随着新一代信息技术迅猛发展、大数据时代到来，北京市计算中心为了推进科技与文化融合，开发了三维数字拓印技术, 在文化传承和文物保护领域得到了实际应用,未来将有更广泛的发展空间和使用价值。
数字拓印替代传统拓印
书法传承是中华文化的一个重要分支，也是大部分文物古迹包含的一项重要内容,主要以帖学和碑学的方式体现。书法拓印作为中国传统文化中的一个重要载体,我国大量的文物古迹保护工作中涉及到书法字体信息的提取和重构。
传统的石碑拓印采用将墨汁涂到碑上的方式，历朝历代的反复拓印，会使文字边缘与石碑表面的拐角因为磨损成为圆角，一部分文字也可能会因为风沙剥蚀而有浅浅的凹痕。这两种现象，都会使临摹者无法看清碑体上真正的笔锋，影响学习书法的效果。
一些著名的书法碑刻，很多属于国宝级别，如玄秘塔碑、多宝塔碑、九成宫醴泉铭等，因其年代久远，文字雕刻的边缘棱角已经严重钝化，无论是因其遭受的毁损侵蚀，还是从保护角度考虑，对这些碑刻实体进行拓印已经不适宜了。
利用三维数字技术,不但可以得到碑文数字拓片，还为无损拓印古代石碑和复原碑上的字体提供了可能性。利用三维扫描，精度高、保存容易、处理速度快，还避免了人工接触对文物的伤害，是将来文物保护发展的大趋势。
“在虚拟世界里，数据可以被任意地‘切削’。如果我们扫描一座古石碑，再将表层浅凹坑和磨损对应的那部分数据作为‘杂波’消除，那么根据相似三角形原理，我们就可以得到书法家真正的笔锋信息。以这种方式得到的拓片，显然会比实际拓印精度更高。”北京市科学技术研究院副院长刘清珺说。
从永乐大钟到雷音洞石刻
永乐大钟是现存最大的青铜古钟，现存于大钟寺古钟博物馆。大钟通高6.75米，口径3.3米，钟身遍铸佛教经咒铭文，总计达23万余字，相传出自明代大书法家沈度之手。永乐大钟通身的佛经铭文均为阳刻文字。
2013年,北京市计算中心受大钟寺管理部门委托，利用三维扫描和重构技术，把永乐大钟的全部结构实现了数字化三维重现。在此基础上，获得了比较完整的钟体文字的三维数字信息，进行了三维数据的书法拓印技术研究，获得了能够作字帖使用的数字拓印图片。
云居寺位于北京市房山西南白带山山麓，山中凿有石室，储藏着历代石刻佛经，故又称“石经山”。云居寺景区包括云居寺和石经山两部分，特点是“因经而寺，寺以经贵”。刻经始于隋末，绵延1039年。现存完整经版共14278块，计佛经1122部、3572卷，镌字总量逾3500万字。石经分两地保存，4196块存于石经山九个藏经洞内，其余10082块存于石经地宫中。
2014年, 计算中心与云居寺合作,利用已有的三维数字拓印技术,并不断完善创新,对云居寺的洞藏石经进行数字采集整理。本次出版的《金刚般若波罗蜜经》石刻在雷音洞内，共5000多字。
雷音洞石经碑刻是隋代的文化遗迹，传说由云居寺石经的创始人静琬和尚或他的弟子撰写并完成石刻。从书法角度看，雷音洞石经使用的是一种从魏碑向唐楷过渡的书体。临习雷音洞的书法拓片，对书法爱好者理解魏碑和楷书的书法艺术有一定参考价值。
三维数字拓印技术的核心内容
三维数字拓印技术作为一种非接触式新型拓印方法，结合多种三维点云数据处理方法，能够快速实现文物实体的高精度复原、表面文字分割及字模提取、生成数字拓片等，可以高效、便捷的对数据进行批量处理及提取文字，并且永久保存数据。该方法亦可修复残损文字，清晰再现刻文轮廓，同时提供多种数据输出形式，满足不同学术研究需求。
数字拓片制作过程简单的来说，首先需要把扫描的曲面整体“拉平”，再将局部不平整的部位——“敲平”；得到比较“平整”的数据后，利用滤波算法去掉底面平整的数据；最后，将剩下的字模数据"拍扁"印在平面上，就得到了文物的数字拓印图片。
计算中心首创三维到二维的计算机自动处理方法，从三维立体数据还原为二维字帖，形成数字拓印图片。数字拓印图片是利用文物文字的扫描数据特点计算制成的，能够提取字模根部提取文字的轮廓信息，避免了因人工干预给结果带来的误差；并且，在不降低精度的前提下，两分钟就能处理１００多个字。
将上述复杂的数据处理过程按照模块功能进行划分和设计，进而开发一套软件工具包，并具备以下相关功能：能够对数据做常规处理，如存储、寻址、归类、调用，以及模型重构等。能够对数据做分区处理，可以有效提高运算效率和精度，也可以为并行计算或多台计算机分别计算提高便利。能够有效分割“底面背景”和“字模”数据，将提取出的三维字模数据影射到平面上，形成数字拓片，实现数字拓片正体和反体的映射、阴文和阳文的映射。能够实现“字模”数据的文字切割和自动排版，对数字拓片中的字形编号，建立对应汉字的检索。
三维数字拓印技术的未来发展
我国大部分文物古迹存在需要保护的铭文碑刻，然而古碑、铭文日益损坏，数字化保护刻不容缓，大量铭文石刻蕴含丰富文化信息有待挖掘。应用三维数字拓印技术，可以广泛的积累历代文物表面文字的数字拓本，为开发文化产品提供丰富素材。同时，拓印作品本身就可以作为文化产品和旅游纪念品供应市场，改造提升文化旅游、工艺美术等传统文化产业，加快发展网络文化、数字文化服务等新兴文化产业。
另外，开办拓印拓展服务，分类建立数字化拓本数据库、三维字模字体库，进而建立互联网服务云平台，为促进传统文物保护与研究、文化传承与发展提供新思路。三维数字拓印技术也将有助于文物数字档案的建立，帮助文物行政部门加强对文物的保护、利用和管理，并为文物发挥历史借鉴和社会教育作用提供了保障。
“凭借精确的三维数据，这件文物的所有细节都会在虚拟世界里永存；流失海外的文物，也可以通过扫描，以数据的形式回归祖国。甚至可以说，凭借既有的三维数据，我们可以用三维打印的方式，打印出被保护文物的一个个区块，再拼接出一个原样大小的复制品来，让人们一睹为快。”刘清珺如是说。
随着数字博物馆建设的浪潮兴起，三维数字技术可以通过图像、扫描技术真实记录文物原貌，通过文字提取深入解读文物魅力所在，进一步提升文物的艺术价值及公众对于文物文化底蕴的感知力。三维数字技术可以为博物馆陈列宣传提供真实生动的素材，加强公众对于文化遗产的了解，提升公众的文物保护意识，从而使文物的宣传教育作用得到充分发挥。