗产的厚度和温度,是身为印刷人的骄傲。我们的目标永远是更逼真、更接近原貌,不仅让外行人感受到文物之美,也让内行人更加认可复制传播美的功能和价值。”

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