永乐大钟钟鼎文被3D技术成功拓印
在北京科研院计算中心，观众在明永乐大钟钟体内壁铭文的高清互动图像前驻足观看。该计算中心通过三维技术成功对永乐大钟进行高清扫描，使大钟铭文得以重现。饶强摄
“惟愿国泰民安乐，惟愿时丰五谷登，惟愿人人尽忠孝……”昨天，本报记者在北京市科研院计算中心见到了被誉为永乐版“中国梦”的“十二惟愿”钟鼎文真迹拓片。在三维技术、数学运算的助力下，永乐大钟“通体”所铸的23万字佛教经咒已得到数字化重现。这是本市乃至国内首次实现数字化技术拓印钟鼎文字。
数百年来，享有“钟王”美誉的永乐大钟在风雨侵蚀下受到磨损。去年底，大钟寺博物馆与北京计算中心的专家开始谋划用3D扫描等数字手段，将大钟的关键信息采集留存。
“3D扫描是一场持久攻坚战。” 北京计算中心科研人员沈涛称，从去年10月起，这项工作整整进行了大半年。悬挂在大钟楼中央巨架上的永乐大钟，高6.75米，直径3.7米，体积非常大。工作人员整日面对着密密麻麻的经文，与大钟、蝙蝠和3D扫描仪为伍不说，还经常会遇到难啃的骨头——由于大钟有的部位在横梁拐角处，空隙非常狭窄，即便小型手持扫描仪也伸不进去。这种情况下，工作人员想到了雕塑泥印模——先把泥糊在钟上，等泥干了取下来，再扫描泥巴……这才最终取得了这部分“刁钻”经文的3D信息。
采集到三维数据后，还要用软件工具建模，对大钟进行三维重构。一切就绪后，大家突然发现三维大钟的视觉效果并不好。原来，直接用肉眼看三维信息精度还远远不够，无法还原大钟的真实效果。惟一破解之法就是将扫描仪拍摄的大钟照片“贴”回到三维立体的大钟上。
“照片要一一对应，需要一个像素点一个像素点地拼接，这就好像在电脑前做一台复杂的‘神经手术’。”北京市科研院计算中心副主任刘清珺打了个比方。
事实上，工作人员在做照片拼接时，破面、重影和留白的情况时有发生，每每这时，都要对大钟重新扫描……今年7月，永乐大钟的3D模型终于建成，藏在钟体的经文也终于得见天日。记者在播放的3D动画视频中看到，不仅钟顶、钟内壁的经文可一览无余，在计算机的操作下还能实现自由缩放大小。也就是说，无论您想看钟纽处王菲歌里唱过的《心经》，还是钟裙处明成祖朱棣题字的《十二惟愿》，均可轻松实现。
对永乐大钟最初设计的数字保护工程原本到此可以结束了。可当刘清珺得知大钟上的23万字均出自明朝书法家沈度之手时，工程又延时了。“这位馆阁体的创始人，曾被永乐大帝誉为‘我朝之王羲之’，大钟上的经文即是他的真迹，何其珍贵，何不拓下来收藏？”
事实上，早在民国时期，北洋军阀张宗昌就曾对永乐大钟的钟身铭文做过一次拓印整理，但极不完整，现已残损不堪。此后，在90年代中期，北京各界人士联手对大钟铭文进行全面补拓、整理和编辑，并采用传统印刷、装帧工艺，出版了《永乐大钟铭文真迹》。对于这次历时多年的拓印工程，内行人称，由于钟体的经文都是阳文雕刻，传统的纸张拓印，非常不清晰，更加无法作为字帖用。
起初，计算中心的工作人员也曾尝试从3D照片中直接抠字，结果，即使是一个熟练的工程师，大半天也只能抠出六七个字。不仅如此，刘清珺直言，这样效率低不说，且顶多是去掉背景的局部照片，绝非真正意义上的拓印。
“何不将建模的方法对三维信息逆向使用？”经过深思熟虑后，刘清珺想到把三维信息“拍扁”在一个平面上，剔除背景，剩下的就是文字了。想法虽易，实践起来很难。整整一个月，刘清珺埋头于计算机前，设计出了一种独到的算法——将三维信息投影到二维曲面上，再把曲面“展平”，同时还要消除掉因铸造工艺留在钟底面的纹理……终于，备受期待的钟鼎文字现身了，不仅效果比传统拓印方式要好得多，且效率奇高，两分钟就能拓印一百多个经文。
这一意外成果让大钟寺博物馆的负责人十分惊喜：“我们原本想着只要能把经文画面保存下来就好了，真没想到还能用数字技术全部拓印出来。”目前，北京计算中心和大钟寺博物馆已将“十二惟愿”的经文拓印下来制作成折，以此作为博物馆近期重新开馆的文化礼品赠与宾客。未来还计划将所有经文拓印并出版成册。
“书法拓印是中国传统文化中的一个重要载体，此前从没有人用三维技术实现过，我们这项三维数字技术正在申请国家专利。”刘清珺透露，我国有大量碑刻文物，“年龄”都在上千年左右，并受到不同程度的风化侵蚀。对于这些碑刻文物保护，这一技术同样适用。此外，该技术还可用于对海外流失文物的数字回归。“我们正在与国家文物部门沟通，如果能对这些流失海外的文物进行三维扫描，再带回国制作，将比人工丈量的信息精确很多。”