中學生3D“列印”出故宮青銅器

 

 

多年前，還在上小學的劉思伯，在大好的課餘時間裏，不情不願地為了升學奔赴在學習速寫的路上，一學就是六七年。那時的他，無論如何也想不到，這一勉強被逼出來的愛好，在遇上3D列印的那一刻起，居然對他煥發出了新的誘惑力。“多虧了當年的繪畫基礎，學起3D列印來才能那麼快上手。”近日，這個癡迷于3D列印的小夥子，憑藉“3D列印技術複製故宮青銅器的應用研究”項目，拿下了2015年北京市中小學生社會大課堂一等獎。

 

3D列印課上“修身養性”

 

在進入高中之前，劉思伯就聽説過3D列印，而那時他對於3D列印的興趣與技術本身無關。“之前在新聞上聽説過3D列印有多神奇，列印出來的槍啊、汽車啊多麼多麼逼真，我們男孩子嘛，對槍械、汽車之類的總會比較感興趣。”

 

2014年9月，北京市第六十五中學作為東城區3D列印課程的試點校，首次為學生開設3D列印選修課程。當時剛上高一的劉思伯，聽説這個消息後興奮不已，“這麼好玩兒，那我一定得報名啊”。由此，他成了該課程的首批學生。在學習了一年多之後，劉思伯並沒有機會像最初設想得那樣，去造把手槍、裝輛汽車。但他還是由衷地感嘆，3D列印課程讓“自己終於有了用武之地。”

 

原來，愛鬧騰的劉思伯，一向喜愛幾何，對於圖像以及立體的東西也比較敏感。不過，在劉思伯看來，這3D列印並不只是簡單地將建模軟體上的三維圖像用機器列印出來，要學好還真需要點兒自己的想法：不僅要把握好物體的正視圖、側視圖、俯視圖關係，還得在頭腦中預先勾勒建模，“對於邏輯思維和抽象思維都是一種考驗和鍛鍊。”

 

要説起來，這鬧騰孩子平時可沒少讓老師們操心，從班主任到年級組長，很少有人能拿他有什麼辦法。而就是這樣一個喜歡上躥下跳的男孩子，在進了3D列印的課堂之後，卻能老老實實地在建模軟體跟前，一琢磨就是好幾個小時。連劉思伯自己也打趣自己，這3D列印課程的“修身養性”效果明顯，“就説背書吧，之前別説坐10分鐘了，我連一分鐘都背不了。學習英語，都是快速記憶，應付了事，考完就忘，根本不往心裏去。但是現在我自己不僅能背，背完了單詞還願意再寫寫鞏固記憶，耐心好了不是一點兒半點兒。”

 

課題研究瞄上青銅修復

 

上學期開始，第六十五中學與故宮博物院合作，共同進行“3D列印技術與文物修復”的研究課題。作為成員之一，劉思伯在青銅器館溜達了好大一圈，始終沒法決定該以什麼器物作為自己的研究對象：青銅盤子？造型太過普通，呈現效果堪憂；大鼎？效果出來了，可是花紋太多，難度又太大。左右權衡之後，劉思伯最終選擇了一個名為“小臣缶方鼎”的青銅器。

 

如今，説起這鼎的各種屬性來，劉思伯也是頭頭是道：高29.6釐米，口徑22.5×17釐米，重6.18公斤。方唇，二直耳，長方形腹，四柱足。器壁四角及正中均起棱脊，口沿下飾有夔紋，腹部飾有獸面紋——器型工整，難度不至於過大；兩種典型紋飾，又不失時代代表性。

 

確定了研究對象，劉思伯便開始做起了故宮博物院的“鐵粉兒”。每逢週末有空，他便顛顛兒地跑到青銅器館裏，趴在小臣缶方鼎跟前，一盯就是一兩個小時。“這一個學期把之前十幾年沒去的故宮全部都補上了！”劉思伯笑言。正是在與方鼎的隔玻璃相望中，劉思伯進一步意識到了自己之前的速寫基礎有多麼重要。

 

原來，在3D列印過程中，重要的一步就是通過採集數據來完成三維視圖的構建，其準確性和構圖比例直接影響到後續的三維建模。面對著故宮的寶貝，劉思伯不可能將方鼎搬到自己跟前兒，上上下下、裏裏外外地看個明明白白，只能憑藉著此前學繪畫時的基本功，從方鼎的造型、大的棱角、凸起入手，確定好方鼎各部分比例，再過渡到細節、紋飾、曲線、弧度……在一次次前往故宮的奔波中，劉思伯也同步在電腦上補充和調整著各種細節。

 

其中，最讓劉思伯苦不堪言的就要數小臣缶方鼎上面的夔紋和獸面紋了。方鼎上的紋飾本身就繁複，按比例縮小之後，紋飾的弧度和曲線也相應縮小。而要知道，畫面上曲線弧度的精準性，靠的就是多個點的位置。要在那麼小的空間內，找好各個點的位置，著實不是件容易事兒。在劉思伯的手下，不知道誕生過多少曲裏拐彎的弧度。有時候，小半天才能搞定一條周長不到1釐米的小弧線，“真的會特別煩躁，但是確實磨練了我的耐心。”

 

有次在電腦上繪圖時，劉思伯發現，無論怎麼嘗試，他始終沒有辦法讓方鼎兩側的夔紋和獸面紋做到完全一致。而這樣一來，就會導致複製的準確度大幅下降。百般沮喪的劉思伯找到了講授《三維設計與3D列印課程》的李岩老師求助，李老師立馬為劉思伯支了個妙招：原來，在三維設計軟體中有一個鏡像的功能一直沒有被劉思伯發掘出來，這個功能可以將一側的設計線條整體複製到另外一側；但是鏡像的參考線繪製必須精確，對於設計者的抽象思維要求較高，因此同樣需要反復嘗試。劉思伯的熱情再次被點燃了。

 

身臨其境

 

學習歷史知識

 

對於劉思伯來説，週末泡在故宮，除了搞出了個像樣的作品出來，自己的歷史知識還得到了“惡補”。在一個青銅器跟前站累了的時候，他就跟著各地的旅行團溜達一圈，聽回了滿耳朵的歷史課。“要不是做這次研究，我還真不知道原來青銅器在歷史上還可以被拿來吃飯、喝酒，我以為他們只是做祭祀的禮儀器具。”聽著聽著，劉思伯也慢慢琢磨出了些門道，儘管各式青銅器造型不同、大小各異，但是或多或少都與歷史上的“分封制度”有關，“有點兒類似于回禮的意思。”而這些從導遊口中聽來的知識，在後來的歷史課本上也都或多或少得到了印證。

 

一次列印的成功，給了劉思伯不少信心，也讓他更加堅信3D列印技術在文物領域的應用前景。“例如，一些易碎或體型較大、不方便展示的文物，就可以使用3D列印技術。這樣一來，既防止了文物的損壞，又方便大家多角度地觀看和了解文物。”

牛偉坤 文並圖