Aujourd'hui, dans le réseau mondial, vous pouvez trouver des milliers d'expositions de musées numérisées, ainsi que d'énormes modèles 3D d'édifices religieux et de complexes du Kazakhstan. Et tandis que les travaux sur la «numérisation» du patrimoine culturel de la République se poursuivent, nous décrirons comment LANIT-Integration, en collaboration avec des collègues de United 3D Labs, a résolu le problème de la construction de modèles 3D selon le programme d'État «Kazakhstan sacré».

Réserve d'État historique et culturelle-Musée "Azret-Sultan"

La République du Kazakhstan a une histoire riche, mais même ceux qui vivent dans ce pays sont loin d'être toujours en mesure de visiter tous les lieux de culte: parfois, il n'est pas facile de se rendre à des complexes mémoriaux uniques disséminés dans tout l'État. Pendant ce temps, 234 musées d'État fonctionnent dans la république, où il y a plus de 2 500 000 expositions. Il n'y a aucun moyen de les montrer tous en raison de l'espace limité, et les objets exposés dans les salles de stockage ne peuvent pas toujours être stockés correctement, et au fil du temps, ils peuvent perdre leur apparence ou simplement être détruits sous l'influence de facteurs externes. Par la décision du président du Kazakhstan Nursultan Nazarbayev, en 2017, un programme a été lancé pour convertir tous ces biens en format numérique afin de préserver pour les générations futures et donner au monde entier la possibilité de se familiariser avec la riche culture du Kazakhstan. Cette pratique existe aujourd'hui dans de nombreux pays, car à la fois le temps et les événements météorologiques et, malheureusement, les gens eux-mêmes détruisent des objets architecturaux et des artefacts culturels uniques.


Une copie numérique est le seul moyen de préserver l'histoire, et les méthodes modernes de numérisation vous permettent d'obtenir des modèles de haute précision qui peuvent être utilisés à des fins scientifiques, tandis que les copies numériques simplifiées sont parfaites pour les «musées à distance».

Musées numériques du Kazakhstan

La création du catalogue d'État du Fonds des musées de la République du Kazakhstan avait plusieurs objectifs à la fois. Le problème principal était la vulgarisation des valeurs culturelles de la république auprès de la population générale. Les portails d'information créés et fonctionnant déjà aujourd'hui permettent littéralement à «tout le monde et tout le monde» de se familiariser indépendamment avec des objets, des costumes et d'autres trouvailles de valeur historique.

Le catalogue permettrait aux résidents du Kazakhstan et d'autres pays à tout moment de se familiariser avec les modèles 3D de diverses expositions de musée (des broches miniatures aux énormes statues et aux complexes commémoratifs entiers), quel que soit leur emplacement.

Parallèlement au lancement du projet, la perspective d'utiliser des modèles 3D dans les écoles secondaires du Kazakhstan lors de cours sur l'histoire du pays, ainsi que dans les établissements d'enseignement supérieur, a été discutée. Ces derniers prévoient d'utiliser le catalogue pour échanger des données avec des collègues étrangers, mener des recherches et familiariser les étudiants avec des reliques historiques.

Une copie électronique détaillée avec une description claire de la forme, des propriétés et de la texture simplifie également grandement le travail de restauration, si nécessaire. Même avec des éléments perdus, la grande précision de la restauration des pièces permet aux restaurateurs de créer des revêtements identiques tout en conservant une authenticité historique. Mais en cas de vol ou de destruction d'objets du patrimoine culturel selon le modèle 3D, ils peuvent être recréés ou, par exemple, imprimés sur une imprimante 3D.

Très bon travail

En plus de numériser les expositions des musées situées dans les salles de musée et les entrepôts, le programme Kazakhstan sacré a été lancé en même temps, dans le cadre duquel il a été décidé de créer des modèles 3D de divers objets culturels - des mausolées et tombeaux aux mosquées et complexes commémoratifs. Ce projet comprenait 135 sites situés dans différentes parties du pays. Parmi eux:

• Becket Ata et la mosquée souterraine de l'ancienne Beineu,
• Mausolée de Mashkhur-Zhusup Kopeev,
• Complexe historique et culturel d'Abay "Zhidebay-Borili",
• Mausolée de Bab Tukti Shashty Aziz,
• Complexe historique "Bokey Ordasy",
• Mausolées de Karasay et d'Agnytay batyr,
• Mausolée Arystan Bab.

Mausolée de Khoja Ahmed Yasawi - un mausolée sur la tombe du poète et prédicateur Khoja Ahmed Yasawi, situé dans la ville du Turkestan dans la région du Turkestan au Kazakhstan. C'est l'objet central sur le territoire de la réserve muséale historique et culturelle "Hazret-Sultan".

Mausolée de Karakhan. Construit sur la tombe d'un des représentants de la dynastie Karakhanid. Le monument architectural du XIe siècle est situé dans la ville kazakhe de Taraz dans un parc à l'intersection des rues Tole Bi et Bayzak Batyr.

Modèle 3D du mausolée de Karakhan

Le mausolée de Dzhuchi Khan (Kaz. Zhoshy Khan Kesenesі) est un monument architectural du XIIIe siècle situé dans le district d'Ulytau de la région de Karaganda à 50 km au nord-est de Zhezkazgan. Selon la légende, le fils aîné de Gengis Khan, Jochi, est enterré dans le mausolée. Depuis 1982, le monument est sous la protection de l'État.

Le problème était que presque tous les monuments historiques du projet sont situés dans des endroits extrêmement reculés du Kazakhstan. Pour collecter les données primaires, il était nécessaire d'équiper des expéditions de recherche à part entière, qui devaient répondre à l'ensemble de l'enquête en peu de temps. En raison des conditions météorologiques et des températures extrêmes dans les régions des steppes, le temps de l'expédition était limité. Notre équipe de spécialistes a rapidement numérisé des objets du patrimoine culturel, parcourant des centaines de kilomètres et filmant plusieurs heures par jour.

Nous avons passé plus de 4 mois en déplacements continus, ajoutant 8 000 kilomètres au tachymètre de la voiture. Mais en conséquence, une énorme quantité de données sources a été créée: plusieurs dizaines de téraoctets ont d'abord été transférés vers le stockage, puis traités sur des serveurs et des postes de travail spécialisés.


Route vers le Turkestan

Steppes sans limites

L'équipement est bien emballé et prêt pour le transport

Oleg, spécialiste en chef du post-traitement, est engagé dans les opérations de chargement.

Arrêt imprévu


Konstantin, spécialiste en chef de la photogrammétrie. Mausolée d'Alash Khan

Photogrammétrie de la faune locale

Tournage du mausolée de Jochi Khan

Ilya est l'ingénieur en chef du projet et notre pilote principal. Tournage du mausolée de Jochi Khan

Un peu de technologie

La numérisation du patrimoine culturel kazakh a été réalisée par modélisation 3D basée sur le "nuage de points" obtenu à partir du scanner. Ces modèles sont particulièrement utiles car, contrairement aux méthodes de mesure traditionnelles, ils reflètent la texture d'un objet avec un maximum de détails. En conséquence, les scientifiques et les travailleurs des musées peuvent déterminer avec précision les propriétés de l'objet et les caractéristiques de la technique de performance en fonction du résultat final de la numérisation.

Afin de créer de tels modèles tridimensionnels, trois types d'équipements ont été utilisés. Pour numériser les structures architecturales, un scanner laser au sol FARO Focus a été utilisé, donnant une résolution de 3 mm à une distance de 50 mètres. La précision maximale de ce scanner est de 1 mm et la portée maximale (ce qui est important pour les gros objets) est de 350 m. Le scanner est installé au sol ou au sol, puis il se déplace autour de l'objet, créant un nuage de points de différents côtés de la vue.

Cependant, une difficulté particulière est apparue lors de la numérisation d'expositions ultra-petites, ainsi que des détails des vêtements, des objets métalliques, des objets multicouches (tels que des costumes) et des expositions, lors du travail avec lequel il est nécessaire de résister à des conditions environnementales particulières. Dans ces cas, des scanners laser portables Artec Spider avec une résolution de 0,1 mm et Arcet Eva avec une résolution de 0,5 mm ont été utilisés. Avec cette «arme» entre nos mains, notre équipe de LANIT Integration et United 3D Labs a étudié de près les reliefs des objets afin de recréer le nuage de points le plus détaillé.

Les textures nécessaires ont été extraites de photographies d'objets, qui ont ensuite été superposées au modèle 3D. Cette technique garantit la qualité photoréaliste des modèles résultants, et le modèle original à haute résolution est une copie absolue de l'objet, il est possible d'étudier en détail chaque brique de la structure. En particulier, les appareils photo Canon EOS-1D X Mark II ont été utilisés pour photographier des textures d'objets, et le Canon EOS 5D Mark IV - pour la photogrammétrie. En ce qui concerne les bâtiments et les monuments commémoratifs, le quadricoptère DJI Phantom 4 Pro a été utilisé pour la prise de vue aérienne.

Et si la numérisation pouvait être effectuée dans presque toutes les conditions météorologiques et les niveaux de lumière, la préparation des matériaux pour créer des textures nécessitait un éclairage diffus uniforme.

Un élément du système d'éclairage lors du tournage du mausolée d'Alash Khan

Par conséquent, le tournage d'un objet architectural devait être achevé en une journée, dans des conditions similaires. Sinon, tout le travail effectué pourrait être gaspillé, et nous obtiendrions des textures "rayées" comme sur Google Maps. En ce qui concerne le travail en intérieur, pour la prise de vue des textures, il était également nécessaire d'assurer un éclairage uniforme et identique de l'objet, et pour cela des dispositifs d'éclairage supplémentaires ont été installés.

Après le tournage du matériau et la formation de nuages ​​de points pour les objets, la modélisation a eu lieu. Pour cela, des serveurs, des postes de travail et des logiciels ont été utilisés. Au total, plus de 8 mois de travail ont été consacrés aux processus de traitement, de création de modèles et de programmation.

Visualisation du processus de numérisation 3D

Portail de démonstration

Résultats

Dans un premier temps, le client a mis en avant des exigences de fiabilité, d'efficacité et de redondance de la simulation. Autrement dit, tous les modèles créés devaient correspondre aux originaux avec une précision au millimètre près, et les textures devaient correspondre parfaitement aux originaux. De plus, dans le cas de la modélisation en réalité virtuelle, les utilisateurs n'auraient pas dû recevoir moins d'impressions que lors d'une véritable visite de monuments historiques. Soit dit en passant, les initiateurs du projet eux-mêmes considèrent comme une grande valeur de «visiter» des lieux historiques, des lieux de pouvoir situés dans des endroits reculés du pays à l'aide de lunettes de réalité virtuelle.

Afin de remplir ces conditions lors de la formation de la tâche technique, la précision de la création de copies numériques était si élevée qu'elle dépasse les capacités d'affichage vidéo de tout équipement VR, non seulement existant aujourd'hui, mais avec une marge pour l'avenir. Grâce à cela, le nouvel équipement révélera à plusieurs reprises le potentiel des expositions virtuelles créées. Et si un jour il sera possible d'imprimer le temple sur une imprimante 3D, les modèles formés vous permettront de recréer des objets avec une précision visuelle totale.

À l'heure actuelle, un portail ouvert est déjà en cours de développement, où il sera possible de se faire une première idée de toutes les expositions. À l'avenir, il est prévu de créer un réseau de musées virtuels, où non seulement tous les fonds du musée seront disponibles sous forme électronique, mais aussi des enregistrements de concerts et de performances importants. L'utilisation de lunettes de réalité virtuelle vous permettra de parcourir tous les coins des monuments architecturaux sans sortir de nulle part. De plus, la fiabilité des informations numériques est aussi élevée que possible, compte tenu de la puissance de calcul des complexes VR modernes et des ordinateurs personnels.

De plus, une visite virtuelle simplifiée des lieux sacrés du Kazakhstan peut désormais être effectuée sur le portail de test ouvert de nos collègues de United 3D Labs.

Modèle 3D: Mausolée de Bab Tukti Shashty Aziz

Modèle 3D: à l'intérieur du mausolée de Karahan

Modèle 3D préliminaire du mausolée d'Arystan-Bab

Le traitement des matériaux obtenus lors de la numérisation du mausolée de Karasai et Agyntay batyr

Modèle 3D préliminaire du mausolée de Karasai et du batyr d'Agyntay

Modèle 3D de Bekat Ata et de la mosquée souterraine de l'ancien Beineu

Parallèlement, plusieurs options de copie numérique pour divers systèmes d'affichage permettent d'utiliser les modèles créés pour divers scénarios de démonstration. Il existe trois niveaux d'immersion dans le patrimoine culturel du Kazakhstan.

1. Dans les musées, les écoles de la ville et les universités spécialisées, ainsi qu'à la maison, une visite virtuelle complète est possible, conçue pour être visualisée dans des lunettes VR sur un PC ou un poste de travail puissant.
2. La version simplifiée a été adaptée pour les lunettes Samsung Gear VR ou HTC Focus. Il vous permet d'étudier des expositions et des lieux de culte à un coût minimal et est utilisé avec succès dans des établissements d'enseignement qui n'ont pas de budget pour créer de puissants systèmes VR.
3. La version en ligne crée une portée et une accessibilité maximales pour la population la plus large. Pour voir ces modèles, tout PC ou smartphone pas trop vieux suffit, mais en même temps ils n'ont que des fonctionnalités de base, ne vous permettant pas de plonger dans l'atmosphère d'objets simulés.

À l'intérieur du mausolée de Khoja Ahmed Yasawi

La méthodologie éprouvée a déjà prouvé son efficacité et peut être utilisée pour développer l'industrie des musées en Russie ou dans d'autres pays, en créant des copies détaillées d'expositions pour le travail scientifique et en préservant les faits historiques, ainsi qu'en vous permettant de «visiter» les endroits les plus intéressants même dans les zones difficiles d'accès sous la forme de modèles simplifiés de n'importe quel coin de la planète. Si auparavant vous avez dû faire un long et difficile voyage pour voir des objets architecturaux uniques, alors très bientôt vous pourrez voyager sur Internet en utilisant des modèles VR à part entière d'objets impressionnants du patrimoine culturel du Kazakhstan.

Soit dit en passant, il est très agréable que notre projet soit récemment devenu lauréat des prix PROIntegration.