三维扫描与打印技术为文物修缮、复原提供技术支撑文物数字化足不出户“隔空赏物”
前段时间，巴黎圣母院遭“火劫”，整座建筑损毁严重，让全世界游人扼腕叹息，希望它能得到很好的“复原”。在我国，近年来随着年轻群体中“文博热”的强势形成，公众对文物的观赏需求日渐增大，但想随时随地跨越万水千山到不同城市观赏某个古建筑或博物馆某个镇馆之宝，并非易事。据全媒体记者了解到，文物数字化正在解决这些难题。如今，广州有企业已能运用三维扫描和打印技术逼真还原出文物模型，这意味着很多不可出馆的珍品在大众视野中得以呈现；许多早已损毁的文物也可在技术的辅助中逐步复原，“文物数字化”技术正让时空距离得以极大缩短，让“隔空赏物”成为可能。与此同时，不仅仅是文物，许多古建筑、遗址在数字化后，观众在家中就能如身临其境般地全方位观摩。
文/广州日报全媒体记者陈馨图/广州日报全媒体记者苏俊杰
视频拍摄/广州日报全媒体记者苏俊杰
视频剪辑/广州日报全媒体编辑罗知锋
文物数字化平台足不出户就可逛博物馆
前段时间，巴黎圣母院遭“火劫”的消息令全世界扼腕叹息。幸运的是，哥伦比亚大学StephenMurray教授和瓦萨学院AndrewTallon教授在2008年所发起的“MappingGothicFrance”项目，已经对包括巴黎圣母院在内的法国哥特建筑进行了数字化保存，人们可在网站上欣赏到完好无损、细致逼真的巴黎圣母院全景图及细节图。这令“文物数字化”这一概念再次进入公众视野。
全媒体记者了解到，目前国家博物馆、广东博物馆、上海博物馆、南京博物院、陕西历史博物馆等地的博物馆，都有许多精彩的项目。一些文化遗址也做了不少这方面工作，如敦煌莫高窟、故宫、大同云冈石窟、洛阳龙门石窟、甘肃炳灵寺和麦积山石窟等，都在对建筑、石窟和相关文物做数字化扫描和建档工作。前中山大学社会学与人类学学院教授邓启耀告诉记者，“我曾负责一个国家重大社科项目，对云南大理、丽江、巍山等地的艺术遗产做了一些数字化扫描工作，如巍山的一个清代古建筑，保护得很不错，但是由于比较偏僻，缺乏管理人手，怕出现什么意外，我们就做了全面的数字化扫描工作。”
共同参与此项目的广州汉阈数据处理技术有限公司运营总监付常青表示，“我们当时的工作重点是云南巍宝山的13处古建筑，把它的虚拟现实全部做完了。通过网站，就可以快速获取地理信息、时间信息、艺术类别等多维度信息。目前这个网站还在做，预计今年年底完成。除了研究人员外，希望更多热爱传统艺术的朋友能从这个平台上获取到自己想要的论文、图片、视频、数据等信息。”
除此之外，文物数字化后，一些意外出现时，如一旦文物出现毁坏，就可以根据网站上所保存的数据在某种程度上进行修复。
然而由于文物本身的特殊性，文物本体的修复仍然得靠传统方法。目前全国做文物修复的只有20几个实验室，虽然文物数字化过程中，科技只能起到辅助作用，比如说可以用科技的方法建模等，修复最终还是靠人工。但是文物数字化所带来的“跨越时空”的效果，仍然具有无可比拟的优越性。
全媒体记者了解到，目前已经有互联网企业与博物馆联合打造全球数字博物馆项目，将文物的信息通过数字化手段呈现在小程序等平台上让大众进行线上了解。“要让文物成为人们能随时共享的财富，这个工作是非常必要的。因为博物馆的展品真正能够呈现在公众面前的也许最多只有十分之一，大量的还是没办法直接实物呈现的。因而进行文物的数字化能够通过新的媒体，打破一些界限，让远在各地的研究者、观众都能以更方便、科学地去看、去了解。其实，很多文物不一定都要拿在手上才能研究，事实上也不可能完全开放让所有人接触。但通过数字化资料，就可以快速地、大数据地进行全球性的比较研究。”邓启耀表示。
三维扫描与打印助力“隔空赏物”
当你身在广州，却想欣赏一件远在大西北的文物，需要为此付出的时间与财力往往会让不够“资深”的爱好者考虑放弃。同时，由于文物的安全性是排在第一位的，有相当数量的文物不可出境甚至不可出馆。但如今，由于文物数字化的不断发展，在3D打印技术的加持下，人们往往可以在广州欣赏到一件几近完全还原的“文物”，近距离观察它的形状、颜色、纹路。
记者在汉阈数据展厅中看到了春秋吴王孙鼎3D打印复制品，而其真品则收藏于陕西宝鸡青铜器博物院。“吴王孙鼎当时在西安文物保护院让青铜器修复专家做了修复，修复前后都做了扫描数据，以便比对。项目结题的时候，要将修复成果展示给专家验收，就打印了两份，我们自己留了一份当样本。从铁环、缺口这些地方可以看出修复的一些痕迹，通过打印出来的实物能够让专家验收时更具象理解到修复的作用。”
付常青告诉记者，目前获得文物的三维模型一共有三个办法，分别是激光扫描、影像扫描以及手动用3D软件重新建模。由于手动建模精度低下，往往首先被排除。而影像扫描虽然颜色逼真，但是精度不高，一个文物打印完可能有1~2毫米误差，在文物领域不太容易被接受。相反，激光扫描的精度极高，可精确到微米，做到和真品几乎一样，目前可用m700扫描仪做到30微米精度，但是缺点是没有颜色，只能扫描一个胚，一个模型。为了解决这一问题，汉阈数据首创将激光扫描和影像扫描相结合，虽然操作“麻烦”，但是效果很好，春秋吴王孙鼎就是二者相结合的成果。
除此之外，还有不少难点。比如不锈钢材质、漆器等高反光材料，一扫就反光，很难数字化；镂空材料、玻璃材料，数字化也存在很大困难。“在以前基本是没可能扫描打印出镂空、玻璃材料的，只能用人工方法做一个类似模型，但形状上很难一致。但是我们愿意花时间去不停试错，一条路走不对，就走第二条，最后我们用数字化做出一个镂空成品，花了两三个月的时间，成本很高。”
如今，扫描技术的发展无疑极大地提高了工作效率。比如，在传统办法中，要让壁画得以在异地呈现，需要靠画师在前期经历数月甚至数年的临摹，而扫描技术能够将历时5年的临摹时间缩短至3个月，历时9个月的临摹时间缩短至4个小时。如今敦煌研究院已成立起“数字技术研究所”，专注于壁画数字化。
但是，尽管复制品可以做到外形上几乎完全一样，仍然和原件存在着差距。“文物是一种不可复制的东西，有历史的印记、人性的痕迹以及特殊的质感等。复制品不管做得怎么好都是复制品，永远不可能和原件相比。”邓启耀表示，“但两者都有价值，一种是文物的价值，一种是作为展览、普及和文化产业开发的价值。比如有些特殊藏品无法搬来搬去，就可以复制一个作为展品。复制品以及通过数字化展示，对于做公众的宣传、普及教育很有必要，有利于保护文物，不至于因为意外原因毁损或遗失。最近国家鼓励艺术品资产化，复制代表性文物，可以做旅游产品。所以，文物数字化对文物本体是一个辅助关系，各有价值，不可互相代替。”
数学与美学缺一不可
“数字化”无疑是以技术为先，但因为与文化内涵深厚文物息息相关，对技术人员会有更高、更全面的要求。“首先，要解决基础问题，需要用到理工科知识，尤其是数学，所有模型都来自于数学定位、三角函数关系等基础学科知识。所以我们的员工有一部分是理工科毕业的。”付常青向记者透露，“他们负责做出形状，但是不好看怎么办？所以我们还要求具有美学素养。因此另一半的员工都是美院毕业的。总而言之，搞数学的人负责解决模型基础问题，搞美术的人负责"锦上添花"。”
目前，文物数字化在高校并无完全对口的专业，许多从事相关行业的毕业生都是出于情怀、热爱以及一致的价值观。“目前公司只有十几个人，很多都是"90后"，但是离职率很低，大家都热爱和文物有关的东西，学美术的人自然觉得这些东西是最好看的。还有很重要的一点，我们在工作中能接触到大量和文物有关的顶尖专家，这会带给我们一种精神上的满足。”
而邓启耀以在高校任教多年的经验表示，对于真正热爱的学生来说，能够从事这种工作算是一个十分理想的状态，能拿着工资做自己喜欢的事情，是一件很美好的事。有的人也许起初无意，但一旦进入这一行，就会发现它很迷人，还有不少人都从被动变成主动地热爱这个事业。还有很多“90后”“00后”，一开始是受文艺作品的影响，比如充满神秘感的考古、探险文学，让他们产生好奇并去了解、参与其中，并逐渐爱上它。“这也许并不是一个大众的事儿，但却有不少人一直为之迷恋。”
广州具独特优势市民对文博热情高涨
当前，在广州乃至全国，专注于文物数字化相关的企业数量仍较少，因为此类工作对技术、设备、文化素质以及行内信誉都有较高的要求，前期需要耗费大量时间做研发，初始阶段的高投入低产出看起来并不“划算”，往往令投资者“望而却步”。但在付常青看来，这一行业前景仍然是非常乐观的。“这是国家文化软实力的表现。目前国家已经在提倡加强相关方面的力度，相信会发展得越来越好。”
记者了解到，在文物资源上，广州虽然无法与北京、陕西、河南、甘肃等地相比，但是由于地处沿海地区，也有着天然的优势，历史上有特殊的地位并留下不少文物。除此之外，广州能够接触最新的科技、信息以及最先进的设备，在一些博物馆和高校也更多地参与到相关的项目之中，尽管规模还不大，但仍是处于稳步前进的状态。
而在“文博热”席卷全国之时，广州市民对于历史和文物的关注热情也在近几年逐步高涨。不管是历史文物还是民间文物，到博物馆看展览的人都越来越多。“像此前我们做的刺绣论坛，在广东省博物馆搞了一个从几大名绣到民间刺绣的精品展，观看人数相当多，大家都对相关的历史和文化充满了热情。”邓启耀表示。
记者观察
当前许多高新技术企业在制定文物数字化、展览展示方案时，为了满足公众的“猎奇”心理，大量堆积VR、AR、AI等新技术、新设备，诚然展览形式多样一点，让静止的展品“动”起来，会有助于观众的欣赏和理解，但是如何利用新技术最大化体现文物展览的传播价值，达到传承历史文化的目的，必须得动脑筋，并更多地让文物研究者介入其中，既要通俗、好看，又得有内在的学术含量，避免花里胡哨的东西盖过了文物本体。此外，当前民间文物收藏和销售贩卖热度也很高，文物数字化在促进了文博产业向前推进的同时，也容易促进制假贩假的泛滥，这都是行业发展过程中需要警惕的问题。
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