曾侯乙尊盘三维数字化复原

来源:中国文物报
作者:江旭东

曾侯乙尊盘1978年出土于湖北随州曾侯乙墓,其玲珑剔透、巧夺天工,系湖北省博物馆十大镇馆之宝之一。春秋战国之际,随着青铜工艺中分铸法、失蜡法的发展,中国古代青铜文明迎来了第二次高峰。曾侯乙尊盘作为这一时期的杰出代表,被誉为商周青铜器的巅峰之作,是先秦时期最复杂、最精美的青铜器。

研究缘起

尊盘由尊和盘组成,尊置于盘中央,合称尊盘。尊和盘的口沿为多层镂空结构,外层无数各自独立、互不相连的蟠虺纹通过内层网状结构支撑;其腹部、底部饰有单层镂空的爬兽、圆雕的龙形附饰,其中尊体装饰28条龙、32条蟠螭,盘体装饰56条龙、48条蟠螭。

尊盘因其纷繁复杂的结构和精美绝伦的工艺,自出土以来,在工艺研究、复仿制品制作、展示利用等方面存在诸多瓶颈。在早期研究的考古报告中,仅对其工艺进行笼统描述;而后,张昌平在《关于曾侯乙尊盘》一文中对尊盘主体和附件的制作工艺、连接方式进行深入讨论,应为对曾侯乙尊盘制作工艺最详细的解读,但文章内容较为专业,普通读者较难理解。此外,对于尊盘最关键的附件——口沿多层透空附饰,传统研究手段无法穿透,仅能进行局部观察,这对以往研究者来说无异是管中窥豹,无法获取其完整结构。传统展陈方式下,观众只能观察器物外观,难以领略其内部精妙结构,更无法理解古代工匠“化繁为简”的工艺思想。以上问题,严重制约其复杂结构的研究和展示。

数字化技术是解决曾侯乙尊盘工艺研究、复仿制、展示利用等问题的有效途径。然而,传统的数字化技术对尊盘进行数字化信息采集时,仅能获取其表面结构信息,难以获知其内部结构。本案利用高能射线的穿透性,获取尊盘内部结构信息。从青铜器铸造学角度对尊盘的结构进行深入研究,确定主体和附件的形态、数量和连接方式,并通过视频动画,形象生动地呈现尊盘纷繁复杂的结构。

创新实践

工业级计算机断层扫描(工业CT)利用高能X射线穿透物体,通过多角度投影数据重建三维内部结构。其核心优势在于无损检测能力,可实现复杂构件(如青铜器、精密零件)的三维成像,精准解析内部缺陷、装配关系及材料密度分布,为文物分析、工业质检等提供科学依据。

近年来,湖北省博物馆联合故宫博物院,以工业级计算机断层扫描(工业CT)技术为核心,构建“数据采集—数据处理—学术解析—应用转化”的全链条技术框架。通过600kV微焦点工业CT系统对曾侯乙尊盘实施高穿透无损扫描,首次获取尊盘内部结构的毫米级三维数据(精度0.1mm),在实施路径上,分五阶段推进:

数据采集:采用高穿透X射线CT技术对尊体与盘体分体扫描,通过添加滤波片等方式降低金属伪影,获取尊盘的原始三维数据模型;

数据处理:通过数据处理软件,依次对数据模型数字化处理,包括:采用射束硬化校正、金属伪影校正等方法,将原始投影数据优化重建为三维数据模型;采用自适应滤波器等方法优化处理,优化图像质量,降低三维数据的伪影;基于灰度分布和尊盘的结构特征,去除三维数据的背景。

工艺研究:根据数据模型,基于铅锡焊点与铜焊点的密度差异,从青铜器铸造学角度,分析尊盘的主体和附件的结构、数量和连接方式。研究表明:尊由1具尊体和33只附件、19只U形锁扣,通过32处铅锡焊、23处铜焊接连成一体;盘由1具盘体和44只附件,通过8处铸接、52处铅锡焊、4处铜焊接连成一体。

模型拆解:根据工艺研究结果,对数据模型进行分割处理:提取尊的32处铅锡焊点和23处铜焊点,33只附件和19只U形锁扣;提取盘的44只附件,8处铸接点、52处铅锡焊点和4处铜焊点。建立98个部件的参数化拓扑关系矩阵,实现附件的动态分离与重组。

视频制作:针对分割处理后的数据模型,基于器物外形纹理和结构信息,进行表面数据高真度拟合,并渲染青铜纹理,生成整体数据模型。采用可视化形式,根据尊盘的制作工艺顺序,制作尊盘数字化拆解和重构的视频,让公众能轻松看懂这一青铜重器的复杂结构和精湛工艺。

总结展望

案例使用工业CT三维结构透视技术,首次完整呈现尊盘多层透空附饰的完整结构,并准确清晰展示其主体、附件、焊点和连接方式,深度阐释了古人的工艺思想与工匠精神,为讲好中国故事、增强中华文明传播力贡献了实质内容。

该成果以视频形式呈现,有效拉近了公众与古代科技文明的距离,将静态文物转化为动态数字内容,在提升信息丰度与可读性的同时,实现了文物本体信息的数字化保存,使其成为可持续利用的文化资源,为CT数据在文物领域的深度应用提供了典型范例,推动了文物科技保护的创新发展。

基于尊盘三维模型,可实现一比一复原和等比例仿制,为文创研发提供核心数字资产。未来可通过开发数字艺术、交互体验等衍生内容,以创新形式传递文物价值;借助新媒体平台推动文旅融合与数字赋能,持续挖掘尊盘IP;将其融入动漫、游戏、影视等多类场景,有效促进文物资源开发利用,实现保护与创新的良性循环。

(作者单位:湖北省博物馆)

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