打造數字“文物方舟”

“‘文物方舟’，顧名思義，就是我們希望能和時間賽跑，將更多的文物資訊保留在‘方舟’上。”浙江大學文物方舟團隊指導老師刁常宇老師説，他們希望做一群“擺渡人”，“將這些歷經歲月滄桑後的文物背後的故事擺渡到千年後的今天，也擺渡到大洋彼岸，載著中華文明的種子，走向全世界”。

成立10年來，團隊利用3D列印技術進行文物複製和展示，讓不可移動的文物“走”近大眾。

從敦煌開始的探索

説起文物方舟團隊在文物數字化領域的探索，團隊負責人李敏説，故事還要從上世紀90年代講起。

1997年 7 月，浙江大學潘雲鶴校長首次訪問敦煌莫高窟，與時任敦煌研究院院長樊錦詩共同啟動了敦煌壁畫數字化採集與修復的研究工作，組建了一支跨學科的聯合研究團隊，高保真採集敦煌壁畫。

文物方舟團隊成員在現場採集古建築圖像資料

“樊錦詩院長曾説，莫高窟老化消失的趨勢只能延緩，無法逆轉。”李敏介紹説，2010年至2014年，浙大科技考古團隊歷時4年，高保真還原了敦煌莫高窟開鑿于初唐時期的220號窟，該窟所存佛像等較好地保留了初唐時的風貌，是研究初唐時期塑像的標準作品。“這次複製窟採用 1：1 比例尺寸，石窟形制按三維數據精確重建。壁畫採用專用宣紙噴繪，附於泥底地仗層上，最大程度地還原了原窟的色彩與質感。”

2012年，李敏所在的“文物方舟”團隊依託浙江大學文化遺産研究院成立，繼續開展長達十年的文物數字化保護探索。

截至目前，團隊共完成133個數字化項目，走遍了全國24個省，跋涉15萬公里，每年有超過150天的時間在做採集工作。“除石窟外，壁畫、墓葬、寺廟等也都是我們團隊採集和複製的對象。”李敏説，讓團隊引以為豪的項目有很多，雲岡石窟第3窟、第12窟，龍門石窟，托林寺壁畫，青州博物館、大足石刻複製窟等不一而足。其中，雲岡石窟第12窟是團隊與雲岡石窟研究院合作製作的世界上首個可移動的3D列印石窟。

雲岡石窟第12窟俗稱“音樂窟”，洞窟前室北壁上方的天宮樂伎天手持各種民族樂器，生動反映了北魏（386年-534年）宮廷樂隊演出時的風貌，是研究中國古代音樂史的珍貴資料。李敏説，復原石窟高8.5米、寬12.2米、入深14.5米。“這次複製歷時3年多完成，不僅是世界上首次使用3D列印技術實現大體量文物複製工程，也首次實現了超大型文物的可移動展示。其三維重建誤差小于2毫米，觸及領域‘天花板’，並且採用110塊積木式組裝，拉運自如可行遍天下，邁出雲岡石窟走向世界的第一步。”

克服技術難題

李敏是浙江大學電腦學院的博士。最初，這個項目由電腦學院的科研團隊負責，其研究方向為利用數字化技術採集和保存文物資訊。自浙江大學藝術與考古學院在2019年成立後，越來越多來自考古、文博等其他專業的新生力量加入團隊，為團隊的工作帶來全新視角——利用3D列印技術將不可移動的文物進行跨地域展覽。這也是學院強調的“藝術+科技保護模式”。

目前，除李敏外，團隊還包括裘霖山、葛雲飛、萬伊寧、白宇璇等14名成員，組成了考古組、創意組、電腦組等不同的任務鏈條，共同完成項目建設。採集數據資訊、建立三維模型、完成3D列印並進行安裝展示，這些環節構成了團隊數字化保護和展示的核心。李敏説，“最難的是採集和建模環節”。

團隊成員在敦煌莫高窟100窟工作現場

“採集時由於石窟形狀複雜，我們就在攝影測量的基礎上結合使用三維鐳射掃描技術。但為了避免對彩繪造成傷害，採集時光線不能太強，但這樣又會造成色差。”李敏説，為此，團隊研發開創了顏色校準技術，成功實現了在各種照明條件下對石窟表面的色彩精準還原。此外，他們還首次引入深度學習技術，對損毀的石窟表面進行色彩修復還原。

以雲岡石窟第12窟為例，李敏説，歷時3個月，拍攝時用到了GIS測量、無人機航測、考古圖版拍攝等技術，共採集照片5萬多張。在接下來的建模環節，需要同時完成3100G圖像資訊的計算，“這個數據量已經突破所有三維重建軟體的計算極限”。最終，他們採用自主研發的大數據平臺並行計算，完成了這個超大規模的三維重建。

這些年來，文物方舟團隊在技術上不斷取得突破，其自主研發的浙江大學第五代壁畫書畫高保真採集設備躋身國內領先國際一流行列，光度立體三維掃描器可實現國際領先水準的高反光文物採集。

未來，李敏説，在3D列印技術逐漸趨於成熟的階段，“文物方舟”將會更關注如何利用VR、AR技術搭建虛擬文物空間。同時，要在創新複製技術上發力，為實現完全還原文物的質感而投入更多力量。

傳承社會記憶

談及做這項工作的意義，李敏説，團隊不僅在國內進行中小學推廣教育，同時與國外頂尖大學合作開設課程與項目，從而“讓大眾關注文物保護工作，增加對歷史的敬畏，提高文物保護意識，並傳承、發揚中國優秀傳統文化”。

文物方舟團隊與哈佛大學合作開設了埃及金字塔VR課程；與倫敦大學學院合作開展了“山西省瀕危寺觀壁畫數字化保護與傳播”項目；與尼泊爾國家文物局合作並主持援助尼泊爾九層神廟的數字化調查工作，並協助培訓當地考古人才。

雲岡3窟數字化成果

“國外的文物數字化探索比我們要早很多，但大多集中在可移動文物領域，對不可移動文物的嘗試較少，這很大程度上是因為，在文物保護領域走在前列的很多國家並沒有像中國如此大體量的不可移動遺跡。”刁常宇老師説，中國不論是石窟寺、木構建築還是寺廟、壁畫等，都有大量的遺産保存至今，“這是一筆在全世界範圍內都極為珍貴的文化瑰寶”。

“我們有時候覺得文物很陽春白雪，就是因為它太少、太稀有、太難以接近，因此它們好像很嚴肅、很神秘。普通人可能覺得自己和歷史文物沒有關係，但其實這些都是我們祖先智慧的結晶，跟每個人息息相關。”李敏説，團隊借助數字技術手段，全面、系統、科學地記錄文物的資訊，搶救性地為中國文物建立礦藏級別的數字檔案，保護文物本體，也是保護它們所承載的社會記憶。