怎样用数字科技与手工技艺复原明代鲁荒王墓彩绘木俑

中国大运河博物馆展出的鲁荒王墓彩绘仪仗木俑群(仿制品)

建馆之初,山东博物馆便组建了文物修复团队。早年修复师潘成林因技艺水平高超,应邀参与“司(后)母戊大方鼎”和铸客鼎修复工作。随着科技的进步,在传统文物修复基础上,不断引入自然科学技术方法,逐渐形成文物科技保护与传统修复工艺相结合的技术力量。通过对中国大运河博物馆仿制需求分析及自身技术水平综合评估,制定以“数字科学技术+传统手工技艺”为主要技术支撑路线的实施方案,组建以文物科技保护人员、修复师为技术班底,综合文创、考古、陈列、摄影等多种专业人员协同配合的项目团队。团队运用项目统筹管理思维,形成了现代数字科技与传统手工工艺、文物保护与合理应用无缝衔接的产业技术链条。

仿制品质量高低取决于对文物本体的科技认知水平。团队运用现代科技分析手段,由表及里,由宏观到微观,对文物材质、雕刻工艺、彩绘技法、颜料成分、病害情况进行多维度科技检测分析和评估,全面掌握文物实体材质工艺属性和病害情况。借助现代分析仪器超景深显微镜、扫描电镜-能谱仪、便携式X射线荧光光谱仪、X射线衍射仪、傅立叶变换红外光谱仪、共聚焦显微拉曼、X射线探伤仪等,采用无损和微损方法分析发现木俑胎体多为梓木、桐木,使用平刀圆雕整木成形,后使用圆刀精雕人物五官、衣褶等细节,胎体表面削剔痕迹明显,未做打磨处理。木俑表面彩绘分两层,底层为以碳酸钙为主要成分的白灰层,表层发现有黑、红、粉、黄、蓝等颜色残余。通过分析推测,黑色颜料主要成分为炭黑,红色颜料主要成分为朱砂与赭土混合物,粉色颜料为红色颜料中添加铅白调色而成,黄色颜料主要成分为金粉,蓝色颜料主要成分为靛蓝等。部分胎体出现开裂、变形现象。木俑表面颜料层剥落严重,多仅残存白灰层,甚至部分可见木胎花纹。借助科技手段,项目组充分掌握了彩绘木俑文物的客观物理属性,为下一步仿制提供了科学信息支持。

进行多维度信息采集,全面获取木俑文物3D几何信息和二维表面纹理信息,通过数字拟合构建文物3D彩色立体模型。采用新型便携式结构光3D扫描仪获取文物3D特征信息。结构光3D成像技术无须标记,可实现对文物无接触、无损害的快速、高精度扫描。采用高清相机全面提取文物多角度二维信息,获取文物的表面纹理和细节特征。采集木俑多维信息,备份高精度数据并储存为文物数字档案,实现文物数字化保护。这些数据可以为彩绘木俑的自动化数字仿制、复制提供精确和永久的信息。

采用多轴联动3D数字雕刻机雕刻木俑胎体模型。根据木俑文物表面木料纹路特点,选用白松木为仿制原料。选取整根白松木料,按木俑规格和木纹纹路切割成合适大小,再对木料做熏蒸、脱脂处理,防止产品开裂、变形、出现虫害。根据雕刻产品规格选取合适型号的3D数字雕刻机,将木俑文物3D几何尺寸数据转化为数字雕刻路径,导入3D数字雕刻机,确定雕刻尺寸。选择全自动智能雕刻模式,雕刻机先粗刀开木胚,后精刀细雕,最后抛磨成形。

木俑文物因历史久远、埋藏环境差等原因表面彩绘脱落殆尽,为再现部分木俑最初色彩,根据前期木俑表面微观观察和残留彩绘颜料的科学分析结果,同时结合相关文献记载,多学科综合分析确定木俑的色彩组成和绘制技法。利用颜料成分分析结果,实验复配当时所采用的彩绘颜料。复原彩绘木俑表面纹理和色彩,利用平刀对3D雕刻成形的木胎表面做切削处理,产生人工雕刻纹理效果。木胎表面涂刷石灰石白浆后形成白灰层,再用复配彩绘颜料,根据木俑表面残留色彩推测原貌,全面复原彩绘木俑本初形貌。该过程对文物研究、修复、复制、仿制均具有实验指导意义。

文物修复师对仿品上色、精修、做旧处理

文物修复师运用传统木作彩绘技艺,参照文物原物对3D雕刻的木胎仿作精修。仿作精修分两步,第一步为木胎老化,以丙烯颜料、高锰酸钾混合溶液为染色剂和氧化剂,通过反复刷涂、烘干等工艺手段加速木胎表面老化速度,使木胎表面呈仿古效果。第二步为上色、精修、做旧,先用石灰石打底木胎表面,后以矿物和丙烯颜料为主要着色剂,运用涂、点、弹、描等技法使仿品再现文物般的古色古香。

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