周璐

摘 要：為實(shí)現(xiàn)文物價(jià)值的廣泛傳播，促進(jìn)文物活化利用，博物館需對(duì)一些具有重要價(jià)值的文物進(jìn)行仿制。文章以南京博物院館藏草鞋山遺址出土玉琮的仿制為例，對(duì)三維掃描打印技術(shù)在玉器文物仿制中的應(yīng)用進(jìn)行相關(guān)討論，實(shí)踐證明，三維掃描打印技術(shù)結(jié)合瓷器類文物修復(fù)技術(shù)應(yīng)用于玉器文物的仿制工作是切實(shí)可行的。三維掃描打印技術(shù)極大地簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)用相近玉料直接雕刻加工或是用有機(jī)合成法、人工合成法仿造古玉的流程，打印好的文物模型紋飾清晰、精準(zhǔn)度高，經(jīng)隨色仿古后可達(dá)較好的展陳效果，為文物的仿制工作積累了經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：三維掃描打?。挥衿魑奈?；仿制

DOI：10.20005/j.cnki.issn.1674-8697.2024.02.009

文物仿制是博物館的基礎(chǔ)性工作之一。“仿制”在《辭?！分械亩x同“仿造”，意指模仿一定的式樣制造。博物館有關(guān)文物的仿制工作多是為了滿足展陳需求以確保主題的完整性，其最終目的不僅是為了實(shí)現(xiàn)文物價(jià)值的再利用，更是為保障博物館直觀教育活動(dòng)的有序開(kāi)展。近年來(lái)，博物館事業(yè)蓬勃發(fā)展，對(duì)展陳的文物藏品需求量顯著增多，而早期考古出土文物多歸屬于省、市級(jí)博物館，隨著各縣、區(qū)級(jí)博物館的發(fā)展，展陳文物的短缺情況日益突出。此外，各單位在社會(huì)教育活動(dòng)及文創(chuàng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，基于文物保護(hù)的目的以及文物安全的考慮，也需要一定的文物仿制件。如本文討論的蘇州草鞋山考古遺址公園，原出土文物與遺址公園的展示匹配度較高，是遺址價(jià)值展示的重要物證，因此，須進(jìn)行文物仿制工作以完善展陳主題。

此次經(jīng)國(guó)家文物局批復(fù)同意，蘇州工業(yè)園區(qū)管委會(huì)在草鞋山遺址打造了“行走在遺址間”的主題展廳，而南京博物院恰好藏有一件草鞋山遺址出土的具有代表性的精品文物—玉琮。為了更好地展示、宣傳草鞋山文化，同時(shí)考慮到文物安全，南京博物院決定采用三維掃描打印技術(shù)結(jié)合瓷器類文物修復(fù)工藝對(duì)該件玉琮進(jìn)行仿制，確保向公眾呈現(xiàn)草鞋山遺址文化的最佳效果，充分發(fā)揮其社會(huì)教育功能。

1 三維掃描打印技術(shù)在博物館工作中的應(yīng)用

三維掃描打印技術(shù)已普遍應(yīng)用于博物館館藏文物保護(hù)的實(shí)際工作中，主要體現(xiàn)在青銅、陶瓷、壁畫(huà)、建筑等多個(gè)領(lǐng)域。故宮博物院、北京師范大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院、文化遺產(chǎn)數(shù)字化保護(hù)與虛擬現(xiàn)實(shí)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室分別以文物仿制、文物碎片拼接和殘缺文物修復(fù)三個(gè)典型應(yīng)用為例，共同探討了三維打印技術(shù)在文物保護(hù)領(lǐng)域應(yīng)用中涉及的技術(shù)和方法①。中國(guó)國(guó)家博物館以館藏鎏金銅觀音造像、戰(zhàn)國(guó)雙獸首三輪盤的仿制為例，通過(guò)比較法與復(fù)原實(shí)驗(yàn)的方法，摸索出3D數(shù)據(jù)采集、3D模型制作、3D打印、傳統(tǒng)隨色等一整套完整的工序，在金屬文物傳統(tǒng)復(fù)制工藝中成功地融入了3D打印技術(shù)，解決了直接采用傳統(tǒng)翻模鑄造工藝進(jìn)行文物復(fù)制的難題②。上海博物館文物保護(hù)科技中心運(yùn)用比較法與復(fù)原實(shí)驗(yàn)的方法，將3D打印技術(shù)融合到上海崧澤遺址博物館館藏灰陶鏤空陶豆的復(fù)制工作中，對(duì)傳統(tǒng)接觸式采集、復(fù)制文物信息可能帶來(lái)的二次損害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了有效避免③。上海博物館文物修復(fù)研究室采用帶有非接觸式掃描特點(diǎn)的3D打印技術(shù)復(fù)制了一件帶蓋黑陶罐，并提出3D打印技術(shù)能以其與傳統(tǒng)修復(fù)手法相比之下的無(wú)損、快速、精確等特點(diǎn)，在文物修復(fù)中發(fā)揮作用④。通過(guò)三維掃描打印技術(shù)在博物館領(lǐng)域的有效應(yīng)用，提高文物復(fù)制、仿制效率的同時(shí)增強(qiáng)對(duì)文物的安全保護(hù)意識(shí)。

2 館藏玉器文物的仿制

南京博物院館藏草鞋山遺址出土的玉琮是良渚古城遺產(chǎn)價(jià)值的重要承載要素，屬一級(jí)文物。該件玉琮呈中空矮方狀體，器表以四角（均大于90°）為中線，依照紋飾分上、下兩節(jié)，每節(jié)由羽冠及神人獸面紋組成。羽冠陰刻平行直線，重圈為眼，嘴部呈長(zhǎng)方形，刻螺旋紋，面紋皆刻繁密的卷云紋作地紋，紋飾繁縟，雕琢精細(xì)（圖1）。

基于我國(guó)文物保護(hù)條例，《中華人民共和國(guó)文物保護(hù)法》第四章“館藏文物”第四十六條規(guī)定：“復(fù)制、拍攝、拓印館藏文物，不得對(duì)館藏文物造成損害。”此次仿制工作以“非接觸文物本體”為主要核心，在充分保障文物安全的大前提下最大限度真實(shí)、精確地反映文物的形貌特征。采用以“非接觸式”獲取信息為特點(diǎn)的三維掃描技術(shù)對(duì)此件玉琮進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，在完成三維建模后等比例縮放，選用光敏樹(shù)脂材料打印成型，最后結(jié)合瓷器類文物修復(fù)的傳統(tǒng)技法，在打印好的模型上隨色、仿古，務(wù)求精準(zhǔn)再現(xiàn)玉器文物特征的同時(shí)，做到尺寸、重量、材質(zhì)等與原件存在區(qū)別。館藏玉器文物的仿制技術(shù)路線如圖2所示。

2.1 數(shù)據(jù)采集

為使采集的數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)，能全方位、真實(shí)地反映文物細(xì)節(jié)，選擇手持式三維激光掃描儀和高精度攝影來(lái)完成玉器文物的數(shù)據(jù)采集工作。相較于常規(guī)的三維激光掃描儀，手持式三維激光掃描儀的優(yōu)勢(shì)在于：第一，采集數(shù)據(jù)時(shí)無(wú)需對(duì)文物做噴粉處理，點(diǎn)云數(shù)據(jù)通過(guò)激光反射點(diǎn)獲取，三維掃描過(guò)程始終與文物保持約1m的距離，可避免外來(lái)物質(zhì)對(duì)文物可能造成的損傷，最大限度確保文物安全；第二，掃描范圍最大可達(dá)550mm×600mm，且每秒可獲得90萬(wàn)個(gè)點(diǎn)數(shù)，能夠快速捕捉文物信息；第三，采用“26+14+1”條激光束組合并集成數(shù)據(jù)模塊，即26條交叉激光束快速掃描文物整體，14條平行激光束掃描細(xì)部特征，1條單線激光束掃描深孔及死角，分辨率及數(shù)據(jù)精度均可達(dá)0.01mm，且重復(fù)精度穩(wěn)定，可準(zhǔn)確還原文物細(xì)節(jié)；第四，可在電腦上實(shí)時(shí)查看正在執(zhí)行以及還需執(zhí)行的操作，隨時(shí)對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改。

2.2 三維建模

采集的文物數(shù)據(jù)完成初步三維建模后，還需通過(guò)Geomagic studio、Auto CAD等計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行三維重建。三維重建包括獲取數(shù)據(jù)、點(diǎn)云處理、數(shù)據(jù)配準(zhǔn)、合并和網(wǎng)格封裝重建等主要步驟，由于受到外部噪聲的影響，獲取的數(shù)據(jù)同時(shí)包括掃描對(duì)象以及掃描對(duì)象以外的數(shù)據(jù)，掃描獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)通常存在重疊、多余、缺失、干擾等問(wèn)題⑤，需進(jìn)行去噪、修復(fù)、光滑、補(bǔ)洞、整合等處理。為了能夠更加準(zhǔn)確地建立文物模型，將處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)，反復(fù)校對(duì)整體造型、局部細(xì)節(jié)后等比例放大，隨即將數(shù)據(jù)發(fā)送給三維打印設(shè)備，生成文物的三維模型。

2.3 模型打印

此次三維打印工作采用最早發(fā)展起來(lái)的快速成型技術(shù)—光固化成型工藝（SLA），其基本原理主要是利用光敏樹(shù)脂在特定波長(zhǎng)（250～400nm）的紫外線照射下，能夠發(fā)生聚合反應(yīng)并固化。三維打印工作是由從點(diǎn)到線依次固化而成的層截面，反復(fù)累積重疊完成的實(shí)體繪制⑥。三維實(shí)體打印完成后，還須進(jìn)行靜置、強(qiáng)制固化、去粉、包覆等后續(xù)處理措施，以加強(qiáng)模具成型強(qiáng)度以及延長(zhǎng)模具的保存時(shí)效⑦。依據(jù)確定好的模型參數(shù)有序地進(jìn)行三維打印，可得到高精度的文物仿制品模型。

鑒于此次玉器文物仿制主要是用于博物館展陳，完善“行走在遺址間”主題展廳，實(shí)現(xiàn)歷史文化信息的有效傳遞，同時(shí)考慮到仿制有別于復(fù)制，以及文物本體顏色是較淡的米黃色，因此打印材料選用白色光敏樹(shù)脂最適宜。該材料不僅表面光滑、精度高，具有防水、防濕的特性，且易于精加工及隨色、仿古等后處理工藝。由于光敏樹(shù)脂質(zhì)量較輕且文物體積較小，考慮到長(zhǎng)期展陳可能出現(xiàn)的問(wèn)題，故選擇實(shí)心打印。此外，隨色仿古工藝中用到的有機(jī)溶劑與礦物顏料混合后，雖薄但仍有一定厚度，為了更好地呈現(xiàn)玉器文物的特有質(zhì)感，需反復(fù)疊加不同顏色。因此，建模時(shí)在原有參數(shù)的基礎(chǔ)上，將該件文物的陰刻紋樣加深1mm，以便最終獲得更好的仿制效果。

2.4 隨色仿古

玉器，本質(zhì)上屬于石質(zhì)，有其特殊的顏色、光澤。此次仿制的玉琮為草鞋山遺址出土，由于長(zhǎng)期的埋藏，玉質(zhì)較疏松的部位或是裂綹、傷殘磕碰處受到土壤中有機(jī)物、微生物等侵蝕，形成顏色深淺不一、分布不勻的沁色，增加了仿制工作的難度。為完整、詳細(xì)地還原玉器文物攜帶的歷史信息，盡可能提高仿真度，隨色仿古時(shí)，需解決以下難點(diǎn)：第一，選用具有一定優(yōu)越性的白色光敏樹(shù)脂進(jìn)行打印，獲得的文物模型表面較為光滑致密，隨色仿古時(shí)如何增強(qiáng)顏料的附著力；第二，玉器文物攜帶的自然沁色，其層次有疏有密，顏色錯(cuò)綜復(fù)雜且濃淡有別，如何在隨色仿古時(shí)以微小的色差變化表現(xiàn)出自然的過(guò)渡性；第三，如何避免仿制的顏色浮于模型表面，體現(xiàn)玉器文物所特有的溫潤(rùn)質(zhì)感。

采用瓷器類文物修復(fù)工藝對(duì)該件玉琮模型進(jìn)行隨色仿古。首先，為增強(qiáng)顏料在文物模型表面的附著力，同時(shí)又不破壞打印好的紋飾，可先用較細(xì)的砂紙打磨模型表面使其略有粗糙感，以增加模型表面與顏料的黏合度。再取釉料、稀釋劑以及顏色相近的礦物顏料，依據(jù)原有玉色混合后，用較大筆刷反復(fù)涂刷以增加整體通透感。其次，依據(jù)文物表面色斑的分布特點(diǎn)以及沁色的過(guò)渡規(guī)律，選用著色均勻、顯色穩(wěn)定的礦物顏料，采用挫、拍、揉、掃、跺、擦、點(diǎn)、涂等技法由淺入深、由輕到重層層疊加，深入細(xì)致地刻畫(huà)紋理，使其表現(xiàn)出豐富逼真的色彩關(guān)系，呈現(xiàn)出較強(qiáng)的立體質(zhì)感。對(duì)于陰刻紋樣的還原，則選用極細(xì)勾線筆蘸取顏料進(jìn)行勾勒補(bǔ)充。最后，采用噴涂法對(duì)仿制好的文物模型進(jìn)行整體加固，適當(dāng)提高釉料占比以增加濃稠感，反復(fù)噴涂直至顏色完全融入其中，固化后，用白色麂皮布進(jìn)行整體拋光，還原玉器文物特有的溫潤(rùn)質(zhì)感（圖3）。

3 文物仿制在博物館展陳中的作用與意義

從此次為滿足蘇州草鞋山考古遺址公園展陳需求而仿制的玉器文物來(lái)看，隨著博物館展陳需求的日益增多，在不久的將來(lái)，也許會(huì)有更多的遺址公園或博物館需要制作仿制品來(lái)補(bǔ)充、完善展示鏈。筆者認(rèn)為，這類仿制品不是在“造假”，而是為了更好地展現(xiàn)古代社會(huì)文化遺跡，具有“以文補(bǔ)文”⑧的作用，在書(shū)本上讀歷史是歷史，而現(xiàn)如今在遺址現(xiàn)場(chǎng)或博物館觀展也是讀歷史。因此，筆者提出仿制文物具有滿足陳列需求和補(bǔ)充展示內(nèi)容兩點(diǎn)新作用與意義。

首先，滿足陳列需求。文物最重要的作用與意義是向公眾展示它自身所攜帶的歷史信息，便于公眾解讀歷史。目前，我國(guó)正在全面推進(jìn)文化建設(shè)，在城市中以考古遺址或遺跡為點(diǎn)開(kāi)展遺址公園的建設(shè)，遺址公園的文化內(nèi)涵除起到傳承文化保護(hù)、承擔(dān)社會(huì)教育責(zé)任的基礎(chǔ)性作用外，更能培養(yǎng)公眾積極健康的心態(tài)、鼓勵(lì)公眾獲得知識(shí)、引導(dǎo)公眾分享文化遺產(chǎn)保護(hù)成果。在這類遺址公園中建設(shè)展廳或小型博物館，能夠更好地闡釋遺址所揭示的人類文化發(fā)展史，正如蘇州建設(shè)的草鞋山遺址博物館，能夠反映文化內(nèi)涵且具有重要價(jià)值的精品文物歸屬于更高級(jí)別的博物館貯藏，考慮到借展手續(xù)煩瑣、文物安全等問(wèn)題，就需要借助文物仿制手段以滿足陳列需求。

其次，補(bǔ)充展示內(nèi)容。近年來(lái)，博物館“游”的火熱，帶動(dòng)了一批遺址類城市公園、城墻公眾活動(dòng)區(qū)域的發(fā)展，而這類遺址是城市發(fā)展中重要的遺跡遺物，對(duì)書(shū)寫城市文化具有重要意義，須予以高度重視。有關(guān)這類遺址公園的開(kāi)拓和發(fā)展，需要注入與之匹配的文化內(nèi)涵，不僅要有相應(yīng)的陳列展覽，而且要有內(nèi)容與文化的輸出，仿制文物就在其中充當(dāng)了尤為重要的補(bǔ)充角色。正如蘇州草鞋山這類遺址公園，從建設(shè)之初便規(guī)劃展覽展示與草鞋山遺址相關(guān)的重要出土文物，仿制文物不僅能夠提升、完善遺址公園的展示內(nèi)容，更是豐富了新石器時(shí)期先民在草鞋山的生活狀態(tài)。

4 結(jié)語(yǔ)

筆者有幸對(duì)南京博物院館藏草鞋山遺址出土的玉器文物進(jìn)行仿制，通過(guò)零接觸式三維掃描技術(shù)獲取文物信息，經(jīng)專業(yè)軟件處理數(shù)據(jù)建立三維模型，用光敏樹(shù)脂打印以獲得文物模型，采用瓷器類文物的修復(fù)工藝還原整體顏色、質(zhì)感，并妥善處理采集的文物信息。制作完成后的仿制品，在質(zhì)地、尺寸等方面均與文物原件嚴(yán)格區(qū)分，但在外觀上達(dá)到了“遠(yuǎn)觀一致、近看有別”的效果，能夠滿足博物館陳列展覽的需求。與此同時(shí)，三維掃描打印技術(shù)雖以高效、精準(zhǔn)、無(wú)損害等幾大優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用于文物復(fù)制、仿制以及修復(fù)領(lǐng)域，但還原文物上的精細(xì)紋飾仍有欠缺。因此，在三維掃描打印等現(xiàn)代新技術(shù)快速發(fā)展的今天，仍需不斷探索、完善傳統(tǒng)工藝，二者互補(bǔ)共存、互為驅(qū)動(dòng)，更加有效地服務(wù)于博物館事業(yè)。

中國(guó)博物館行業(yè)發(fā)展至今，在文物仿制技術(shù)成熟的基礎(chǔ)上，我們對(duì)“文物仿制”有了更新的認(rèn)識(shí)，它不僅是博物館、遺址公園陳列展覽中的輔助手段，便于公眾參觀、了解其文化內(nèi)涵，同時(shí)也是文物資源與使用的“替補(bǔ)”，能夠切實(shí)解決文物資源歸屬矛盾與使用手續(xù)煩瑣、文物安全得不到保障等問(wèn)題。對(duì)文物仿制品我們應(yīng)予以正確認(rèn)識(shí)，文物仿制不是造假，它是替代、補(bǔ)充展陳中重要文物的“替補(bǔ)”，能夠起到替代文物原件幫助展覽闡釋的作用，因此，對(duì)于博物館所需的這類仿制品，我們要提出更高的要求。在滿足博物館展陳需求的基礎(chǔ)上，運(yùn)用現(xiàn)有的技術(shù)手段最大限度地還原文物細(xì)節(jié)、文物狀貌，使公眾獲得最好的參觀體驗(yàn)。同時(shí)，我們也要遵循文物仿制品的使用規(guī)范，在展陳中明確使用其為仿制品的永久性標(biāo)識(shí)，充分尊重文物原件的完整性。

注釋

①史寧昌，曲亮，高飛，等.三維打印技術(shù)在文物修復(fù)保護(hù)中的應(yīng)用[J].博物院，2017（4）：131-136.

②張鵬宇.3D打印技術(shù)在金屬文物復(fù)制中的應(yīng)用：以中國(guó)國(guó)家博物館館藏鎏金銅觀音造像、雙獸首三輪盤的仿制為例[J].博物院，2021（4）：123-127.

③卜衛(wèi)民.3D打印技術(shù)在古代早期陶器復(fù)制中的應(yīng)用[J].工業(yè)設(shè)計(jì)，2018（5）：128-130.

④楊蘊(yùn).淺談3D打印技術(shù)在陶瓷類文物修復(fù)和復(fù)制中的應(yīng)用[J].文物保護(hù)與考古科學(xué)，2015（2）：110-113.

⑤李英，孫茂銀，吳健，等.數(shù)字化復(fù)合3D打印技術(shù)在文物領(lǐng)域的研究及應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)時(shí)代，2021（10）：58-60.

⑥孔祥忠.SLA光固化3D打印成型技術(shù)研究[J].中國(guó)設(shè)備工程，2021（11）：207-208.

⑦R.J.Valkenburg，A.M.Mclvor.Accurate 3D Measurement Using A Structured Light System[J].Image and Vision Computing，1998（2）：99-110.

⑧成仲旭，吳海濤.博物館的文物復(fù)制[J].中國(guó)博物館，1993（2）：59-62.