Top 5 ứng dụng scan 3D trong phục chế tượng và bảo tồn di sản

Tượng cổ, phù điêu, hoa văn kiến trúc là những tài sản không thể làm lại nếu mất đi. Scan 3D phục chế tượng và bảo tồn di sản cho phép ghi lại hình dáng hiện vật ở độ chi tiết rất cao mà không cần chạm khuôn trực tiếp lên bề mặt, từ đó mở ra nhiều hướng phục dựng, nhân bản và trưng bày an toàn hơn. Dưới đây là 5 ứng dụng quan trọng nhất.

1. Số hóa và lưu trữ hồ sơ hiện trạng

Ứng dụng nền tảng nhất là tạo “bản sao số” (digital twin) của hiện vật tại một thời điểm. Máy scan ánh sáng cấu trúc (structured light) cầm tay phù hợp với tượng cỡ nhỏ và vừa; máy scan laser mặt đất dùng cho mặt tiền, tháp, cổng; còn phương pháp photogrammetry (dựng mô hình từ hàng trăm ảnh chụp) hữu ích khi cần ghi nhận cả màu sắc bề mặt. Dữ liệu được lưu dưới dạng lưới tam giác (mesh) kèm texture màu.

• Ưu điểm: không tiếp xúc, không gây hại cho lớp sơn, thếp vàng hay bề mặt mục; có thể đo đạc lại bất cứ lúc nào trên máy tính.
• Nhược điểm: bề mặt bóng, tối màu hoặc trong suốt khó quét; dữ liệu dung lượng lớn cần quy trình lưu trữ bài bản.
• Phù hợp: bảo tàng, ban quản lý di tích, giáo xứ, chùa chiền, nhà sưu tầm muốn có hồ sơ hiện vật trước khi tu bổ.

Trên thế giới, dữ liệu scan laser nhà thờ Đức Bà Paris do nhà sử học nghệ thuật Andrew Tallon thực hiện trước năm 2019 thường được nhắc đến như ví dụ cho giá trị của việc số hóa sớm, khi công trình chịu hỏa hoạn và cần phục dựng.

2. Phục dựng phần khuyết, gãy vỡ bằng thiết kế ngược

Tượng bị gãy tay, mất mũi, sứt hoa văn là tình trạng rất phổ biến. Sau khi scan phần còn lại, kỹ thuật viên dùng phần mềm điêu khắc số và thiết kế ngược để dựng lại phần thiếu, dựa trên tính đối xứng, ảnh tư liệu cũ hoặc các tượng cùng bộ. Phần bổ khuyết được in 3D hoặc CNC để làm mẫu, rồi đúc bằng vật liệu tương thích (composite, đá nhân tạo, đồng…) và gắn vào tượng gốc.

• Ưu điểm: khớp hình học chính xác với vết gãy, giảm sửa chữa trực tiếp trên hiện vật; có thể duyệt phương án trên màn hình trước khi thi công.
• Nhược điểm: phần phục dựng mang tính diễn giải, cần chuyên gia mỹ thuật và tư liệu đáng tin cậy để tránh sai lệch.
• Phù hợp: tu bổ tượng thờ, phù điêu, tượng sân vườn, chi tiết trang trí kiến trúc bị hư hại.

3. Nhân bản, phóng to hoặc thu nhỏ tượng

Khi bản gốc quá quý hoặc quá yếu để tiếp tục đặt ngoài trời, phương án phổ biến là đưa bản gốc vào nơi bảo quản và đặt bản sao thay thế. Từ dữ liệu scan, có thể phóng to tượng lên cỡ lớn cho công trình ngoài trời, hoặc thu nhỏ làm tượng lưu niệm, tượng để bàn. Quy trình thường là: scan, xử lý lưới, chia khối, CNC xốp hoặc in 3D mẫu, làm khuôn silicon, đúc composite hoặc polyresin và hoàn thiện màu.

• Ưu điểm: giữ đúng tỉ lệ và đường nét của bản gốc ở mọi kích thước; nhân bản nhiều bản đồng nhất.
• Nhược điểm: với tượng cực lớn cần chia khối và kết cấu khung thép, đòi hỏi năng lực thi công công trình.
• Phù hợp: công trình tôn giáo, khu du lịch, quảng trường, bảo tàng làm bản sao trưng bày.

Đây cũng là hướng mà CT3D thường triển khai: từ scan 3D đến thi công công trình tượng composite khổ lớn, trong đó có dự án phục chế tượng Đức Mẹ La Vang. Với các mẫu tượng công giáo cỡ nhỏ và vừa, thương hiệu Beconi chuyên tượng và bàn thờ công giáo (thuộc hệ sinh thái CT3D) ứng dụng cùng quy trình này.

4. Theo dõi xuống cấp và đo kiểm biến dạng

Scan lặp lại cùng một hiện vật sau mỗi một hoặc vài năm, rồi so sánh các bộ dữ liệu bằng bản đồ sai lệch màu (color map), giúp phát hiện vùng bị bào mòn, nứt lan, lún nghiêng hay phồng rộp. Kỹ thuật này vốn quen thuộc trong đo kiểm công nghiệp, nay được áp dụng cho di sản để lên kế hoạch tu bổ đúng lúc, đúng chỗ.

• Ưu điểm: định lượng được mức độ xuống cấp thay vì chỉ đánh giá bằng mắt; có bằng chứng số để báo cáo, xin kinh phí.
• Nhược điểm: cần giữ hệ quy chiếu và điều kiện scan nhất quán giữa các lần đo.
• Phù hợp: tượng đá ngoài trời, phù điêu mặt tiền, công trình gần biển hoặc chịu ảnh hưởng thời tiết khắc nghiệt.

5. Trưng bày số, giáo dục và quảng bá di sản

Mô hình 3D sau khi tối ưu có thể đưa lên website, ứng dụng thực tế ảo (VR), thực tế tăng cường (AR) hoặc bảo tàng ảo, cho phép người xem xoay, phóng to từng chi tiết mà không cần đến tận nơi. Nhiều bảo tàng lớn như Smithsonian (Mỹ) đã công bố bộ sưu tập mô hình 3D trực tuyến. Bản in 3D tỉ lệ nhỏ còn được dùng làm học cụ, hoặc mô hình cho người khiếm thị “chạm” vào hiện vật.

• Ưu điểm: mở rộng khả năng tiếp cận, hỗ trợ truyền thông và giáo dục; giảm tiếp xúc trực tiếp với bản gốc.
• Nhược điểm: cần đầu tư xử lý dữ liệu, nền tảng hiển thị và lưu ý vấn đề bản quyền, quyền sở hữu hình ảnh hiện vật.
• Phù hợp: bảo tàng, trường học, đơn vị du lịch văn hóa, giáo phận, nhà chùa muốn quảng bá di sản.

Bảng so sánh nhanh 5 ứng dụng

Câu hỏi thường gặp

Scan 3D có làm hỏng tượng cổ không?

Các máy scan ánh sáng cấu trúc và laser dùng trong bảo tồn chỉ chiếu ánh sáng lên bề mặt, không tiếp xúc cơ học. Tuy vậy, một số trường hợp cần dán điểm đánh dấu (marker) hoặc phun bột chống bóng; với hiện vật nhạy cảm, nên thống nhất trước với đơn vị quản lý để chọn phương án không để lại dấu vết.

Tượng lớn ngoài trời có scan được không?

Được. Tượng cao vài mét thường kết hợp scan cầm tay cho chi tiết khuôn mặt, tay và hoa văn, cùng photogrammetry hoặc scan laser cho tổng thể. Cần giàn giáo hoặc xe nâng để tiếp cận các vị trí cao.

Kết luận

Scan 3D đang thay đổi cách chúng ta bảo tồn tượng và di sản: từ ghi nhận hiện trạng, phục dựng phần mất, nhân bản an toàn, đến giám sát xuống cấp và đưa hiện vật đến gần công chúng hơn. Điều quan trọng là kết hợp đúng công nghệ quét với đội ngũ hiểu cả kỹ thuật lẫn mỹ thuật, để bản phục chế vừa chính xác vừa giữ được tinh thần của tác phẩm gốc.

Liên hệ tư vấn CT3D

Công ty TNHH SX TM DV CT3D (CT3D Group) – In 3D, scan 3D, thiết kế ngược, khuôn silicon, sản xuất composite/polyresin.

• Website: ct3dgroup.com | in3d.edu.vn
• Email: contact@ct3dgroup.com | in3d.edu.vn@gmail.com
• Hotline/Zalo: 0975 008 728 (Thái) – 0985 936 728 (Đăng)