现代科学技术让沉睡千年的文物重生

2018-07-13 10:01作者: 中国青年报

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2000多年前与秦始皇一同葬入地下的铜车马,在今天最先进的三维数据技术支持下,活灵活现地“穿越”到人们面前。这是现代科学技术给沉睡千年的文物带来的重生。

日前,天津大学文化遗产?;び氪行畔⒓际跹芯恐行耐瓿闪宋厥蓟实哿甓磐德砭?ldquo;量体”的工作。通过51G的点云(点云即海量点数据的集合——记者注)数据量的搜集,电脑屏幕上,这个被称为“青铜之冠”的国宝级铜车马向现代人展示出秦代的精美工艺、绝妙设计,甚至马匹身上皮肤反射的色彩也与实物分毫不差。

该项目负责人、天津大学软件学院副教授韩冬说,这不仅能让普通人有机会看到“活”的文物,也为后续的考古研究、高精度复原与复制、数字内容开发、展览展示等提供所需的数据支撑。

秦始皇陵承载着丰富的历史信息和文化基因,具有丰厚的科学与文化底蕴,是历史留给中华民族的一笔宝贵文化财富。1978年在秦始皇陵西出土了两乘大型彩绘铜马车,按出土时的先后顺序编为一号车和二号车。铜车马结构完整、工艺精湛,逼真地再现了秦始皇御用马车的原貌,其中包含的信息资料和物化证据,对中国古代车马及相关文化的研究具有划时代的意义,被学界誉为“世界马车史上的里程碑”。

考古学家认为,二号车的尺寸是秦始皇御用车队真车的二分之一。它通长317厘米,通高106.2厘米,总重量1241公斤,其中金银饰件重量超14公斤,零部件达3000余个,采用铸造、镶嵌、焊接、子母扣连接、活铰连接等多种工艺组装而成,是我国考古史上截至目前出土的体型最大、结构最复杂、系驾关系最完整的古代车马。

从外观看,车盖以及车舆内外有精美的彩绘纹样。4匹铜马拉着车厢,御官俑双手执辔,跽坐于车前。车厢有可推拉车窗板和椭圆篷盖,有人认为,这有调节车内空气和降低气温的功能,因此推测其为“世界上最早的空调车”。

铜车马的神秘之处,在于当时如何拥有如此先进的制造工艺,这至今仍是难解之谜。事实上,出土时铜车马已部分被压碎,专家在修复中发现,其顶棚为一次性铸造而成,最薄的地方仅1毫米,最厚的地方也不过4毫米。这种一次性铜液浇筑技术在今天仍然是最先进的技术,而要模仿出与秦人在2000多年前制作出来的大小、厚薄完全一样的大型弧形青铜,却根本不可能。“铜车马身上有很多尚未破解之谜,我们通过技术更完整地将其还原出来,更便于日后研究。”天津大学文化遗产?;び氪行畔⒓际跹芯恐行闹魅握偶油蛩?。

2016年9月底,韩冬主持启动了与秦始皇帝陵博物院合作的《秦始皇帝陵出土二号青铜马车三维数据的采集与加工项目》,经过近1年的7轮现场采集工作,目前顺利完成并通过专家验收。

“为了充分?;の奈?,我们坚持最高精度、最小干预度、非接触的原则,采取分部采集、软件拼合的方法,保证数据的完整。”韩冬说,对一匹青铜马的数据采集,需花费数天时间。马的腹部、臀部、口腔、外鞅、引绳等处数据采集相当困难,而为了保证数据的全面性和完整性,连马蹄底部的数据也逐一做了采集。

团队采用三维激光扫描仪的当前最高精度(0.02毫米),测量二号铜车马表面大量点的信息,然后输出并存储为点云数据,将所有点云数据集合存储在一起,便能完整还原出整个青铜马车的原貌。

由于铜车马各个部分形态差异悬殊、单体体积庞大、重量大、局部细节复杂、连接处脆弱、金银处反光等特点,韩冬团队运用点云数据与贴图数据同步交错获取、外业采集与内业加工分阶段相互交叉的方式,对铜车马的部件逐一进行数据采集与加工工作。

然而在内业加工时,大量的数据导致工作站读取、存储过程极为耗时,计算运转负荷大,难以真正应用。团队经过反复测试后,在保证模型品质的前提下,将单个模型面数控制在百万级,顺利推动了模型配准、模型修补、模型优化、贴图选取、贴图校准、模型展UV并完成贴图。

不断进步的现代科学技术,正在给考古这门古老的学科带来新的生命,帮助人们更了解自己的历史和来路。

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