Hoy en la red global puede encontrar miles de exhibiciones digitalizadas de museos, así como enormes modelos 3D de edificios y complejos religiosos de Kazajstán. Y mientras continúa el trabajo sobre "digitalización" del patrimonio cultural de la República, describiremos cómo LANIT-Integration, junto con colegas de United 3D Labs, resolvió el problema de construir modelos 3D de acuerdo con el programa estatal "Sacred Kazakhstan".

Reserva Histórica y Cultural del Estado-Museo "Azret-Sultan"

La República de Kazajstán tiene una rica historia, pero incluso aquellos que viven en este país no siempre pueden visitar todos los lugares de culto: a veces no es fácil llegar a complejos conmemorativos únicos diseminados por todo el estado. Mientras tanto, 234 museos estatales operan en la república, en el que hay más de 2,500,000 exhibiciones. No hay forma de mostrarlos a todos debido al espacio limitado, y las exhibiciones en las salas de almacenamiento no siempre se pueden almacenar adecuadamente, y con el tiempo pueden perder su apariencia o simplemente destruirse bajo la influencia de factores externos. Por decisión del presidente de Kazajstán, Nursultan Nazarbayev, en 2017, se lanzó un programa para convertir toda esta propiedad en formato digital con el fin de preservar para las generaciones futuras y dar al mundo entero la oportunidad de familiarizarse con la rica cultura de Kazajstán. Esta práctica existe hoy en muchos países, porque tanto el tiempo como los eventos climáticos y, desafortunadamente, las personas mismas destruyen objetos arquitectónicos únicos y artefactos culturales.


Una copia digital es la única forma de preservar la historia, y los métodos modernos de digitalización le permiten obtener modelos de alta precisión que pueden usarse con fines científicos, mientras que las copias digitales simplificadas son perfectas para "visitar museos a distancia".

Museos digitales de Kazajstán

Los objetivos de crear el Catálogo Estatal del Fondo del Museo de la República de Kazajstán fueron varios a la vez. El tema principal fue la popularización de los valores culturales de la república entre la población en general. Los portales de información creados y que ya funcionan hoy en día permiten literalmente a "todos y cada uno" familiarizarse independientemente con objetos, disfraces y otros hallazgos de valor histórico.

El catálogo permitiría a los residentes de Kazajstán y otros países familiarizarse en cualquier momento con modelos 3D de varias exhibiciones de museos (desde broches en miniatura hasta enormes estatuas y complejos memoriales completos), independientemente de su ubicación.

Paralelamente al lanzamiento del proyecto, se discutió la posibilidad de utilizar modelos 3D en escuelas secundarias de Kazajstán en las lecciones sobre la historia del país, así como en las instituciones de educación superior. Este último plan utiliza el catálogo para intercambiar datos con colegas extranjeros, realizar investigaciones y familiarizar a los estudiantes con reliquias históricas.

Una copia electrónica detallada con una descripción clara de la forma, las propiedades y la textura también simplifica enormemente el trabajo de restauración, si es necesario. Incluso con elementos perdidos, la alta precisión de la restauración de piezas permite a los restauradores crear revestimientos idénticos mientras se mantiene la autenticidad histórica. Pero en caso de robo o destrucción de objetos del patrimonio cultural según el modelo 3D, se pueden recrear o, por ejemplo, imprimir en una impresora 3D.

Muy buen trabajo

Además de digitalizar exhibiciones de museos ubicadas en salas de museos y almacenes, el programa Sagrado Kazajstán se lanzó al mismo tiempo, en cuyo marco se decidió crear modelos 3D de diversos objetos culturales, desde mausoleos y tumbas hasta mezquitas y complejos conmemorativos. Este proyecto incluyó 135 sitios ubicados en diferentes partes del país. Entre ellos:

• Becket Ata y la mezquita subterránea de la antigua Beineu,
• Mausoleo de Mashkhur-Zhusup Kopeev,
• Complejo histórico y cultural de Abay "Zhidebay-Borili",
• Mausoleo de Bab Tukti Shashty Aziz,
• Complejo histórico "Bokey Ordasy",
• Mausoleos de Karasay y Agnytay batyr,
• Mausoleo Arystan Bab.

Mausoleo de Khoja Ahmed Yasawi - un mausoleo en la tumba del poeta y predicador Khoja Ahmed Yasawi, ubicado en la ciudad de Turkestán en la región de Turkestán en Kazajstán. Es el objeto central en el territorio de la reserva histórica y cultural del museo "Hazret-Sultan".

Mausoleo de Karakhan. Construido sobre la tumba de uno de los representantes de la dinastía Karakhanid. El monumento arquitectónico del siglo XI se encuentra en la ciudad kazaja de Taraz, en un parque en la intersección de las calles Tole Bi y Bayzak Batyr.

Modelo 3D del mausoleo de Karakhan

El Mausoleo de Dzhuchi Khan (Kaz. Zhoshy Khan Kesenesі) es un monumento arquitectónico del siglo XIII ubicado en el distrito de Ulytau de la región de Karaganda, a 50 km al noreste de Zhezkazgan. Según la leyenda, el hijo mayor de Genghis Khan, Jochi, está enterrado en el mausoleo. Desde 1982, el monumento ha estado bajo protección estatal.

El problema era que casi todos los monumentos históricos del proyecto se encuentran en lugares extremadamente remotos de Kazajstán. Para recopilar los datos primarios, era necesario equipar expediciones de investigación completas, que debían satisfacer toda la encuesta en poco tiempo. Debido a las condiciones climáticas y de temperatura severas en las regiones de estepa, el tiempo para la expedición fue limitado. Nuestro equipo de especialistas digitalizó rápidamente objetos del patrimonio cultural, viajando cientos de kilómetros y disparando varias horas al día.

Pasamos más de 4 meses en viajes continuos, agregando 8,000 kilómetros en el tacómetro del automóvil. Pero como resultado, se creó una cantidad realmente enorme de datos de origen: varias docenas de terabytes se transfirieron primero al almacenamiento y luego se procesaron en servidores y estaciones de trabajo especializados.


Camino a turquestán

Estepas ilimitadas

El equipo está embalado de forma segura y listo para el transporte.

Oleg, jefe especialista en postprocesamiento, se dedica a operaciones de carga.

Parada no planificada


Konstantin, jefe especialista en fotogrametría. Mausoleo de Alash Khan

Fotogrametría de la fauna local.

Shooting del mausoleo de Jochi Khan

Ilya es el ingeniero jefe del proyecto y nuestro piloto principal. Shooting del mausoleo de Jochi Khan

Un poco sobre tecnología

La digitalización del patrimonio cultural de Kazajstán se realizó mediante modelado 3D basado en la "nube de puntos" obtenida del escáner. Dichos modelos son más valiosos porque, a diferencia de los métodos de medición tradicionales, reflejan la textura de un objeto con el máximo detalle. Como resultado, los científicos y los trabajadores del museo pueden determinar con precisión las propiedades del objeto y las características de la técnica de rendimiento de acuerdo con el resultado final de la digitalización.

Para crear tales modelos tridimensionales, se utilizaron tres tipos de equipos. Para digitalizar las estructuras arquitectónicas, se utilizó un escáner láser basado en tierra FARO Focus, con una resolución de 3 mm a una distancia de 50 metros. La precisión máxima de este escáner es de 1 mm, y el alcance máximo (que es importante para objetos grandes) es de 350 m. El escáner se instala en el piso o en el suelo, y luego se mueve alrededor del objeto, creando una nube de puntos desde diferentes lados de la vista.

Sin embargo, surgió una dificultad particular al digitalizar exhibiciones ultrapequeñas, así como detalles de ropa, objetos metálicos, objetos multicapa (como trajes) y exhibiciones, cuando se trabaja con los que es necesario soportar condiciones ambientales especiales. En estos casos, se utilizaron los escáneres láser de mano Artec Spider con una resolución de 0.1 mm y Arcet Eva con una resolución de 0.5 mm. Con esta "arma" en nuestras manos, nuestro equipo de LANIT Integration y United 3D Labs estudió de cerca los relieves de los objetos para recrear la nube de puntos más detallada.

Las texturas necesarias se extrajeron de fotografías de objetos, que posteriormente se superpusieron en el modelo 3D. Esta técnica garantiza la calidad fotorrealista de los modelos resultantes, y el modelo original de alta resolución es una copia absoluta del objeto, es posible estudiar en detalle cada ladrillo de la estructura. En particular, las cámaras Canon EOS-1D X Mark II se utilizaron para capturar texturas de objetos, y la Canon EOS 5D Mark IV, para fotogrametría. Cuando se trataba de edificios y monumentos, el quadrocopter DJI Phantom 4 Pro se usaba para disparar desde el aire

Y si el escaneo se podía llevar a cabo bajo casi cualquier condición climática y niveles de luz, entonces la preparación de materiales para crear texturas requeriría una iluminación difusa uniforme.

Un elemento del sistema de iluminación durante el tiroteo del Mausoleo de Alash Khan

Por lo tanto, el disparo de un objeto arquitectónico tuvo que completarse en un día, en condiciones similares. De lo contrario, todo el trabajo realizado podría desperdiciarse, y obtendríamos texturas "rayadas" como en Google Maps. En cuanto al trabajo en interiores, para disparar texturas también era necesario garantizar una iluminación uniforme e idéntica del objeto, y para ello se instalaron dispositivos de iluminación adicionales.

Después de disparar el material y formar nubes de puntos para los objetos, se realizó el modelado. Para esto, se utilizaron servidores, estaciones de trabajo y software. En total, se emplearon más de 8 meses de trabajo en los procesos de procesamiento, creación de modelos y programación.

Visualización del proceso de escaneo 3D

Portal de demostración

Resultados

Inicialmente, el cliente presentó requisitos para la confiabilidad, efectividad y redundancia de la simulación. Es decir, todos los modelos creados tenían que coincidir con los originales con una precisión milimétrica, y las texturas deberían coincidir completamente con los originales. Además, en el caso del modelado en realidad virtual, los usuarios deberían haber recibido no menos impresiones que de una visita real a monumentos históricos. Por cierto, los propios iniciadores del proyecto consideran que es un gran valor "visitar" lugares históricos, lugares de poder ubicados en lugares remotos del país utilizando gafas de realidad virtual.

Para cumplir con estas condiciones al formar la tarea técnica, la precisión de la creación de copias digitales fue tan alta que excede las capacidades de visualización de video de cualquier equipo de realidad virtual, no solo existente hoy, sino con un margen para el futuro. Gracias a esto, el nuevo equipo revelará repetidamente el potencial de las exhibiciones virtuales creadas. Y si algún día será posible imprimir el templo en una impresora 3D, los modelos formados le permitirán recrear objetos con total precisión visual.

Por el momento, ya se está desarrollando un portal abierto, donde será posible tener una idea inicial de todas las exhibiciones. En el futuro, se planea crear una red de museos virtuales, donde no solo todos los fondos del museo estarán disponibles en formato electrónico, sino también grabaciones de conciertos y actuaciones importantes. El uso de gafas de realidad virtual le permitirá recorrer todos los rincones de los monumentos arquitectónicos sin salir de ningún lado. Al mismo tiempo, la fiabilidad de la información digital es lo más alta posible, dada la potencia informática de los modernos complejos de realidad virtual y las computadoras personales.

Además, ahora se puede realizar un recorrido virtual simplificado por los lugares sagrados de Kazajstán en el portal de prueba abierto de nuestros colegas de United 3D Labs.

Modelo 3D: Mausoleo de Bab Tukti Shashty Aziz

Modelo 3D: dentro del mausoleo de Karahan

Modelo 3D preliminar del mausoleo Arystan-Bab

El procesamiento de los materiales obtenidos al escanear el Mausoleo de Karasai y Agyntay batyr

Modelo 3D preliminar del mausoleo de Karasai y Agyntay batyr

Modelo 3D de Bekat Ata y la mezquita subterránea de la antigua Beineu

Mientras tanto, varias opciones de copia digital para varios sistemas de visualización permiten el uso de los modelos creados para varios escenarios de demostración. Hay tres niveles de inmersión en el patrimonio cultural de Kazajstán.

1. En museos, escuelas de la ciudad y universidades especializadas, así como en el hogar, es posible realizar un recorrido virtual completo, diseñado para ver con gafas VR en una potente PC o estación de trabajo.
2. La versión simplificada se ha adaptado para gafas Samsung Gear VR o HTC Focus. Le permite estudiar exhibiciones y lugares de culto con un costo mínimo y se utiliza con éxito en instituciones educativas que no tienen presupuestos para crear potentes sistemas de realidad virtual.
3. La versión en línea crea el máximo alcance y accesibilidad del usuario para la población más amplia. Para ver estos modelos, cualquier PC o teléfono inteligente no demasiado viejo es suficiente, pero al mismo tiempo solo tienen una funcionalidad básica, que no le permite sumergirse en la atmósfera de objetos simulados.

Dentro del mausoleo de Khoja Ahmed Yasawi

La metodología probada ya ha demostrado su efectividad y se puede utilizar para desarrollar la industria de los museos en Rusia o en otros países, creando copias detalladas de exhibiciones para trabajos científicos y preservando hechos históricos, además de permitirle "visitar" los lugares más interesantes incluso en áreas difíciles de alcanzar en forma de modelos simplificados. desde cualquier rincón del planeta. Si antes tuvo que hacer un viaje largo y difícil para ver objetos arquitectónicos únicos, entonces muy pronto podrá viajar en Internet utilizando modelos de realidad virtual de objetos impresionantes del patrimonio cultural de Kazajstán.

Por cierto, es muy agradable que nuestro proyecto se haya convertido recientemente en el ganador de los Premios PROIntegration.