數位技術讓秦始皇陵銅車馬「活」了

2000多年前與秦始皇一同葬入地下的銅車馬，在今天最先進的三維數據技術支持下，活靈活現地「穿越」到人們面前。

這是現代科學技術給沉睡千年的文物帶來的重生。

日前，天津大學文化遺產保護與傳承信息技術研究中心完成了為秦始皇帝陵二號銅車馬精準「量體」的工作。

通過51G的點雲（點雲即海量點數據的集合——記者注）數據量的搜集，電腦螢幕上，這個被稱為「青銅之冠」的國寶級銅車馬向現代人展示出秦代的精美工藝、絕妙設計，甚至馬匹身上皮膚反射的色彩也與實物分毫不差。

該項目負責人、天津大學軟體學院副教授韓冬說，這不僅能讓普通人有機會看到「活」的文物，也為後續的考古研究、高精度復原與複製、數字內容開發、展覽展示等提供所需的數據支撐。

秦始皇陵承載著豐富的歷史信息和文化基因，具有豐厚的科學與文化底蘊，是歷史留給中華民族的一筆寶貴文化財富。

1978年在秦始皇陵西出土了兩乘大型彩繪銅馬車，按出土時的先後順序編為一號車和二號車。

銅車馬結構完整、工藝精湛，逼真地再現了秦始皇御用馬車的原貌，其中包含的信息資料和物化證據，對中國古代車馬及相關文化的研究具有劃時代的意義，被學界譽為「世界馬車史上的里程碑」。

考古學家認為，二號車的尺寸是秦始皇御用車隊真車的二分之一。

它通長317厘米，通高106.2厘米，總重量1241公斤，其中金銀飾件重量超14公斤，零部件達3000餘個，採用鑄造、鑲嵌、焊接、子母扣連接、活鉸連接等多種工藝組裝而成，是我國考古史上截至目前出土的體型最大、結構最複雜、系駕關係最完整的古代車馬。

從外觀看，車蓋以及車輿內外有精美的彩繪紋樣。

4匹銅馬拉著車廂，御官俑雙手執轡，跽坐於車前。

車廂有可推拉車窗板和橢圓篷蓋，有人認為，這有調節車內空氣和降低氣溫的功能，因此推測其為「世界上最早的空調車」。

銅車馬的神秘之處，在於當時如何擁有如此先進的製造工藝，這至今仍是難解之謎。

事實上，出土時銅車馬已部分被壓碎，專家在修復中發現，其頂棚為一次性鑄造而成，最薄的地方僅1毫米，最厚的地方也不過4毫米。

這種一次性銅液澆築技術在今天仍然是最先進的技術，而要模仿出與秦人在2000多年前製作出來的大小、厚薄完全一樣的大型弧形青銅，卻根本不可能。

「銅車馬身上有很多尚未破解之謎，我們通過技術更完整地將其還原出來，更便於日後研究。

」天津大學文化遺產保護與傳承信息技術研究中心主任張加萬說。

2016年9月底，韓冬主持啟動了與秦始皇帝陵博物院合作的《秦始皇帝陵出土二號青銅馬車三維數據的採集與加工項目》，經過近1年的7輪現場採集工作，目前順利完成並通過專家驗收。

「為了充分保護文物，我們堅持最高精度、最小干預度、非接觸的原則，採取分部採集、軟體拼合的方法，保證數據的完整。

」韓冬說，對一匹青銅馬的數據採集，需花費數天時間。

馬的腹部、臀部、口腔、外鞅、引繩等處數據採集相當困難，而為了保證數據的全面性和完整性，連馬蹄底部的數據也逐一做了採集。

團隊採用三維雷射掃描儀的當前最高精度（0.02毫米），測量二號銅車馬表面大量點的信息，然後輸出並存儲為點雲數據，將所有點雲數據集合存儲在一起，便能完整還原出整個青銅馬車的原貌。

由於銅車馬各個部分形態差異懸殊、單體體積龐大、重量大、局部細節複雜、連接處脆弱、金銀處反光等特點，韓冬團隊運用點雲數據與貼圖數據同步交錯獲取、外業採集與內業加工分階段相互交叉的方式，對銅車馬的部件逐一進行數據採集與加工工作。

然而在內業加工時，大量的數據導致工作站讀取、存儲過程極為耗時，計算運轉負荷大，難以真正應用。

團隊經過反覆測試後，在保證模型品質的前提下，將單個模型面數控制在百萬級，順利推動了模型配准、模型修補、模型優化、貼圖選取、貼圖校準、模型展UV並完成貼圖。

不斷進步的現代科學技術，正在給考古這門古老的學科帶來新的生命，幫助人們更了解自己的歷史和來路。