中學(xué)生3D“打印”出故宮青銅器

牛偉坤

多年前，還在上小學(xué)的劉思伯，在大好的課余時(shí)間里，不情不愿地為了升學(xué)奔赴在學(xué)習(xí)速寫的路上，一學(xué)就是六七年。那時(shí)的他，無論如何也想不到，這一勉強(qiáng)被逼出來的愛好，在遇上3D打印的那一刻起，居然對他煥發(fā)出了新的誘惑力。“多虧了當(dāng)年的繪畫基礎(chǔ)，學(xué)起3D打印來才能那么快上手?！苯?，這個(gè)癡迷于3D打印的小伙子，憑借“3D打印技術(shù)復(fù)制故宮青銅器的應(yīng)用研究”項(xiàng)目，拿下了2015年北京市中小學(xué)生社會大課堂一等獎。

3D打印課上“修身養(yǎng)性”

在進(jìn)入高中之前，劉思伯就聽說過3D打印，而那時(shí)他對3D打印的興趣與技術(shù)本身無關(guān)?！爸霸谛侣勆下犝f過3D打印有多神奇，打印出來的槍啊、汽車啊多么多么逼真，我們男孩子嘛，對槍械、汽車之類的總會比較感興趣?！?/p>

2014年9月，北京市第六十五中學(xué)作為東城區(qū)3D打印課程的試點(diǎn)校，首次為學(xué)生開設(shè)了3D打印選修課程。當(dāng)時(shí)剛上高一的劉思伯，聽說這個(gè)消息后興奮不已，“這么好玩，那我一定得報(bào)名啊”。由此，他成了該課程的首批學(xué)生。在學(xué)習(xí)了一年多之后，劉思伯并沒有機(jī)會像最初設(shè)想的那樣，去造把手槍、裝輛汽車。但他還是由衷地感嘆，3D打印課程讓“自己終于有了用武之地”。

原來，愛鬧騰的劉思伯，一向喜愛幾何，對于圖像以及立體的東西也比較敏感。不過，在劉思伯看來，這3D打印并不只是簡單地將建模軟件上的三維圖像用機(jī)器打印出來，要學(xué)好還真需要點(diǎn)兒自己的想法，不僅要把握好物體的正視圖、側(cè)視圖、俯視圖的關(guān)系，還得在頭腦中將其預(yù)先勾勒建模，“這對邏輯思維和抽象思維都是一種考驗(yàn)和鍛煉”。

要說起來，這鬧騰孩子平時(shí)可沒少讓老師們操心，從班主任到年級組長，很少有人能拿他有什么辦法。而就是這樣一個(gè)喜歡上躥下跳的男孩子，在進(jìn)了3D打印的課堂之后，卻能老老實(shí)實(shí)地在建模軟件跟前，一琢磨就是好幾個(gè)小時(shí)。連劉思伯自己也打趣自己，這3D打印課程的“修身養(yǎng)性”效果明顯，“就說背書吧，之前別說坐10分鐘了，我連1分鐘都坐不了。學(xué)習(xí)英語，都是快速記憶，應(yīng)付了事，考完就忘，根本不往心里去。但是現(xiàn)在我自己不僅能背，背完了單詞還愿意再寫寫鞏固記憶，耐心好得不是一點(diǎn)半點(diǎn)?！?/p>

課題研究瞄上青銅復(fù)制

上學(xué)期開始，第六十五中學(xué)與故宮博物院合作，共同進(jìn)行“3D打印技術(shù)與文物修復(fù)”的研究課題。作為成員之一，劉思伯在青銅器館溜達(dá)了好大一圈，始終沒法決定該以什么器物作為自己的研究對象：青銅盤子？造型太過普通，呈現(xiàn)效果堪憂;大鼎？效果出來了，可是花紋太多，難度又太大。左右權(quán)衡之后，劉思伯最終選擇了一個(gè)名為“小臣缶方鼎”的青銅器。

如今，說起這鼎的各種屬性來，劉思伯也是頭頭是道：高29.6厘米，口徑22.5×17厘米，重6.18公斤。方唇，二直耳，長方形腹，四柱足。器壁四角及正中均起棱脊，口沿下飾有夔紋，腹部飾有獸面紋—器型工整，難度不至于過大;兩種典型紋飾，又不失時(shí)代代表性。

確定了研究對象，劉思伯便開始做起了故宮博物院的“鐵粉兒”。每逢周末有空，他便顛顛兒地跑到青銅器館里，趴在小臣缶方鼎跟前，一盯就是一兩個(gè)小時(shí)?！斑@一個(gè)學(xué)期把之前十幾年沒去的故宮全部都補(bǔ)上了！”劉思伯笑言。正是在與方鼎的隔玻璃相望中，劉思伯進(jìn)一步意識到了自己之前的速寫基礎(chǔ)有多么重要。

原來，在3D打印過程中，重要的一步就是通過采集數(shù)據(jù)來完成三維視圖的構(gòu)建，其準(zhǔn)確性和構(gòu)圖比例直接影響到后續(xù)的三維建模。面對著故宮的寶貝，劉思伯不可能將方鼎搬到自己跟前，上上下下、里里外外地看個(gè)明明白白，只能憑借著此前學(xué)繪畫時(shí)的基本功，從方鼎的造型，大的棱角、凸起入手，確定好方鼎各部分比例，再過渡到細(xì)節(jié)、紋飾、曲線、弧度……在一次次前往故宮的奔波中，劉思伯也同步在電腦上補(bǔ)充和調(diào)整著各種細(xì)節(jié)。

其中，最讓劉思伯苦不堪言的就要數(shù)小臣缶方鼎上面的夔紋和獸面紋了。方鼎上的紋飾本身就繁復(fù)，按比例縮小之后，紋飾的弧度和曲線也相應(yīng)縮小。而要知道，畫面上曲線弧度的精準(zhǔn)性，靠的就是多個(gè)點(diǎn)的位置。要在那么小的空間內(nèi)，找好各個(gè)點(diǎn)的位置，著實(shí)不是件容易事。在劉思伯的手下，不知道誕生過多少曲里拐彎的弧度。有時(shí)候，小半天才能搞定一條周長不到1厘米的小弧線，“真的會特別煩躁，但是確實(shí)磨練了我的耐心?！?/p>

有次在電腦上繪圖時(shí)，劉思伯發(fā)現(xiàn)，無論怎么嘗試，他始終沒有辦法讓方鼎兩側(cè)的夔紋和獸面紋做到完全一致。而這樣一來，就會導(dǎo)致復(fù)制的準(zhǔn)確度大幅下降。百般沮喪的劉思伯找到了講授《三維設(shè)計(jì)與3D打印課程》的李巖老師，向他求助，李老師立馬為劉思伯支了個(gè)妙招。原來，在三維設(shè)計(jì)軟件中有一個(gè)鏡像的功能一直沒有被劉思伯發(fā)掘出來，這個(gè)功能可以將一側(cè)的設(shè)計(jì)線條整體復(fù)制到另外一側(cè);但是鏡像的參考線繪制必須精確，對于設(shè)計(jì)者的抽象思維要求較高，因此同樣需要反復(fù)嘗試。

身臨其境 學(xué)習(xí)歷史知識

對于劉思伯來說，周末泡在故宮，除了搞了個(gè)像樣的作品出來，自己的歷史知識還得到了“惡補(bǔ)”。在一個(gè)青銅器跟前站累了的時(shí)候，他就跟著各地的旅行團(tuán)溜達(dá)一圈，聽了滿耳朵的歷史課?！耙皇亲鲞@次研究，我還真不知道原來青銅器在歷史上還可以被拿來吃飯、喝酒，我以為他們只是做祭祀的禮儀器具?！甭犞犞?，劉思伯也慢慢琢磨出了些門道，盡管各式青銅器造型不同、大小各異，但是或多或少都與歷史上的“分封制度”有關(guān)。而這些從導(dǎo)游口中聽來的知識，在后來的歷史課本上也都或多或少得到了印證。

一次打印的成功，給了劉思伯不少信心，也讓他更加堅(jiān)信3D打印技術(shù)在文物領(lǐng)域的應(yīng)用前景?！袄纾恍┮姿榛蝮w型較大、不方便展示的文物，就可以使用3D打印技術(shù)。這樣一來，既防止了文物的損壞，又方便大家多角度地觀看和了解文物。”

（本文轉(zhuǎn)自《北京晚報(bào)》）