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制品。韓宏攝即將進行三維掃描的羅漢木雕。韓宏攝制圖：馮曉瑜

　　

　　手握“手持式三維掃描儀”，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里看到的一幕。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”到電腦里，再用3D打印機打印出來。觀眾可以近距離體驗文物的三維信息采集、模型處理、3D打印等程序，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說：“電腦里顯示的綠色，是正采集的數據，藍色是已經產生的數據，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 ‘手持掃描儀’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，三維掃描儀顯神奇

　　

　　記者看到，展示現場除手持式三維掃描儀外，還有結構光和激光式兩種固定式三維掃描儀，一臺3D打印機正在工作。這是使用以光敏樹脂為原材料的Objet3D打印機，層層固化輸出文物模型。手持式掃描儀便于操作，可快速獲取三維模型，但精度低，相較而言固定式掃描儀精度就很高。據介紹，結構光三維掃描儀適用于金銀器、玉器和佛像等類文物，激光式三維掃描儀適用于陶器、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制品，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儀掃描后獲取。

　　

　　文物修復師白璐說，手持式掃描儀和固定式掃描儀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，當轉盤轉動一周時，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后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。”她說。

　　

　　關于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。館里現有紫檀、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后，還不能直接打印，白璐說：“目前該技術還需要完善，比如說電腦自動處理，某些照不到角的會有一些缺失，或者說在這個地方重疊會有一些問題，就要在電腦里手動調整，然后才能打印完善的模型。”

　　

　　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，“打印的時間要看精度，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。像提梁卣這么高的東西，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復制。與普通的平面掃描或相機拍照相比，三維掃描儀準確、快速，并有多角度、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采集到計算機內。韓博說，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打印技術是文物數據采集和修復的新手段，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，能夠將采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打印技術至今，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，致力于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、三維打印、虛擬修復和復仿制，并獲取了四臂觀音、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。

　　

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　　“三維測繪技術已經普遍應用在各個行業了，在文物和文化遺產保護行業，現狀是不斷創新，采用新的設備與技術來采集數據，各省的應用程度不一�，F在的考古發掘現場均已用上了三維掃描測繪技術，全部完整立體地記錄工作全過程。”

　　

　　陜西省文物保護研究院前副院長、陜西文物傳媒與科技勘探中心主任王保平告訴記者：“三維掃描測繪技術，一是能夠真實地記錄文物信息，建立文物的數字檔案，用數字記錄文物的變化；二是運用數字手段，也就是虛擬現實技術，再現歷史上的各類建筑和文物，依據相關資料，對其進行復原和呈現。”

　　

　　“我更看重虛擬現實技術，它也是一種保護、展示、弘揚中華傳統文化的手段，確實好！它不僅可360°旋轉，還能720°旋轉，左右旋轉一圈，上下旋轉一圈，720°就能采集文物的相關信息，利用這些數據三維建模，做出一個可以720°旋轉的數字文物來，包括器物的里里外外。”王保平告訴記者，幾年前，他對法門寺景區、秦公一號大墓和新疆北庭古城遺址區都進行過高空多角度測量，效果很好。近幾年，在國家文物局和陜西省文物局的主持下，陜西省對10座博物館運用這項技術建成了 “智慧博物館”。

　　

　　“三維掃描測繪技術能夠準確地記錄文物的信息，在文化遺產的保護和展示領域將發揮很好作用，在文物考古和保護修復領域應用前景廣闊，未來將發揮巨大的作用。”

　　

　　王保平認為，歐美國家地面上的石質建筑較多，中國的大遺址、大型宮殿、宗廟、禮制建筑均為土木結構，大都被埋在土里，就關中地區的地層而言，史前時期的遺址被埋2米多深、西周的1.8米以下，漢代的1.5米以下。發掘出來的宮殿遺址土木結構都腐朽了。通過鉆探發掘，建筑遺址的布局模規出來后，能通過數字手段把它們復原和呈現出來。他認為，關中地區咸陽塬上有9座漢代帝王陵墓，大量的禮制建筑在地下埋著，探明的遺址不一定都需要發掘，可以用數字手段把它們復原出來，進行展示。

　　

　　此外，近年來越來越多的數字化技術應用到博物館中，如故宮博物院與日本凸版印刷株式會社合作的 “數字故宮”項目、浙江大學開發的敦煌石窟虛擬漫游與壁畫復原系統、秦兵馬俑博物館與西安四維航測遙感中心合作的“秦俑博物館二號坑遺址三維數字建模”項目等。這些項目的共同之處在于它們都使用了三維數字技術。