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2022-02-20
知·识丨石犀的虚拟修复——数字化解读文物
当信息时代的先进计算机技术,与重达8.5吨的石质文物相结合,人力不能触及的区域被打开,视线不能穿透的厚重被揭秘,突破时空的壁垒,历史得以数字化再现,文化得以信息化传承——成都博物馆石犀虚拟修复项目的顺利完成,为下一步的文物修复、保护乃至研究、应用工作打下了坚实的基础。
PART 1
石兽现世
1973年成都电信大楼破土动工,发现一只动物形状的大石块,初步确定是一件红砂岩雕刻的石兽,因文物埋的太深、东西太重,考虑到建设工期紧,挖掘技术不到位,因此文物部门建议就地回填,这只石兽也因此再次沉睡地下。2012年12月,在阴暗潮湿的地下埋藏了近两千多年的石犀终于在四川大剧院修建过程中得以重见天日,经专家确定为先秦时期石犀造型。
石犀长3.3米,宽2.1米,高1.7米,重约8.5吨,形状似犀,整体雕刻风格粗犷古朴,作站立状,躯干丰满壮实,四肢粗短,下颌及前肢躯干雕刻卷云纹,是迄今发现的我国同时期最大的圆雕石刻。
石犀 战国 成都博物馆藏
《蜀王本纪》中记载:“江水为害,蜀守李冰作石犀五枚,二枚在府中,一枚在市桥下,二枚在水中,以厌(压)水精;因曰犀牛里。”
作为成都博物馆的镇馆之宝,石犀不仅与《蜀王本纪》有关石犀的记载相互映证,也与《华阳国志》有关秦在成都大城“营广府舍”的记载吻合。它从侧面映证了成都城址中心连续存在2300多年而无变化,阐述了天府之国文化的延续性与稳定性,具有极高的考古和艺术研究价值。
PART 2
工作概况
出土之时,石犀本体存在着机械损伤、表面裂隙、表面风化、粉化、盐分析出、生物病害、人为损伤等多种病害。2013年1月,石犀经过预加固和预包装后,搬运至成都文物考古研究院文物保护修复中心进行保护修复工作,文物保护专业团队经过反复科学论证后开启对出土石犀的保护工作,主要是使用机械及化学方法进行表面清理,使用脱盐纸浆进行脱盐,针对风化、粉化病害部位进行渗透加固处理,并对局部进行有依据的修补等工作。
具有重要文化价值和极具观赏性的石犀,出土后不久就被列为成都博物馆新馆“花重锦官城·成都历史文化陈列”重点展品,它将回到“生活”千年的天府广场,向今天的观众讲述两千多年前的成都故事。
石犀出土现场
石犀左侧清理前
然而两千年积疾已久,石犀身上的病害情况不容乐观。一个棘手的难题摆在了成都博物馆面前:石犀体量巨大,表面残损部位较多,且关于石犀的现存资料记载较少,也没有同时期类似的文物相比对,在历史资料缺失的情况下,仅通过传统保护修复文物的方式,难以满足实施有效保护研究的要求。
PART 3
科技助力
随着近年来技术的发展,数字化技术在文物保护领域已经有了广泛的应用,尤其在我国西南、西北地区,这里有着众多石窟、碑、佛造像等石质文物,因在室外常年受自然、人为因素等影响,使文物信息大量缺失,对文物研究及欣赏有很大影响。通过数字化虚拟修复技术可以精细而真实地记录文物的纹理和状态,有效地解决了这一难题。此次石犀的修复同样采用了数字化虚拟修复技术,能更加精确的探知石犀本体病害数据,并且能有效减少实际修复过程中主观因素的影响。
2018年,成都博物馆同北京国文琰文物保护发展有限公司(以下简称国文琰公司)促成合作,双方成立专项小组,共同开展了为期两年的石犀数字化研究项目。为更好的完成工作,国文琰公司首先将测量臂、激光发射器等大型仪器从北京运送到成都博物馆,为了最大程度的保证观众的游览参观,工作人员选择在每天闭馆后再入馆对石犀进行勘察等工作。
PART 4
文物信息采集
此次工作分为两大部分逐步实施:第一部分是文物信息采集,采用了无损检测技术全面获取文物本体信息。
工作前期专项小组对文物保存环境、制作工艺和材料、表面可见的病害三方面进行了详细的梳理和分析。接着使用关节臂对石犀进行了三维激光扫描,全面记录了文物形状、尺寸、空间等信息。
石犀彩色三角网模型图
在现场勘察基础上,再结合模型的曲率计算结果,分析了石犀主要的剥落、缺失、刻划、裂隙和孔洞状风化五类病害,将三维扫描信息结合病害分析,最终以三维模型的形式有效、准确的绘制了石犀病害图。
石犀病害三维绘制
PART 5
虚拟修复
第一部分的研究完成了对石犀隐形、弱性的内部信息的采集,也给第二部分研究——预防性保护和虚拟修复工作打下了基础。虚拟修复是此次项目的重点。它能最大限度地修复文物缺失信息,使文物重现昔日风采,突破空间与时间的限制展示修复后的文物原貌,为实际修复提供参考,为展示利用提供素材。
石犀的身体有多处磨损缺失,但既无相关资料佐证,也无法通过已知信息对缺失部分进行判断。工作人员在虚拟环境中,根据轴心对称性、连贯性等规律,结合不同病害参照现存部分对残损花纹、足部纹理及头部等严重缺失部分进行补全。此外,通过曲率分析研究,对石犀身上存在的浅表性裂隙、孔洞状风化等病害进行了提取和统计。
非轴心对称
石犀缺失病害补配修复
剥落病害修复
石犀病害曲率分析
此次虚拟修复,不仅完成了足底缺失部分补配、孔洞与小裂隙表面平滑修复、刻划与裂隙填补修复、大面积剥落抬升修复、缺失病害对称性补配修复、卷云纹饰修复、彩色纹理修复、网格优化修复,既尽可能地清除了近现代期间人为破坏及自然破坏痕迹,又尽量保留早期历史残损痕迹。其中部分工作虽借助电脑技术可以自动修复,可是为了保证修复的真实性和完整性,避免出现“张冠李戴”的情形,仍然采用了手动虚拟修复。
PART 6
数字化利用
石犀体型庞大,根据三维扫描修复前后模型进行等比例缩小,便可3D打印实体模型,通过实体和虚拟信息化修复互相印证,提升虚拟修复结果的准确性,不断指导改善虚拟修复成果。
此外,借助此次数字化采集,我们得以精确获得石犀的尺寸,通过黄金分割-斐波那契螺旋线对比分析发现,石犀建造外观恰恰符合黄金分割定律。看似朴拙的卷云纹以线、面结合的方式增强了立体感,在艺术创造和美学上更加生动活泼。
在石犀的研究和保护规划里,数字化模型的建立是基础性工程。它为后续石犀本体修复提供了参考性意见,也通过数字化技术让石犀活了起来。其三维模型成果已应用于成都博物馆的文创、教育、宣传、展览等方面,同时也将突破地域局限,作为馆际交流的资料,拓展石犀以及成都博物馆的影响力。
PART 7
意义深远
文物保护是一个综合性很强、交叉学科复杂的领域。充分利用现代科技、勇于开拓、求新求精则是新时代文博工作者最积极的工作态度。历时近十年对石犀的数字化与虚拟修复工作,在理论上构建出了接近原状文物的“完整状态”,对石犀的修复提供了依据和参考意见,成为文博领域数字化创新的成功案例。
2022年国际博物馆日的主题是“博物馆的力量”,“数字化与可及性创新的力量”是这个主题的三大重要专题之一。在此,我们希望能借助成都博物馆更多更新的文物保护与展示案例,与各位观众一起见证文博领域的新成就,深切体会您身边的博物馆力量。
2022年国际博物馆日主题海报