中學(xué)生3D“打印”出故宮青銅器

 

 

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(wú)論如何也想不到，這一勉強(qiáng)被逼出來(lái)的愛(ài)好，在遇上3D打印的那一刻起，居然對(duì)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(lái)才能那么快上手。”近日，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(huì)大課堂一等獎(jiǎng)。

 

3D打印課上“修身養(yǎng)性”

 

在進(jìn)入高中之前，劉思伯就聽(tīng)說(shuō)過(guò)3D打印，而那時(shí)他對(duì)于3D打印的興趣與技術(shù)本身無(wú)關(guān)。“之前在新聞上聽(tīng)說(shuō)過(guò)3D打印有多神奇，打印出來(lái)的槍啊、汽車啊多么多么逼真，我們男孩子嘛，對(duì)槍械、汽車之類的總會(huì)比較感興趣。”

 

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(kāi)設(shè)3D打印選修課程。當(dāng)時(shí)剛上高一的劉思伯，聽(tīng)說(shuō)這個(gè)消息后興奮不已，“這么好玩兒，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(méi)有機(jī)會(huì)像最初設(shè)想得那樣，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(lái)，愛(ài)鬧騰的劉思伯，一向喜愛(ài)幾何，對(duì)于圖像以及立體的東西也比較敏感。不過(guò)，在劉思伯看來(lái)，這3D打印并不只是簡(jiǎn)單地將建模軟件上的三維圖像用機(jī)器打印出來(lái)，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、俯視圖關(guān)系，還得在頭腦中預(yù)先勾勒建模，“對(duì)于邏輯思維和抽象思維都是一種考驗(yàn)和鍛煉。”

 

要說(shuō)起來(lái)，這鬧騰孩子平時(shí)可沒(méi)少讓老師們操心，從班主任到年級(jí)組長(zhǎng)，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(shuō)背書吧，之前別說(shuō)坐10分鐘了，我連一分鐘都背不了。學(xué)習(xí)英語(yǔ)，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，耐心好了不是一點(diǎn)兒半點(diǎn)兒。”

 

課題研究瞄上青銅修復(fù)

 

上學(xué)期開(kāi)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(méi)法決定該以什么器物作為自己的研究對(duì)象：青銅盤子？造型太過(guò)普通，呈現(xiàn)效果堪憂；大鼎？效果出來(lái)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(shuō)起這鼎的各種屬性來(lái)，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(zhǎng)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(guò)大；兩種典型紋飾，又不失時(shí)代代表性。

 

確定了研究對(duì)象，劉思伯便開(kāi)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)。“這一個(gè)學(xué)期把之前十幾年沒(méi)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(shí)到了自己之前的速寫基礎(chǔ)有多么重要。

 

原來(lái)，在3D打印過(guò)程中，重要的一步就是通過(guò)采集數(shù)據(jù)來(lái)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(duì)著故宮的寶貝，劉思伯不可能將方鼎搬到自己跟前兒，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(guò)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)不是件容易事兒。在劉思伯的手下，不知道誕生過(guò)多少曲里拐彎的弧度。有時(shí)候，小半天才能搞定一條周長(zhǎng)不到1厘米的小弧線，“真的會(huì)特別煩躁，但是確實(shí)磨練了我的耐心。”

 

有次在電腦上繪圖時(shí)，劉思伯發(fā)現(xiàn)，無(wú)論怎么嘗試，他始終沒(méi)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(lái)，就會(huì)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》的李巖老師求助，李老師立馬為劉思伯支了個(gè)妙招：原來(lái)，在三維設(shè)計(jì)軟件中有一個(gè)鏡像的功能一直沒(méi)有被劉思伯發(fā)掘出來(lái)，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(duì)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。劉思伯的熱情再次被點(diǎn)燃了。

 

身臨其境

 

學(xué)習(xí)歷史知識(shí)

 

對(duì)于劉思伯來(lái)說(shuō)，周末泡在故宮，除了搞出了個(gè)像樣的作品出來(lái)，自己的歷史知識(shí)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(tīng)回了滿耳朵的歷史課。“要不是做這次研究，我還真不知道原來(lái)青銅器在歷史上還可以被拿來(lái)吃飯、喝酒，我以為他們只是做祭祀的禮儀器具。”聽(tīng)著聽(tīng)著，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)，“有點(diǎn)兒類似于回禮的意思。”而這些從導(dǎo)游口中聽(tīng)來(lái)的知識(shí)，在后來(lái)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。“例如，一些易碎或體型較大、不方便展示的文物，就可以使用3D打印技術(shù)。這樣一來(lái)，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。”

牛偉坤 文并圖