三維技術讓文物修復如虎添翼 重現生機

　　原標題：三維技術讓文物修復如虎添翼 通過信息提取三維列印虛擬修復和復仿製，讓文物重現生機

三維數字建模——唐代彩繪仕女俑。（西安博物院供圖）一件青銅器的樹脂模型和復仿製品。韓宏攝即將進行三維掃描的羅漢木雕。韓宏攝製圖：馮曉瑜

　　手握“手持式三維掃描器”，對著座椅上小朋友伸出的胳膊慢慢移動，在不同角度掃描，連線的計算機上就會實時顯現出“綠色”的、“藍色”的胳膊……這是記者近日在陜西歷史博物館文物修復室裏看到的一幕。該館在“文物修復季特展”第三季推出“孰制匠之——三維技術在文物保護中的應用”展，向公眾展示如何將文物“搬”到電腦裏，再用3D印表機列印出來。觀眾可以近距離體驗文物的三維信息採集、模型處理、3D列印等程式，感受 “科技+”文物修復的神奇魅力。

　　西安火伴藝術文化科技有限公司總經理韓博介紹説：“電腦裏顯示的綠色，是正採集的數據，藍色是已經産生的數據，紫色表示已經偏離了位置。”現場幾名幸運觀眾紛紛上前體驗，“手或胳膊懸在空中，要穩定住姿勢，不能晃動，”韓博一邊操作一邊介紹，“用這個 ‘手持掃描器’掃描人手和人臉，要保持一個距離，人要緩慢地移動……”

　　文保修復，三維掃描器顯神奇

　　記者看到，展示現場除手持式三維掃描器外，還有結構光和鐳射式兩種固定式三維掃描器，一台3D印表機正在工作。這是使用以光敏樹脂為原材料的Objet3D印表機，層層固化輸出文物模型。手持式掃描器便於操作，可快速獲取三維模型，但精度低，相較而言固定式掃描器精度就很高。據介紹，結構光三維掃描器適用於金銀器、玉器和佛像等類文物，鐳射式三維掃描器適用於陶器、石刻、木器等類文物。

　　工作臺上展示著提梁卣和一件青銅器的樹脂模型和復仿製品，墻上貼有12組羅漢木雕的模型照片，白色的是 “灰模”，彩色的是渲染好的建模。灰模通過拍照生成照片疊加建立，建模則是通過結構光三維掃描器掃描後獲取。

　　文物修復師白璐説，手持式掃描器和固定式掃描器建立起來的都是白色的灰模，是不帶色彩的。

　　工作臺上，一個自動圓盤在緩慢轉動，上面是一件明代的羅漢木雕，兩架攝像儀正對著它拍攝。攝像儀可以調整高度拍攝，也可讓羅漢趴下或躺著拍。

　　白璐告訴記者，“這是一種建模的過程，自動轉盤跟攝像儀連在一起，當轉盤轉動一週時，攝像儀會以每秒固定頻率的方式拍照，可收集三四百幅照片，電腦會將這些照片疊加處理後自動生成一個帶彩色的模型（建模）。”

　　“這個通過攝像儀和圖片疊壓方式建的模型，本身帶有原來的色彩，甚至文物表面原有的病害和缺失也不需要進行貼圖和渲染。這是更加廣泛應用的一種建模方式。”她説。

　　關於如何才能讓那些灰模帶上顏色，白璐介紹：“灰模施彩有兩種方式，一是現有的素材包賦予模型色彩。館裏現有紫檀、黃花梨、石材、玉石、金、銀素材包。二是對精度高的文物，先把文物信息拍攝下來，再把這些照片通過手動操作方式，通過貼圖貼在模型上。

　　但是幾百張照片疊加自動處理後，還不能直接列印，白璐説：“目前該技術還需要完善，比如説電腦自動處理，某些照不到角的會有一些缺失，或者説在這個地方重疊會有一些問題，就要在電腦裏手動調整，然後才能列印完善的模型。”

　　對此韓博也告訴記者，掃描一件提梁卣，大概需要3小時左右，“列印的時間要看精度，精度很高的可能需要一天時間。還涉及到材質和層厚，層高是一個關鍵因素。像提梁卣這麼高的東西，它的材料是一層層堆疊起來的，可以分成10000層、5000層去打。”

　　為文物留下高精度數字化檔案

　　傳統的文物檔案很難將文物的細節和色彩完整保存下來。為保護文物，又不能對文物進行接觸性的研究和複製。與普通的平面掃描或相機拍照相比，三維掃描器準確、快速，並有多角度、精細化的特點，可以將真實世界中物體的三維信息更加完整地採集到計算機內。韓博説，新技術讓文物修復工作如虎添翼，以往修復師需要花費10天時間建造模型，現在靠三維掃描技術1天就可完成。

　　三維掃描技術、3D列印技術是文物數據採集和修復的新手段，通過三維數字化技術手段，在不對文物造成損傷和破壞的情況下，能夠將採集到的文物信息轉換為數據模型，更準確、更完整地為文物留下高精度的永久數字化檔案，通過快速獲取物體三維幾何數據，與逆向工程技術結合,完成對文物的虛擬修復。

　　陜西歷史博物館自2011年引入三維掃描與3D列印技術至今，一直在嘗試從文物實體修復到虛擬修復、從文物實體翻模到利用模型翻模等工作，致力於將三維掃描技術與傳統修復工藝結合起來。記者獲悉，該館運用三維技術，已對羅漢、鎏金銅蠶、龍紋空心磚、白瓷杯、青銅簋、提梁卣和明代羅漢木雕塑等文物，進行了信息提取、三維列印、虛擬修復和復仿製，並獲取了四臂觀音、龍紋空心磚、三足壺、宰獸簋蓋銘文等數字拓片。

　　今年以來，陜西歷史博物館開展了“文物保護修復季”展覽工作，通過書畫、金屬、陶瓷、雜項4個單元，向觀眾展示不同類別、不同材質文物的修復過程，把文物保護的理念、過程展示給觀眾，讓觀眾通過精細的文物修復方法和技藝，感受文物保護修復的艱辛與匠心，讓文物“活”起來、“動”起來、“亮”起來。