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云冈石窟第3窟,全球首个3D打印大体量高

来源:云冈石窟 时间:2022/9/29
北京中科刘云涛 http://baidianfeng.39.net/a_jiankang/210108/8572224.html

浙江24小时-钱江晚报记者章咪佳

△云冈石窟第20窟

公元年,山西平城(今大同市)。首都郊外16公里外的武州山南麓,一块块巨大的砂岩,不但有了形状,还有了肃穆,有了慈悲;有了笑意,有了洞明一切。

这是今人所知的世界文化遗产云冈石窟。

公元年,山东青岛。

云冈石窟第3窟出现在一座商城的顶楼——9.93米的主尊阿弥陀佛倚坐,面部圆润丰满,神态超然;两侧观世音菩萨、大势至菩萨高约6米,头戴宝冠,精美庄严。

△由浙江大学文物数字化团队制作的云冈石窟第3窟复制窟

地球的板块尚没有再一次发生挪移,这是来一件自浙江大学文化遗产研究院与云冈石窟研究院联合团队的艺术作品——

全球首次运用3D打印技术实现的大体量、高精度文物复制,将世界文化遗产云冈石窟第3窟西后室原真呈现。

现场:皇家“疯狂”的石窟

北魏鲜卑族开国迁都平城未久,沙门统曇曜建议文成帝在武州山开凿石窟,正是看中这是一块静谧的出世之地。

而青岛的“云冈石窟”,位于城市西海岸新区的城市传媒广场顶楼。

这里是现代化的商场,极尽喧闹入世。

妙的是,当人穿过繁华,走进“第3窟”外的一道门,再往里走十几米进入洞窟后,外面的世界是隔绝开的。

△商场里的“第3窟”

云冈石窟是一座“疯狂”的石窟。这座由皇室开凿的石窟,倾尽全国2/3的税赋进行建造,石窟的体量建造得特别大、佛像造型非常雄伟。

沿着云冈石窟山壁由东向西走,绵延1公里,今天你仍然能够见到多座佛像,最高的达17米,最小的仅有2厘米。而且每一座佛像,都有非常精细的造型、表情细节。

现代人也许并没有太多的机会走入这些石窟,在其中冥想、观看。

长17.9米,宽13.6米,高10米,和云冈第3窟西后室完全相同尺寸的复制窟,整体形变误差小于5毫米,采样点间距小于2毫米。云冈石窟研究院院长张焯说,这一项目标志着中国大型石质文物的数字化全息高保真记录已达到复原水平。

△大同,云冈石窟第3窟主佛

△青岛,云冈石窟第3窟复制窟,主佛细节

云冈石窟第3窟复制窟

跟真实洞窟一样,在“第3窟”中,人们是没有机会由远及近慢慢走近巨大的佛像的,因为几乎一进入洞窟,人就已经直面主佛。主佛倚坐着的小腿高度就有近2米,人们只能站在菩萨脚边仰望,这个仰角非常大。

这股巨大的力量,叫凡人自觉渺小,变得谦卑。

“第3窟”里有一束70瓦的人工光线从窟顶明窗的方向打来,取的是晴天傍晚4点钟原射入第3窟西后室的光线角度。

浙大文化遗产院石窟考古领域专家、副教授李志荣,把我叫到佛像的左手边。按照云冈第3窟的真实位置,这是东边。“这个光线环境里,从这个角度看,最能够感受到佛像的慈悲与威严。”

根据著名考古学家宿白先生的考证,第3窟建造的时代大约在云冈中期,为孝文帝主持修建。

孝文帝在位时,重视促进鲜卑族与汉民族的融合。这位崇信佛教的皇帝,影响着石窟雕刻的造型。

早期洞窟的开凿受犍(jiān)陀罗佛教艺术的影响,具有典型的希腊风格——佛像的脸型椭圆,眼窝略凹,鼻子从额头笔直伸出,头发呈波浪式。

而眼前第3窟里,这位主尊阿弥陀佛形象已经非常东方化。李老师告诉我一个词“广颡丰颐”,可描述佛菩萨造像面部的天庭饱满。菩萨大眼炯炯有神,鼻翼较大,嘴角上翘,慈祥得笑出个双下巴。

等参观的人慢慢散去,我站在菩萨的脚边看得发呆。

这真是一个能够让焦虑的现代人自省调整的地方:当一个人从铅华转入此方一隅,带着烦恼,看到佛右手施无畏印,告诉你不要怕。无须千里远赴圣地,就让人得到心安。

这里也是一个能够长时间仔细观看文物的好地方:因为光线不会变化,又足够观看亮度。人们有机会长时间地在洞窟中仔细观察。

比如,按照云冈石窟研究者李雪芹、李立芬在论文中的描述:“右侧大势至菩萨,发髻高挽,上用丝带结于顶间。上饰团花,花冠戴于发丝之外,且造型独特,下为宽带。宽带上接三种图案,恰似镂空发卡戴在花季少女的头上,装饰韵味浓厚。”

云冈石窟里,要完整看清楚这些细节,也许需要连续观察数日。因为在幽暗的洞窟中,人只能跟着南面明窗的焦距光移动——大概天晴时候的中午时分,能够有1个小时看到大势至菩萨的部分。如果正逢阴雨天,也许只能感受大佛的气势了。

在青岛的第3窟,只要你有静心,去拜访一次,可以看清楚这些匠心和各处时间的痕迹。体会到冰冷的石头是如何粗糙变成细致,由冷漠变成温暖的。

背后:不可能的任务

多年前石窟建成时,名字叫武州山石窟。直到明代中后期,为了保卫疆土,明王朝在此地修筑云冈堡。至此,石窟被称为云冈石窟。

岁月改变的不只是石窟的名称,还有顽石塑造和结晶出的数万尊佛像。年后,这个传奇之地正在经受时间的考验。

在高保真复原的“第3窟”里,很容易看到佛像上,有明显的水渍一样的痕迹。

地质学家告诉我,云冈石窟的山岩,是中粗粒长英砂岩,为泥沙质,铁质与钙质胶结,特点是强度中等,较易于雕刻,但也容易风化,更经不起雨水的冲刷。严重时,大雨就会导致洞窟溃塌。

云冈最有名的第20窟菩萨,现在看起来是一尊露天大佛。该窟开凿后不久,前立壁就因为泥质砂岩松软脆弱而造成崩塌。

云冈所有一切的壮美,终将成为这样的沙粒,在宇宙中灰飞烟灭。如果没有精准的高科技记录,所有雕像的千姿百态,今后可能只是个传说。

要复制出一个云冈的石窟,简直是不可能完成的任务。自从与云冈石窟研究院一起接到青岛出版集团的项目委托后,浙江大学文化遗产研究院的数字文物保护团队就像变形金刚一样在作业——

起点从给菩萨拍写真开始。

△浙江大学文物数字化团队工作人员在云冈石窟第3窟进行数据采集工作

浙大文化遗产院文物数字化领域专家、副教授刁常宇领衔的团队,与云冈石窟研究院联合,对云冈第3窟进行全面数码拍摄和数据测绘,总共对佛龛拍摄了一万多张不同角度的照片,纹理图像采样分辨率达到了dpi。

刁常宇团队根据大型石窟高精度三维数字化采集工作的要求,升级了基于照片的三维重建系统,实现了数万张照片同时计算生成精确、细致三维模型的能力。

通过这套全新升级的自动化三维软件系统,对所有图片进行高效、精准的计算,形成整个云冈第3窟的数字档案。

数字石窟输出了一个准确的模型,下一步要通过3D打印的机器打印出来。

可是洞窟体型实在巨大,普通的3D打印机只能打印几十厘米的物件,根本无法实现石窟的打印。刁常宇团队与深圳的3D打印生产工厂联合研发了特制打印机,可以直接打印出最大体积1米*1米*1.5米的部件。

“我们用了足足20台这样的打印机,打印了半年之久。”刁常宇说,打印机出来的石窟部件,每一层只有0.5毫米。你可以理解成,相当于在用一支0.5毫米的圆珠笔,一笔一笔“画”出这个巨型石窟的块组件。

石窟在深圳打印的同时,在青岛,联合团队花了3个月的时间,用了十几吨金属材料,做了三层支撑力架。

打印成件的佛像和洞窟组建,是中空的,厚度2毫米,相当于鸵鸟蛋壳的厚度。这么大的佛祖,这么轻薄的厚度,“第3窟”的背后需要支撑。

当块“积木”被按照密码拼接起来,但是它们是塑料材质的,怎么拥有石窟的色彩和千年的包浆感?

“市面上的彩色3D打印技术还有局限性,它只能确保物体形制和颜色上类似,却无法保证质感一模一样。云冈石窟距今有着多年的历史,那种沧桑感,以及砂岩被风化的颗粒感、斑驳感要准确地体现出来,这不是一件容易的事情。”刁常宇说,为了解决这个问题,团队对复制品进行砂岩涂色,“这是一种特制的涂料,会让公众有身临其境的感觉。”

说身临其境,也许对许多读者也是遗憾的,此生未必有机会前往。

这样的复制石窟是可以移动到地球上任何一个角落的。刁常宇透露,接下来,被称作“音乐窟”的云冈12窟的复制窟,就将周游世界。也许不久的将来,你的家门口就能有一座“云冈石窟”,甚至更加奇妙,云冈石窟、须弥山石窟、敦煌窟……都并排列在一起,任君时空穿越。

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