Heute finden Sie im globalen Netzwerk Tausende digitalisierter Museumsausstellungen sowie riesige 3D-Modelle religiöser Gebäude und Komplexe Kasachstans. Und während die Arbeit an der "Digitalisierung" des kulturellen Erbes der Republik fortgesetzt wird, werden wir beschreiben, wie LANIT-Integration zusammen mit Kollegen von United 3D Labs das Problem der Erstellung von 3D-Modellen gemäß dem staatlichen Programm "Sacred Kazakhstan" gelöst hat.

Staatliches Historisches und Kulturelles Reservat-Museum "Azret-Sultan"

Die Republik Kasachstan hat eine reiche Geschichte, aber selbst diejenigen, die in diesem Land leben, können nicht immer alle Kultstätten besuchen: Manchmal ist es nicht einfach, zu einzigartigen Gedenkkomplexen zu gelangen, die im ganzen Staat verstreut sind. Mittlerweile gibt es in der Republik 234 staatliche Museen, in denen mehr als 2.500.000 Exponate ausgestellt sind. Es gibt keine Möglichkeit, sie alle zu zeigen, da der Platz begrenzt ist und Exponate in Lagerräumen nicht immer ordnungsgemäß gelagert werden können. Mit der Zeit können sie ihr Aussehen verlieren oder einfach unter dem Einfluss externer Faktoren zerstört werden. Mit der Entscheidung des Präsidenten von Kasachstan, Nursultan Nasarbajew, wurde 2017 ein Programm gestartet, um all dieses Eigentum in ein digitales Format umzuwandeln, um es für zukünftige Generationen zu erhalten und der ganzen Welt die Möglichkeit zu geben, die reiche Kultur Kasachstans kennenzulernen. Diese Praxis gibt es heute in vielen Ländern, weil sowohl Zeit- als auch Wetterereignisse und leider auch Menschen selbst einzigartige architektonische Objekte und kulturelle Artefakte zerstören.


Eine digitale Kopie ist der einzige Weg, um die Geschichte zu bewahren, und moderne Digitalisierungsmethoden ermöglichen es Ihnen, hochpräzise Modelle zu erhalten, die für wissenschaftliche Zwecke verwendet werden können, während vereinfachte digitale Kopien perfekt für "fernbesuchte Museen" geeignet sind.

Digitale Museen von Kasachstan

Die Ziele der Erstellung des Staatskatalogs des Museumsfonds der Republik Kasachstan waren mehrere gleichzeitig. Das Hauptproblem war die Popularisierung der kulturellen Werte der Republik in der allgemeinen Bevölkerung. Die heute geschaffenen und bereits funktionierenden Informationsportale ermöglichen es buchstäblich "jedem und jedem", sich selbständig mit Objekten, Kostümen und anderen Funden von historischem Wert vertraut zu machen.

Der Katalog würde es den Bewohnern Kasachstans und anderer Länder jederzeit ermöglichen, 3D-Modelle verschiedener Museumsausstellungen (von Miniaturbroschen über riesige Statuen bis hin zu ganzen Gedenkkomplexen) unabhängig von ihrem Standort kennenzulernen.

Parallel zum Start des Projekts wurde die Aussicht auf die Verwendung von 3D-Modellen an weiterführenden Schulen in Kasachstan im Unterricht zur Geschichte des Landes sowie an Hochschuleinrichtungen erörtert. Letztere planen, den Katalog zu nutzen, um Daten mit ausländischen Kollegen auszutauschen, Nachforschungen anzustellen und Studenten mit historischen Relikten vertraut zu machen.

Eine detaillierte elektronische Kopie mit einer klaren Beschreibung der Form, Eigenschaften und Textur vereinfacht bei Bedarf auch die Restaurierungsarbeiten erheblich. Selbst bei verlorenen Elementen können Restauratoren aufgrund der hohen Genauigkeit der Teilerestaurierung identische Beschichtungen erstellen und dabei die historische Authentizität bewahren. Im Falle eines Diebstahls oder der Zerstörung von Objekten des kulturellen Erbes gemäß dem 3D-Modell können diese jedoch neu erstellt oder beispielsweise auf einem 3D-Drucker gedruckt werden.

Wirklich tolle Arbeit

Neben der Digitalisierung von Museumsausstellungen in Museumsräumen und Lagerräumen wurde gleichzeitig das Programm „Heiliges Kasachstan“ gestartet, in dessen Rahmen beschlossen wurde, 3D-Modelle verschiedener kultureller Objekte zu erstellen - von Mausoleen und Gräbern bis hin zu Moscheen und Gedenkkomplexen. Dieses Projekt umfasste 135 Standorte in verschiedenen Teilen des Landes. Unter ihnen:

• Becket Ata und die unterirdische Moschee des alten Beineu,
• Mausoleum von Mashkhur-Zhusup Kopeev,
• Historischer und kultureller Komplex von Abay "Zhidebay-Borili",
• Mausoleum von Bab Tukti Shashty Aziz,
• Historischer Komplex "Bokey Ordasy",
• Mausoleen von Karasay und Agnytay Batyr,
• Mausoleum Arystan Bab.

Mausoleum von Khoja Ahmed Yasawi - ein Mausoleum auf dem Grab des Dichters und Predigers Khoja Ahmed Yasawi in der Stadt Turkestan in der turkestanischen Region Kasachstan. Es ist das zentrale Objekt auf dem Gebiet des historischen und kulturellen Museumsreservats "Hazret-Sultan".

Mausoleum von Karakhan. Erbaut über dem Grab eines Vertreters der Karachaniden-Dynastie. Das architektonische Denkmal aus dem 11. Jahrhundert befindet sich in der kasachischen Stadt Taraz in einem Park an der Kreuzung der Straßen Tole Bi und Bayzak Batyr.

3D-Modell des Mausoleums von Karakhan

Das Mausoleum von Dzhuchi Khan (Kaz. Zhoshy Khan Kesenesі) ist ein architektonisches Denkmal aus dem 13. Jahrhundert im Stadtteil Ulytau in der Region Karaganda, 50 km nordöstlich von Zhezkazgan. Der Legende nach ist der älteste Sohn von Dschingis Khan, Jochi, im Mausoleum begraben. Seit 1982 steht das Denkmal unter staatlichem Schutz.

Das Problem war, dass sich fast alle historischen Denkmäler des Projekts an extrem abgelegenen Orten in Kasachstan befinden. Um die Primärdaten zu sammeln, war es notwendig, vollwertige Forschungsexpeditionen auszurüsten, die die gesamte Umfrage in kurzer Zeit erfüllen mussten. Aufgrund der Unwetter- und Temperaturbedingungen in den Steppenregionen war die Zeit für die Expedition begrenzt. Unser Spezialistenteam digitalisierte schnell Objekte des kulturellen Erbes, legte Hunderte von Kilometern zurück und schoss mehrere Stunden am Tag.

Wir haben mehr als 4 Monate in ununterbrochenen Fahrten verbracht und 8.000 Kilometer auf dem Drehzahlmesser des Autos hinzugefügt. Infolgedessen wurde jedoch eine wirklich große Menge an Quelldaten erstellt: Mehrere Dutzend Terabyte wurden zuerst in den Speicher übertragen und dann auf spezialisierten Servern und Workstations verarbeitet.


Straße nach Turkestan

Grenzenlose Steppen

Das Gerät ist sicher verpackt und transportbereit

Oleg, Chefspezialist für Nachbearbeitung, ist mit Ladevorgängen beschäftigt.

Ungeplanter Stopp


Konstantin, Chefspezialist für Photogrammetrie. Mausoleum von Alash Khan

Photogrammetrie der lokalen Fauna

Jochi Khan Mausoleum Schießen

Ilya ist der Chefingenieur des Projekts und unser Hauptpilot. Jochi Khan Mausoleum Schießen

Ein bisschen über Technologie

Die Digitalisierung des kasachischen Kulturerbes erfolgte durch 3D-Modellierung auf Basis der vom Scanner erhaltenen "Punktwolke". Solche Modelle sind am wertvollsten, da sie im Gegensatz zu herkömmlichen Messmethoden die Textur eines Objekts mit maximaler Detailgenauigkeit widerspiegeln. Auf diese Weise können Wissenschaftler und Museumsmitarbeiter die Eigenschaften des Objekts und die Merkmale der Aufführungstechnik anhand des Endergebnisses der Digitalisierung genau bestimmen.

Um solche dreidimensionalen Modelle zu erstellen, wurden drei Arten von Geräten verwendet. Zur Digitalisierung der architektonischen Strukturen wurde ein bodengestützter Laserscanner FARO Focus verwendet, der eine Auflösung von 3 mm in einem Abstand von 50 Metern ergab. Die maximale Genauigkeit dieses Scanners beträgt 1 mm und die maximale Reichweite (die für große Objekte wichtig ist) beträgt 350 m. Der Scanner wird auf dem Boden oder auf dem Boden installiert und bewegt sich dann um das Objekt herum, wodurch eine Punktwolke von verschiedenen Seiten der Ansicht erzeugt wird.

Besondere Schwierigkeiten ergaben sich jedoch bei der Digitalisierung ultrakleiner Exponate sowie von Details von Kleidung, Metallgegenständen, mehrschichtigen Gegenständen (wie Anzügen) und Exponaten, wenn mit Arbeiten gearbeitet werden muss, bei denen besonderen Umgebungsbedingungen standgehalten werden muss. In diesen Fällen wurden Artec Spider-Handlaserscanner mit einer Auflösung von 0,1 mm und Arcet Eva mit einer Auflösung von 0,5 mm verwendet. Mit dieser „Waffe“ in unseren Händen hat unser Team von LANIT Integration und United 3D Labs die Reliefs von Objekten genau untersucht, um die detaillierteste Punktwolke zu erstellen.

Die notwendigen Texturen wurden aus Fotografien von Objekten extrahiert, die anschließend dem 3D-Modell überlagert wurden. Diese Technik stellt die fotorealistische Qualität der resultierenden Modelle sicher, und das ursprüngliche hochauflösende Modell ist eine absolute Kopie des Objekts. Es ist möglich, jeden Baustein der Struktur im Detail zu untersuchen. Insbesondere wurden die Canon EOS-1D X Mark II-Kameras zum Aufnehmen von Texturen von Objekten und die Canon EOS 5D Mark IV - für die Photogrammetrie - verwendet. Bei Gebäuden und Denkmälern wurde der DJI Phantom 4 Pro Quadrocopter zum Schießen aus der Luft verwendet

Und wenn das Scannen unter nahezu allen Wetterbedingungen und Lichtverhältnissen durchgeführt werden konnte, erforderte die Vorbereitung von Materialien zur Erzeugung von Texturen eine gleichmäßige diffuse Beleuchtung.

Ein Element des Beleuchtungssystems während der Dreharbeiten zum Mausoleum von Alash Khan

Daher musste die Aufnahme eines architektonischen Objekts an einem Tag unter ähnlichen Bedingungen abgeschlossen werden. Andernfalls könnte die gesamte geleistete Arbeit verschwendet werden und wir würden "gestreifte" Texturen wie bei Google Maps erhalten. Bei Arbeiten in Innenräumen war es für das Aufnehmen von Texturen auch erforderlich, eine gleichmäßige und identische Beleuchtung des Objekts sicherzustellen, und dafür wurden zusätzliche Beleuchtungsvorrichtungen installiert.

Nachdem das Material aufgenommen und Punktwolken für die Objekte gebildet worden waren, erfolgte die Modellierung. Hierzu wurden Server, Workstations und Software eingesetzt. Insgesamt wurden mehr als 8 Monate Arbeit für die Prozesse der Verarbeitung, Erstellung von Modellen und Programmierung aufgewendet.

Visualisierung des 3D-Scanprozesses

Demo-Portal

Ergebnisse

Der Kunde stellte zunächst Anforderungen an die Zuverlässigkeit, Effektivität und Redundanz der Simulation. Das heißt, alle erstellten Modelle mussten millimetergenau mit den Originalen übereinstimmen, und die Texturen sollten vollständig mit den Originalen übereinstimmen. Darüber hinaus sollten Benutzer bei der Modellierung in der virtuellen Realität nicht weniger Eindrücke erhalten haben als bei einem realen Besuch historischer Denkmäler. Übrigens halten es die Initiatoren des Projekts selbst für einen großen Wert, historische Orte, Kraftorte an abgelegenen Orten des Landes, mit einer Virtual-Reality-Brille zu „besuchen“.

Um diese Bedingungen bei der Erstellung der technischen Aufgabe zu erfüllen, war die Genauigkeit beim Erstellen digitaler Kopien so hoch, dass sie die Videoanzeigefunktionen aller VR-Geräte übersteigt, die nicht nur heute existieren, sondern auch einen Spielraum für die Zukunft bieten. Dank dessen werden die neuen Geräte immer wieder das Potenzial der erstellten virtuellen Exponate aufzeigen. Und wenn es eines Tages möglich sein wird, den Tempel auf einem 3D-Drucker zu drucken, können Sie mit den geformten Modellen Objekte mit voller visueller Genauigkeit neu erstellen.

Derzeit wird bereits ein offenes Portal entwickelt, auf dem sich ein erster Überblick über alle Exponate verschaffen kann. In Zukunft ist der Aufbau eines Netzwerks virtueller Museen geplant, in dem nicht nur alle Museumsmittel in elektronischer Form zur Verfügung stehen, sondern auch Aufnahmen bedeutender Konzerte und Aufführungen. Die Verwendung von Virtual-Reality-Brillen ermöglicht es Ihnen, durch alle Ecken von Architekturdenkmälern zu gehen, ohne irgendwohin zu gehen. Gleichzeitig ist die Zuverlässigkeit digitaler Informationen angesichts der Rechenleistung moderner VR-Komplexe und PCs so hoch wie möglich.

Darüber hinaus kann jetzt auf dem offenen Testportal unserer Kollegen von United 3D Labs eine vereinfachte virtuelle Tour durch die heiligen Orte Kasachstans durchgeführt werden.

3D-Modell: Mausoleum von Bab Tukti Shashty Aziz

3D-Modell: Im Mausoleum von Karahan

Vorläufiges 3D-Modell des Arystan-Bab-Mausoleums

Die Verarbeitung der erhaltenen Materialien beim Scannen des Mausoleums von Karasai und Agyntay Batyr

Vorläufiges 3D-Modell des Mausoleums von Karasai und Agyntay Batyr

3D-Modell von Bekat Ata und der unterirdischen Moschee des alten Beineu

Inzwischen ermöglichen mehrere digitale Kopieroptionen für verschiedene Anzeigesysteme die Verwendung der erstellten Modelle für verschiedene Demonstrationsszenarien. Es gibt drei Ebenen des Eintauchens in das kulturelle Erbe Kasachstans.

1. In Museen, städtischen Schulen und spezialisierten Universitäten sowie zu Hause ist eine vollständige virtuelle Tour möglich, die für die Anzeige in VR-Brillen auf einem leistungsstarken PC oder einer leistungsstarken Workstation konzipiert ist.
2. Die vereinfachte Version wurde für Samsung Gear VR- oder HTC Focus-Brillen angepasst. Es ermöglicht Ihnen das Studium von Exponaten und Kultstätten mit minimalen Kosten und wird erfolgreich in Bildungseinrichtungen eingesetzt, die kein Budget für die Erstellung leistungsfähiger VR-Systeme haben.
3. Die Online-Version bietet maximale Benutzerreichweite und Zugänglichkeit für die breiteste Bevölkerung. Um diese Modelle anzuzeigen, reicht jeder nicht zu alte PC oder Smartphone aus, gleichzeitig verfügen sie jedoch nur über grundlegende Funktionen, sodass Sie nicht in die Atmosphäre simulierter Objekte eintauchen können.

Im Mausoleum von Khoja Ahmed Yasawi

Die bewährte Methodik hat sich bereits bewährt und kann verwendet werden, um die Museumsindustrie in Russland oder anderen Ländern zu entwickeln, detaillierte Kopien von Exponaten für wissenschaftliche Arbeiten zu erstellen und historische Fakten zu bewahren sowie die interessantesten Orte auch in schwer erreichbaren Gebieten in Form vereinfachter Modelle zu „besuchen“ aus jeder Ecke des Planeten. Wenn Sie früher eine lange und schwierige Reise unternehmen mussten, um einzigartige architektonische Objekte zu sehen, können Sie sehr bald mit vollwertigen VR-Modellen beeindruckender Objekte des kulturellen Erbes Kasachstans im Internet reisen.

Übrigens ist es sehr angenehm, dass unser Projekt kürzlich den Gewinner der PROIntegration Awards gewonnen hat.