遇阻

　　处理海量扫描数据 触及到了这个领域的“天花板”

　　云冈石窟第12窟又名“音乐窟”，开凿于公元五世纪，色彩丰富，其中雕刻的天人形象和中外乐器，是我国古代最早的宫廷交响乐团，在中国音乐舞蹈史上具有极其重要的地位，很好地展现出音乐风尚与时代风貌。此外，第12窟前殿后室，入深14米，宽11米，高9米的大小适合可移动展览，方便运输且可操作性强。最终，云冈石窟研究院选择了第12窟作为复制对象。

　　“对第12窟的数字化采集触及到了这个领域的‘天花板’。”刁常宇感叹道。云冈石窟的洞窟空间巨大，造像高浮雕、浅浮雕等多种雕刻手法纯熟应用，各种遗迹空间深度尺度复杂，扫描和测绘难度极高。

　　浙江大学与云冈石窟研究院的合作团队采用浙大团队探索出来的一套三维激光扫描与摄影测量融合构建文物三维模型的解决方案，对第12窟进行高保真三维数字化数据采集。历时三个月，最终完成了52站三维激光扫描并拍摄了55680张照片。

　　数据采集之后，需着手做分析和计算，“团队要把采集扫描的图像和数据通过算法合并在一起，合并的过程形成了数据之间的连接，相互之间有一种约束，让整体的结果互相补充，不留下死角，使其精度更高。”

　　然而，海量的高精度三维扫描数据采集和大量的分析计算是数字化记录中的“拦路虎”。

　　“我们感受最深的是数据处理的困难，我们拿到海量数据时，最好的计算机都没有完成对它的处理，现成软件处理所需要的时间也远远超出我们的接受范畴，甚至有的软件根本不知道它能运行多长时间才能结束。”刁老师回忆道。

　　对他们来说，这是跟时间赛跑的实验，“在我们处理信息的时候，其他两家合作公司只能等着我们。这是我们感到压力最大的事情。”

　　浙大团队只能回到最初的原点，再次研究最基本的算法。团队的四位博士与硕士不断攻关，把不同设备采集的数据整合在一起。庆幸的是，他们最后实现了关键性突破，保证在有限时间里处理完了数据，成功建立了第12窟的高保真彩色三维模型。

　　“比我承诺的时间晚了半年左右，这是我们没有预料到的。原本以为半年就可以完成数据处理，但最后用了一年左右的时间。”刁常宇笑道。

　　攻关

　　没有参考案例 每一个环节都充满挑战

　　漫长的等待之后，负责成型加工的深圳美科图像有限公司终于拿到了处理完成的数据，然而他们面临的是单次打印成型的成品体积较小的问题。

　　相继而来的困难和攻关实验已经是团队的家常便饭，“每一个环节都有新的挑战，因为我们是第一个做这件事的团队，没有可供参考的技术和案例，在摸索的过程中，肯定会不停碰钉子。”

　　采用分体式3D打印方式，他们是第一个“吃螃蟹”的团队。此前没有先例，也没有技术成形的路径，需要边摸索边突破。为解决单次成型体积较小的问题，美科图像有限公司专门研发了可以打印1×1×1.5米的大型3D打印机。制作的20台大型3D打印机可以确保一次打印成型，运用3D打印铸模技术复制文物本体的所有细节。

　　将第12窟分割成110块2米见方的“积木块”，再将每个大块切割成十几个左右的小块进行打印，每打印一个小块都需要将近一周不分昼夜的工作才能完成。

　　如果说拆开来分块难，那么合在一起的数据拼接就非常考验分块间的空间精度。浙大团队将误差尽可能地解决在设计中。

　　所谓“万丈高楼平地起”，这是人们对垒砌的一般概念，从下往上地搭建是最常用的方式。不过，在3D拼装的过程中任何一个小的误差都会导致错位，并可能导致最后无法安装。合作团队再一次另辟蹊径，选择了从上往下安装的策略，把误差往下压，“把累积误差留给开口的位置，误差就被消化掉了。”

　　石窟实现了形的打印后，要如何赋予它完美的“色”呢？色，不单单只是石窟表层的颜色，还包含了文物的材料、质感等综合的历史信息。使用高分子材料固化成型的复制石窟，还未具备石材的质感，庆幸的是可以通过“赋色”环节填补缺憾。

　　问题又接踵而至，当前各类3D着色或3D打印技术，都无法在赋色的同时又可以营造指定的质感，“我们试了3D彩色打印，也尝试了打印之后再给凹凸不平的模型上色的方式，但都没有达到想要的质感。我们想要的是石窟砂岩开凿的质感，先上色再营造质感这条路行不通。”刁常宇认为。

　　经过之前与数据收集同时进行的比对实验，合作团队还是决定采用人工上色的方法，以寻求最大程度的原真再现。当必须选择人工上色来完成云冈复制窟的制作时，同时也拥有了另一种自由。团队认为，既然有了可以变化的选项，为什么不能改变一下色彩呢？只要这个变化是有依据的。

　　经过论证，合作团队提出了大胆的上色方案建议——不与现存的12窟“一模一样”。云冈石窟研究院最终决定赋色的具体操作方案，是将基于科学数据与专家对文物的理解综合起来一起考虑。“我们并不是天马行空地创新赋色，而是必须在考古学的指导下来制定赋色方案，比方说，现存石窟中的颜色与过去的颜色有什么关系，哪些是有依据的变化，是否可以按照这些依据去提升色彩亮度呢？”

　　复制的过程也是一种复原研究。在色调的鲜与暗上，团队在可验证的区域选择了洞窟未被遮盖时候的鲜亮，而没有采用煤灰等问题导致的石窟雕像变化后的颜色。在洞窟的风化上，他们认为是不可抗的自然之力给予的，便不再做调整，并把人为的破坏痕迹保留了下来。

　　云冈石窟研究院美术工作团队依照古法用矿物颜料为面积大约900多平方米的复制窟上色，历经8个月的时间，终于让12窟完成了其形色具足的复制，焕然呈现。

　　通过手工在现代材质基底上“装銮绘色”来恢复如此规模的石窟样貌，这是文物界有史以来的第一次。