A múmiák háromdimenziós digitalizálása

A 20–21.század technikai vívmányai új lehetőségeket biztosítanak a kulturális értékek megőrzésében. A műtárgyak archiválására használt kétdimenziós, hagyományos fotót vagy a rajzi archiválást felváltja a háromdimenziós szkenner térbeli adatmegjelenítése.

Cikk küldése

e-mail:

Térbeli digitalizálás

A 20–21.század technikai vívmányai új lehetőségeket biztosítanak a kulturális értékek megőrzésében. A műtárgyak archiválására használt kétdimenziós, hagyományos fotót vagy a rajzi archiválást felváltja az eredetileg ipari alkalmazások számára kifejlesztett háromdimenziós szkenner térbeli adatmegjelenítése, amely a digitális archiválás alapvető eszközévé vált az elmúlt évtizedben.

A műtárgyak digitalizálása mindig is fontos feladata volt a múzeumi gyűjteményeknek. A 3D technika segítségével szinte bármilyen műtárgyat digitalizálhatunk, nagy pontossággal és az eredeti színeivel együtt. Így nemcsak archiválásra alkalmas, de  online végezhető tudományos kutatásban is használható.

Breuckmann 3D SmartSCAN digitalizáló

A 3D szkennerek több típusba, illetve osztályba sorolhatók, aszerint, hogy mekkora tárgyak mérhetők velük, illetve hogy milyen pontosságú modellt tudnak előállítani. Ezek a 3D digitalizálók lézerrel vagy látható fény útján gyűjtenek térbeli adatokat, melyek a fény visszaverődésének elvét veszik alapul az adatok rögzítésére. A 3D szkenner a térbeli adatok gyűjtésének eredményét anélkül importálja a kezelő vagy editáló szoftverekbe, hogy a céltárggyal érintkezne. Az érintés nélküli adatgyűjtés különösen fontos a kulturális felhasználás területén, mivel egy nagy értékű műtárgy vagy sérült stukkó fizikai érintése nagy károkat okozhat.

A 3D szkennerek közül a fehér fénnyel működő rendszerek azok, amelyek a műtárgyak digitalizálására leginkább alkalmasak. Ezek a gépek kisebb erejű fényforrásokkal dolgoznak, így kisebb terhelést jelentenek a műtárgy számára. Emellett színek rögzítésére is alkalmasak, így a tárgyakról a nagyon pontos modellen kívül a színhelyes textúra is rögzítve lesz, mely további fontos információkkal szolgál.

Az egyik szarkofág digitalizálása

A folyamat mindemellett rendkívül gyors és nem kíván fizikai kapcsolatot, így nagyon sérülékeny műtárgyak is biztonsággal archiválhatók. A mai 3D szkenner rendszerek általában nagyfokú mobilitással rendelkeznek, így már az is kivitelezhető, hogy a műtárgyak mozgatása helyett a műszert vigyük a digitalizálás helyszínére. Ez fontos olyan esetekben, amikor a műtárgy mozgatása nem lehetséges a mérete, vagy a sérülékenysége miatt.

A Múmiák testközelben című kiállítás digitalizált testmodelljeit 3D fehér fényű, sztereo üzemmódban dolgozó Breuckmann smartSCAN®  3D szkennerrel végeztük. Ez a készülék két darab 1,4 Megapixel felbontású, nagy sebességű digitális kamerával van felszerelve, melyek fix fókusztávolságból rögzítik az adatokat. A fókusztávolság beállításánál 2 lézerpont segít a pontos távolság beállításához. A kamerákhoz és a projektorhoz 6 darab lencserendszer tartozik.

Hortesznaht múmiájának 3D modellje Geomagic Studio 12 szoftverben

A múmiák és a szarkofágok térbeli digitalizálásához a 300-as képátlójú optikai rendszert használtuk, mely 20 mikron felbontású adatot eredményez. Ez a felbontás azt jelenti, hogy egy 1 négyzetméteres felületről több millió pontot gyűjt össze a kamera, így a kapott digitális modell mérete elérte a több száz megabyte nagyságot is.

Egy szeknnelési egység, vagyis az adott képmezőn belüli térbeli adatgyűjtés művelete 1-2 másodpercig tart. Ahhoz, hogy hiánytalan térbeli modellt készítsünk, az adott tárgy minden egyes felületi pontjáról legalább egy felvételt kell készíteni. A felületről készített egyes szkenneléseket egybefűzve kapjuk meg a tárgy felületét reprezentáló digitális modellt. A digitális adat sorolható, vagyis a szkennelések végtelen számú sora összeilleszthető, csupán az adott számítógép hardware kapacitásától függ a modell mérete és kezelhetősége.

Hogy hány felvételt kell készíteni, és mekkora lesz a végeredményként elkészülő modell mérete és részletessége, az általában a tárgytól és a felhasználás céljától függ. Egy szarkofág méretű tárgy nagypontosságú szkennelése esetén 150-200 felvételt kell készíteni, maga a digitalizálás így akár egy napot is igénybe vehet. A végeredmény pedig egy több mint tízmillió pontból álló modell, melynek részletgazdagsága igen nagy. Ez a 3D modell alkalmas sztereó 3D megjelenítésre éppúgy, mint különböző kutatások elvégzésre digitális környezetben.

A 21. század elején tehát a 3D szkennelés immár lehetővé teszi, hogy páratlan értékű műtárgyainkat digitális formában, de valódi 3D megjelenítéssel bemutathassuk, vagy a digitalizált műtárgyon tudományos kutatást folytassunk a világ bármely részén anélkül, hogy magát a tárgyat megmozdítottuk volna.

Koporsó szkennelése: kontrasztháló vetítés

A 3D fehér fényű digitalizálók működési elve

A térbeli digitalizáló egy projektorból és – attól függően, hogy mono vagy sztereó rendszerről beszélünk-e – egy vagy két digitális kamerából áll. A projektor mozgó kontraszt-hálót vetít a tárgyra, melynek vonalsűrűsége és vonalmérete változik a művelet során. A kontrasztháló sötét és világos csíkokból álló visszaverődött képét a digitális sztereo kamerák rögzítik. A pontos és hiba nélküli adatgyűjtést a tökéletesen kalibrált és pozicionált kamerák biztosítják. A kamerák meghatározott szögben helyezkednek el a projektorhoz képest: ez az egyedi háromszögelési elv biztosítja a kapott adat térbeliségét, melyet az adott tárgy számítógépbe leképzett térbeli pontjai jelentenek.

A rögzített térbeli pontok – vagyis a pontfelhő – egy szoftver segítségével megjeleníthető: ez képezi a digitális, 3D-s modell alapadatát. A térbeli pontokat egymással összekötve egy felületmodellt, háromszö-gekből összeállított felülethálót kapunk, mely tökéletesen reprezentálja a mért tárgyat. A modell felbontása a digitalizáló felbontásától és a használt optikáktól is függ, esetünkben a háromszög-felületekből álló modell két pontja közötti távolság 0,1 és 0,5mm között van.

Hortesznaht múmiája és a hozzá tartozó szarkofág virtuális modellje

A térbeli adatokat feldolgozó szoftver felületi optimalizálást alkalmaz, vagyis egyenes felületeknél ritkábban, görbe felületeknél sűrűbben helyezi el a jellemző karakterisztikájú felületpontokat. A kapott felület-textúra tökéletes RGB színkódú leképzése az eredeti színeknek, így a digitalizált tárgy nemcsak alakjában, de annak vizuális megjelenésében is megegyezik az eredeti modellel. A legmodernebb rendszerek már 5,5 Mp felbontású kamerákkal vannak felszerelve, vagyis x-y irányban néhány 10, z irányban pedig 2-5 μm tartományba esik a modell pontossága.

Végvári Zsófia-Fazekas Ferenc

TONDO SP1KFT- 3D digitalizálás (www.tondo.hu)