Hoje, na rede global, você encontra milhares de exibições de museus digitalizadas, além de enormes modelos 3D de edifícios e complexos religiosos do Cazaquistão. E enquanto o trabalho de "digitalização" do patrimônio cultural da República continuar, descreveremos como a LANIT-Integration, juntamente com colegas do United 3D Labs, resolveu o problema de construir modelos 3D de acordo com o programa estadual "Sacred Kazakhstan".

Museu Histórico e Cultural da Reserva Estadual "Azret-Sultan"

A República do Cazaquistão tem uma história rica, mas mesmo aqueles que vivem neste país estão longe de conseguir visitar todos os locais de culto: às vezes não é fácil chegar a complexos memoriais espalhados por todo o estado. Enquanto isso, 234 museus estaduais operam na república, onde há mais de 2.500.000 exposições. Não há como mostrá-los todos devido ao espaço limitado, e as exposições nas salas de armazenamento nem sempre podem ser armazenadas adequadamente e, com o tempo, elas podem perder a aparência ou simplesmente serem destruídas sob a influência de fatores externos. Por decisão do presidente do Cazaquistão Nursultan Nazarbayev, em 2017, foi lançado um programa para converter toda essa propriedade em formato digital, a fim de preservar para as gerações futuras e dar ao mundo inteiro a oportunidade de se familiarizar com a rica cultura do Cazaquistão. Essa prática existe hoje em muitos países, porque os eventos de tempo e clima e, infelizmente, as próprias pessoas destroem objetos arquitetônicos e artefatos culturais exclusivos.


Uma cópia digital é a única maneira de preservar a história, e os métodos modernos de digitalização permitem obter modelos de alta precisão que podem ser usados ​​para fins científicos, enquanto cópias digitais simplificadas são perfeitas para "museus visitantes remotos".

Museus digitais do Cazaquistão

Os objetivos de criar o Catálogo Estadual do Fundo para Museus da República do Cazaquistão eram vários ao mesmo tempo. A questão principal foi a popularização dos valores culturais da república entre a população em geral. Os portais de informação criados e já em funcionamento hoje permitem literalmente "todos e todos" familiarizar-se independentemente com objetos, roupas e outras descobertas de valor histórico.

O catálogo permitiria que os residentes do Cazaquistão e de outros países se familiarizassem com modelos 3D de várias exposições de museus (de broches em miniatura a enormes estátuas e complexos memoriais inteiros), independentemente de sua localização.

Paralelamente ao lançamento do projeto, foi discutida a perspectiva de uso de modelos 3D nas escolas secundárias do Cazaquistão em aulas de história do país, bem como em instituições de ensino superior. Este último planeja usar o catálogo para trocar dados com colegas estrangeiros, realizar pesquisas e familiarizar os alunos com relíquias históricas.

Uma cópia eletrônica detalhada com uma descrição clara da forma, propriedades e textura também simplifica bastante o trabalho de restauração, se necessário. Mesmo com elementos perdidos, a alta precisão da restauração de peças permite que os restauradores criem revestimentos idênticos, mantendo a autenticidade histórica. Porém, no caso de roubo ou destruição de objetos do patrimônio cultural de acordo com o modelo 3D, eles podem ser recriados ou, por exemplo, impressos em uma impressora 3D.

Realmente ótimo trabalho

Além de digitalizar exposições de museus localizadas em salas de museus e depósitos, o programa Sagrado Cazaquistão foi lançado ao mesmo tempo, no âmbito do qual foi decidido criar modelos 3D de vários objetos culturais - de mausoléus e tumbas a mesquitas e complexos memoriais. Este projeto incluiu 135 sites localizados em diferentes partes do país. Entre eles:

• Becket Ata e a mesquita subterrânea da antiga Beineu,
• Mausoléu de Mashkhur-Zhusup Kopeev,
• Complexo histórico e cultural de Abay "Zhidebay-Borili",
• Mausoléu de Bab Tukti Shashty Aziz,
• Complexo histórico "Bokey Ordasy",
• Mausoléus de Karasay e Agnytay batyr,
• Mausoléu Arystan Bab.

Mausoléu de Khoja Ahmed Yasawi - um mausoléu no túmulo do poeta e pregador Khoja Ahmed Yasawi, localizado na cidade do Turquestão na região do Turquestão do Cazaquistão. É o objeto central no território da reserva-museu histórica e cultural "Hazret-Sultan".

Mausoléu de Karakhan. Construído sobre o túmulo de um dos representantes da dinastia Karakhanid. O monumento arquitetônico do século XI está localizado na cidade cazaque de Taraz, em um parque no cruzamento das ruas Tole Bi e Bayzak Batyr.

Modelo 3D do Mausoléu de Karakhan

O mausoléu de Dzhuchi Khan (Kaz. Zhoshy Khan Kesenesі) é um monumento arquitetônico do século XIII localizado no distrito de Ulytau, na região de Karaganda, a 50 km a nordeste de Zhezkazgan. Segundo a lenda, o filho mais velho de Genghis Khan, Jochi, está enterrado no mausoléu. Desde 1982, o monumento está sob proteção do Estado.

O problema era que quase todos os monumentos históricos do projeto estão localizados em lugares extremamente remotos do Cazaquistão. Para coletar os dados primários, era necessário equipar expedições de pesquisa completas, necessárias para atender a toda a pesquisa em pouco tempo. Devido às condições climáticas severas e de temperatura nas regiões estepes, o tempo para a expedição foi limitado. Nossa equipe de especialistas digitalizou rapidamente objetos do patrimônio cultural, viajando centenas de quilômetros e fotografando várias horas por dia.

Passamos mais de 4 meses em viagens contínuas, adicionando 8.000 quilômetros no tacômetro do carro. Mas, como resultado, uma quantidade enorme de dados de origem foi criada: várias dezenas de terabytes foram primeiro transferidos para o armazenamento e depois processados ​​em servidores e estações de trabalho especializados.


Caminho para o Turquestão

Estepes sem limites

O equipamento está embalado com segurança e pronto para o transporte

Oleg, especialista chefe em pós-processamento, está envolvido em operações de carregamento.

Parada não planejada


Konstantin, especialista chefe em fotogrametria. Mausoléu de Alash Khan

Fotogrametria da fauna local

Tiro ao Mausoléu de Jochi Khan

Ilya é o engenheiro-chefe do projeto e nosso principal piloto. Tiro ao Mausoléu de Jochi Khan

Um pouco sobre tecnologia

A digitalização do patrimônio cultural cazaque foi realizada por modelagem 3D, com base na "nuvem de pontos" obtida do scanner. Esses modelos são mais valiosos porque, diferentemente dos métodos tradicionais de medição, refletem a textura de um objeto com o máximo de detalhes. Como resultado, cientistas e funcionários do museu podem determinar com precisão as propriedades do objeto e os recursos da técnica de desempenho de acordo com o resultado final da digitalização.

Para criar esses modelos tridimensionais, foram utilizados três tipos de equipamentos. Para digitalizar as estruturas arquitetônicas, foi utilizado um scanner a laser terrestre FARO Focus, com resolução de 3 mm a uma distância de 50 metros. A precisão máxima deste scanner é de 1 mm e o alcance máximo (que é importante para objetos grandes) é de 350 m. O scanner é instalado no chão ou no chão e depois se move ao redor do objeto, criando uma nuvem de pontos de diferentes lados da vista.

No entanto, surgiu uma dificuldade especial ao digitalizar exposições ultra-pequenas, além de detalhes de roupas, objetos de metal, objetos multicamadas (como roupas) e exposições, ao trabalhar com os quais é necessário suportar condições ambientais especiais. Nesses casos, foram utilizados os scanners a laser Artec Spider, com resolução de 0,1 mm, e Arcet Eva, com resolução de 0,5 mm. Com essa “arma” em nossas mãos, nossa equipe da LANIT Integration e da United 3D Labs estudou de perto os relevos dos objetos para recriar a nuvem de pontos mais detalhada.

As texturas necessárias foram extraídas de fotografias de objetos, que foram posteriormente sobrepostas no modelo 3D. Essa técnica garante a qualidade fotorrealista dos modelos resultantes, e o modelo original de alta resolução é uma cópia absoluta do objeto, sendo possível estudar em detalhes cada tijolo da estrutura. Em particular, as câmeras Canon EOS-1D X Mark II foram usadas para fotografar texturas de objetos, e a Canon EOS 5D Mark IV - para fotogrametria. Quando se tratava de edifícios e memoriais, o quadrocopter DJI Phantom 4 Pro foi usado para fotografar a partir do ar

E se a digitalização pudesse ser realizada sob praticamente qualquer condição climática e níveis de luz, a preparação de materiais para criar texturas requeria iluminação difusa e uniforme.

Um elemento do sistema de iluminação durante as filmagens do Mausoléu de Alash Khan

Portanto, a filmagem de um objeto arquitetônico teve que ser concluída em um dia, sob condições semelhantes. Caso contrário, todo o trabalho realizado poderia ser desperdiçado e teríamos texturas "listradas", como no Google Maps. Quanto ao trabalho interno, para fotografar texturas, também era necessário garantir uma iluminação uniforme e idêntica do objeto, e para isso foram instalados dispositivos de iluminação adicionais.

Depois que o material foi filmado e as nuvens de pontos se formaram para os objetos, a modelagem ocorreu. Para isso, foram utilizados servidores, estações de trabalho e software. No total, foram gastos mais de 8 meses de trabalho nos processos de processamento, criação de modelos e programação.

Visualização do processo de digitalização em 3D

Portal de demonstração

Resultados

Inicialmente, o cliente apresentou requisitos para a confiabilidade, eficácia e redundância da simulação. Ou seja, todos os modelos criados precisam corresponder aos originais com precisão milimétrica, e as texturas devem corresponder completamente aos originais. Além disso, no caso da modelagem em realidade virtual, os usuários devem ter recebido impressões não menos que as de uma visita real a monumentos históricos. A propósito, os próprios iniciadores do projeto consideram um grande valor “visitar” lugares históricos, locais de poder localizados em locais remotos do país usando óculos de realidade virtual.

Para cumprir essas condições ao formar a tarefa técnica, a precisão da criação de cópias digitais foi tão alta que excede as capacidades de exibição de vídeo de qualquer equipamento de VR, não apenas existente hoje, mas com uma margem para o futuro. Graças a isso, o novo equipamento revelará repetidamente o potencial das exposições virtuais criadas. E se um dia for possível imprimir o templo em uma impressora 3D, os modelos formados permitirão recriar objetos com total precisão visual.

No momento, um portal aberto já está sendo desenvolvido, onde será possível ter uma idéia inicial de todas as exposições. No futuro, está planejado criar uma rede de museus virtuais, onde não apenas todos os fundos do museu estarão disponíveis em formato eletrônico, mas também gravações de concertos e performances significativos. O uso de óculos de realidade virtual permitirá que você percorra todos os cantos dos monumentos arquitetônicos sem sair de lugar nenhum. Ao mesmo tempo, a confiabilidade das informações digitais é a mais alta possível, dado o poder de computação dos modernos complexos de RV e computadores pessoais.

Além disso, um tour virtual simplificado dos lugares sagrados do Cazaquistão agora pode ser realizado no portal de teste aberto de nossos colegas do United 3D Labs.

Modelo 3D: Mausoléu de Bab Tukti Shashty Aziz

Modelo 3D: Dentro do mausoléu de Karahan

Modelo 3D preliminar do Mausoléu de Arystan-Bab

O processamento dos materiais obtidos ao escanear o batyr Mausoléu de Karasai e Agyntay

Modelo 3D preliminar do mausoléu de Karasai e do batyr de Agyntay

Modelo 3D de Bekat Ata e a mesquita subterrânea da antiga Beineu

Enquanto isso, várias opções de cópia digital para vários sistemas de exibição permitem o uso dos modelos criados para vários cenários de demonstração. Existem três níveis de imersão no patrimônio cultural do Cazaquistão.

1. Em museus, escolas da cidade e universidades especializadas, bem como em casa, é possível um tour virtual completo, projetado para visualização em óculos de realidade virtual em um poderoso PC ou estação de trabalho.
2. A versão simplificada foi adaptada para os óculos Samsung Gear VR ou HTC Focus. Ele permite que você estude exposições e locais de culto com um custo mínimo e é usado com sucesso em instituições educacionais que não têm orçamento para criar poderosos sistemas de RV.
3. A versão online cria o alcance e a acessibilidade máximos do usuário para a população mais ampla. Para visualizar esses modelos, qualquer PC ou smartphone não muito antigo é suficiente, mas, ao mesmo tempo, possui apenas funcionalidade básica, não permitindo que você mergulhe na atmosfera de objetos simulados.

Dentro do mausoléu de Khoja Ahmed Yasawi

A metodologia comprovada já demonstrou sua eficácia e pode ser usada para desenvolver a indústria de museus na Rússia ou em outros países, criando cópias detalhadas de exposições para trabalhos científicos e preservando fatos históricos, além de permitir que você “visite” os lugares mais interessantes, mesmo em áreas de difícil acesso na forma de modelos simplificados. de qualquer canto do planeta. Se antes você teve que fazer uma jornada longa e difícil para ver objetos arquitetônicos exclusivos, muito em breve poderá viajar na Internet usando modelos de VR completos de objetos impressionantes do patrimônio cultural do Cazaquistão.

A propósito, é muito agradável que nosso projeto tenha se tornado recentemente o vencedor do PROIntegration Awards.