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一小時生成4件約克郡博物館賴代爾寶藏的數(shù)字孿生

3D打印動態(tài)
2023
03/29
13:30
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挑戰(zhàn):約克郡博物館收藏了距今1800年歷史的羅馬不列顛時期的賴代爾寶藏,他們需要以一種快速并且零風(fēng)險的方法,,從精確還原歷史的角度,,創(chuàng)建四個絕無僅有的3D數(shù)字副本,締造創(chuàng)新的策展設(shè)計,,與來自世界各地的參觀者分享,。

方案:Artec Space Spider, Artec Studio, 3D Systems ColorJet打印機(jī)

成果:傳統(tǒng)的攝影測量法需要大量的處理和定位,,而且要用一整天的時間來執(zhí)行拍攝過程,額外還需要多一天的時間從照片中創(chuàng)建3D模型,。相比之下,,四件賴代爾寶藏,分別都在不到5分鐘的時間內(nèi)完成了精細(xì)的3D掃描,;并且在一個小時內(nèi),,所有的掃描和處理都完成了,從而產(chǎn)生了整個系列四個令人驚嘆的3D數(shù)字副本,。

當(dāng)他們瞥見青銅色的時候,,便立刻停止了挖掘。起初,,他們以為那是青銅器時代的斧頭邊緣,。幾分鐘后,當(dāng)他們把馬可·奧勒留(Marcus Aurelius)的小半身像從英格蘭賴代爾一位農(nóng)民田間的坑中抬出時,,金屬探測專家馬克·迪德里克(Mark Didlick)和詹姆斯·斯帕克(James Spark)屏住了呼吸,。

△被金屬探測器探測到的馬可·奧勒留的半身銅像。圖片來源:馬克·迪德里克

當(dāng)他們小心翼翼地拂去了古代皇帝臉上的泥土,似乎過了幾分鐘,兩個人竟都啞口無言,。

這座半身像是他們今天的第二個發(fā)現(xiàn),。之后他們又繼續(xù)在該地區(qū)進(jìn)行搜索。當(dāng)他們結(jié)束搜索后,,除了半身像,,還發(fā)現(xiàn)了另外三件文物:一個鉛錘,一個羅馬神馬爾斯的雕像,,以及一個馬形刀柄,。

迪德里克將幾張照片發(fā)給了前考古學(xué)家布賴恩·沃克(Brian Walker),他對這一發(fā)現(xiàn)感到震驚,,判斷這些很可能都是古羅馬時期的文物,,可以追溯到公元2世紀(jì)。

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從農(nóng)民的田間到約克郡博物館的展覽廳

在接下來的幾周里,,這批距今1800年的文物--羅馬不列顛時期最精美的藏品之一--被鑒定并命名為賴代爾寶藏(Ryedale Hoard),。后來由約克博物館信托基金收購,此后在約克郡博物館展出,。

約克郡博物館高級策展人安德魯·伍茲(Andrew Woods):“以前英國從未在同一時間,、同一地點出土過如此數(shù)量精美的古羅馬時期的文物。所有這些文物都呈現(xiàn)出美輪美奐令人難以置信的制作工藝,。我們確信,,它們是古羅馬帝國鼎盛時期在英國制造的�,!�

△賴代爾寶藏物中,,古羅馬皇帝馬可·奧勒留的半身銅像,。圖片來源:約克博物館信托基金

這座精雕細(xì)琢的馬可·奧勒留半身像最初是嵌在古羅馬帝國祭司的權(quán)杖上,毫無疑問,,它在皇帝舉行的儀式和典禮上被經(jīng)常使用,。

創(chuàng)作這件非凡作品的藝術(shù)家很可能是英國當(dāng)?shù)厝耍麖奈匆娺^皇帝本人,,而是根據(jù)現(xiàn)有的雕塑和錢幣上的描繪來進(jìn)行創(chuàng)作,。

△約克郡博物館高級策展人安德魯·伍茲與賴代爾寶藏馬背上的馬爾斯雕像。圖片由約克博物館信托基金提供,,版權(quán)歸Charlotte Graham Photography所有,。

在整個帝國中,,羅馬神馬爾斯經(jīng)常被描繪成馬背上的戰(zhàn)士,。這尊小雕像正是描繪了古老的神祗在戰(zhàn)場上激烈馳騁,然而曾經(jīng)他揮舞的長矛和盾牌早已在幾個世紀(jì)中消失,。

△賴代爾寶藏—馬形刀柄,。圖片來源:約克博物館信托基金

在古羅馬時期,非常流行以動物造型裝飾的日常用品,。這個馬形手柄原本是把刀柄,,推測是在下葬前有意將刀折斷了。

在過去的2000年里,,賴代爾寶藏中的鉛錘設(shè)計幾乎沒有變化,,它在羅馬不列顛時期發(fā)揮了重要作用,為建造新的道路,、堡壘和村莊提供了精準(zhǔn)的測量,。

△賴代爾寶藏。圖片來源:約克博物館信托基金

研究人員得出結(jié)論,,這些文物是在公元2世紀(jì)后期作為獻(xiàn)給神的祭品被埋入地下的,。為了更清楚地了解這些無價文物的重要性以及它們?yōu)楹我赃@種方式被埋入地下,研究工作仍在繼續(xù)推進(jìn)中,。

2
創(chuàng)建賴代爾寶藏的數(shù)字副本

約克郡博物館專注于成為數(shù)字化平臺的領(lǐng)導(dǎo)者,、擴(kuò)大其影響力并建立起在線與世界分享藏品的模式,他們決定以3D方式呈現(xiàn)賴代爾寶藏,。

過去,,他們主要通過攝影測量法,與約克大學(xué)的Heritage360合作完成此類項目

但由于攝影測量法的性質(zhì),,包括冗長的攝影時間(當(dāng)使用一臺單鏡頭相機(jī)設(shè)置時)同時需要大量的處理來定位和重新定位每個被拍攝的對象,,因此類似的項目需要策展人提前幾周,甚至幾個月來計劃,。

△Artec Space Spider對馬可·奧勒留半身像的3D掃描,。圖片來源:Heritage360

來自Heritage360團(tuán)隊的帕特里克·吉布斯(Patrick Gibbs)介紹:“對歷史文物進(jìn)行拍攝涉及的內(nèi)容非常多,。這不是簡單地把它拿出來,在幾分鐘內(nèi)就能完成拍攝,�,?紤]到藏品損壞的一些潛在風(fēng)險以及策展人在場的要求,我們需要與博物館不斷的進(jìn)行溝通,,制定出最佳和最安全的一套方案,。”

他繼續(xù)說:“使用單鏡頭機(jī)攝影測量設(shè)置,,我們可能要花兩天時間來處理一件文物,,只是為了確保我們需要的一切都被拍攝下來。所有的后勤問題可能又需要兩到三個月來安排,�,!�

如果他們繼續(xù)沿用同樣的方法,約克郡博物館的賴代爾青銅器藏品的數(shù)字化將需要幾個月的時間來計劃和完成,。更不用說博物館里還有數(shù)千件藏品等待著被數(shù)字化,。

△賴代爾寶藏馬背上的馬爾斯雕像。圖片來源:約克博物館信托基金

3
尋找傳統(tǒng)攝影測量法的替代方案

這就迫使吉布斯和他的數(shù)字技術(shù)專家詹姆斯·奧斯本(James Osborn)去探索市場,,尋找其他可能,。他們通過在線搜索找到了Artec3D大使級經(jīng)銷商Central Scanning公司,該公司是保護(hù)文化遺產(chǎn)以及其他行業(yè)的3D掃描專家,。

以至于在第一個演示完成之前,,他們兩人就找到了解決方案:Artec Space Spider。

Space Spider多年來一直是全世界考古學(xué)家,、文化遺產(chǎn)專家和許多其他專業(yè)人士青睞的手持式3D掃描儀,。

Space Spider能夠以亞毫米級的精度以及逼真的3D色彩呈現(xiàn)捕捉對象復(fù)雜的細(xì)節(jié),無需標(biāo)記和噴劑,。掃描可以用于在線和現(xiàn)場展覽,、數(shù)字云存儲、3D打印教學(xué)模型等等,。

△Central Scanning公司的亞歷克斯·張使用Artec Space Spider掃描羅馬人像陶罐,。
圖片來源:Heritage360

伍茲談到掃描儀如何幫助約克郡博物館實現(xiàn)項目時說:“為參觀者呈現(xiàn)出即使走進(jìn)博物館也不一定能夠發(fā)現(xiàn)的細(xì)節(jié),對我們來說十分重要,�,!�

他進(jìn)一步解釋道:“在對藏品本身零風(fēng)險的情況下,通過虛擬的方式拿起,,轉(zhuǎn)動,,研究它們,順著策展人編寫的標(biāo)簽和注釋,了解每件藏品相關(guān)的無數(shù)滄桑的歷史和背后動人的故事,,您將擁有一段既難忘又獨特的體驗,。”

4
一小時內(nèi)完成賴代爾寶藏的3D掃描

使用全新Space Spider對賴代爾青銅器藏品進(jìn)行3D掃描時,,吉布斯和奧斯本以及在旁協(xié)助項目的策展人都大吃一驚,。

四件文物被逐一放置在Artec轉(zhuǎn)盤上,分別在5分鐘內(nèi)進(jìn)行掃描,。僅僅10分鐘后,,通過Artec Studio軟件的處理就將掃描結(jié)果生成為令人驚嘆的3D模型。

“在對藏品本身零風(fēng)險的情況下,,通過虛擬的方式拿起,,轉(zhuǎn)動,研究它們,,您將擁有一段既難忘又獨特的體驗,。”

設(shè)置,、掃描和處理所有對象并創(chuàng)建各自的3D模型所需的總時長不到一個小時,。與之前所使用的攝影測量法形成了鮮明對比,。

△Artec Studio軟件中處理Space Spider掃描的馬可·奧勒留半身像
圖片來源:Heritage360

在談及這一點時,,奧斯本說:“僅僅用攝影測量法來拍攝這些對象,就需要一整天的時間,。如果在拍攝期間光線發(fā)生了輕微的變化,,我們就不得不請求策展人再次把藏品拿出來,在相同的光線條件重新拍攝,。甚至不可能在同一天完成,。所以我們必須額外拍攝大量的照片來彌補(bǔ)這一點,寄希望于所有的照片都能夠順利完成,,在處理階段才會得到最終的結(jié)果,。”

他補(bǔ)充道:“如果一切按計劃順利進(jìn)行,,第二天才能開始處理所有的照片,。使用Space Spider的一個小時相當(dāng)于在攝影測量法上所花費的兩天時間,更不用說沒有攝影測量中將每個對象操縱到設(shè)定位置的各種小道具所帶來的額外風(fēng)險,�,!�

5
將掃描結(jié)果生成逼真3D模型

在Artec Studio中處理的過程既快速又簡單。首先,,使用基底移除,,刪除對象以外不必要的數(shù)據(jù)。完成后,對齊掃描,,將所有幾何圖形組合在一起,。

然后,應(yīng)用0.1mm尖銳融合,,當(dāng)導(dǎo)出3D模型在線查看時,,他們減少了多邊形數(shù)量,以優(yōu)化文件大小和顯示速度,。

△Artec Studio軟件中處理Space Spider掃描的馬背上的馬爾斯雕像
圖片來源:Heritage360

生成的3D模型現(xiàn)已在約克郡博物館內(nèi)和官網(wǎng)上使用,。Sketchfab模型鏈接的二維碼放置在了藏品的旁邊,為博物館的參觀者提供參與的互動感,。

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約克郡博物館與世界分享3D資源

約克郡博物館并沒有止步于此,。他們還打算將這些3D模型分享到維基共享資源這樣的網(wǎng)站上,預(yù)計每周瀏覽量達(dá)數(shù)百萬次,。

伍茲解釋這背后的原因:“對于世界各地那些可能永遠(yuǎn)沒有機(jī)會看到它們,,或者來到博物館參觀的人們,通過這種方式,,將我們的藏品帶給他們,。把這些3D掃描分享給這些人們,我們之間也能更加輕松的互動,�,!�

約克郡博物館計劃提供賴代爾青銅器的3D模型免費下載,包括低分辨率和高分辨率版本,。歡迎教師,、藝術(shù)家、研究人員和其他人下載和使用掃描數(shù)據(jù),。

7
用于教育的精美3D打印復(fù)制品

作為教育活動的一部分,,約克郡博物館和Heritage360決定用Space Spider掃描創(chuàng)建3D打印“可觸摸”版本的賴代爾青銅器,供學(xué)校參觀使用,。

△3D打印和手繪的賴代爾寶藏,。圖片來源:約克博物館信托基金

由于團(tuán)隊內(nèi)部還不具備這方面的專業(yè)知識和技術(shù),他們聯(lián)系了ThinkSee3D的3D數(shù)字文物專家史蒂文·戴伊(Steven Dey),。自2015年公司成立以來,,戴伊已經(jīng)為英國和其他地區(qū)的博物館及客戶制作了數(shù)百個數(shù)碼制作、還原度極高的復(fù)制品,。

戴伊從Heritage360收到了賴代爾青銅器的3D模型(OBJ文件)后,,整個3D打印過程大約用了三個小時,四個物體都是使用石膏在3D Systems ColorJet打印機(jī)上直接打印出來的,。

8
巧妙的做舊處理,,呈現(xiàn)古樸外觀

涂上底色涂料,,然后再上環(huán)氧樹脂作為表面涂層,表面半干時涂滿銅粉,。環(huán)氧樹脂粉末凝固后,,打磨拋光出閃亮的青銅外觀,他們看起來就和嶄新的一樣,。

接下來開始做舊處理,,使用噴漆和蠟以還原文物相同的青銅色的外觀。

△3D打印和手繪的馬可·奧勒留半身像復(fù)制品
圖片來源:ThinkSee3D

現(xiàn)在,,學(xué)生們可以親自拿起并研究這些精美的,、高度還原的復(fù)制品,使它們成為教科書中歷史章節(jié)這一時期令人印象深刻的段落補(bǔ)充,。

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用3D掃描呈現(xiàn)歷史

在成功地將賴代爾寶藏數(shù)字化之后,,約克郡博物館現(xiàn)在將目光投向了其他藏品,這些種類繁多且數(shù)以千計絕美藏品,,包括劍和珠寶,、滅絕的恐鳥、海雀和恐龍,、可追溯到羅馬不列顛時期復(fù)雜的馬賽克地磚以及墓葬鑄件等等,。

△Heritage360團(tuán)隊詹姆斯·奧斯本在約克郡博物館的賴代爾寶藏展
圖片來源:Heritage360

伍茲對3D掃描所帶來的變化發(fā)表了觀點:“一場優(yōu)秀的博物館策展不僅僅是簡單地給人們呈現(xiàn)歷史,而是真正做到讓所有年齡的人都能擁有一個自我探索的旅程,,他們用自己的方式去發(fā)現(xiàn)這些藏品的獨特之處,。而這正是Artec 3D掃描幫助我們完成的�,!�




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