3D模型中的哈萨克斯坦文化遗产

如今,在全球网络中,您可以找到数以千计的博物馆数字化展览,以及哈萨克斯坦宗教建筑和综合体的大型3D模型。 在继续进行共和国文化遗产数字化工作的同时,我们将说明LANIT-Integration与来自United 3D Labs的同事如何解决根据哈萨克斯坦神圣国家计划建立3D模型的问题。

国家历史文化保护区博物馆“阿兹雷特苏丹”

哈萨克斯坦共和国拥有悠久的历史,但即使是生活在该国的人也远不能总是能够参观所有的宗教场所:有时前往分散在该州的独特纪念馆有时并不容易。 同时,共和国有234家州立博物馆在运作,其中有超过250万个展品。 由于空间有限,无法全部展示它们,并且储藏室中的展览品并非总是能够正确存储,并且随着时间的流逝,它们可能会失去外观或仅在外部因素的影响下被破坏。 根据哈萨克斯坦总统努尔苏丹·纳扎尔巴耶夫(Nursultan Nazarbayev)的决定,于2017年启动了一项计划,将所有财产转换为数字格式,以保护子孙后代,并使全世界有机会了解哈萨克斯坦的丰富文化。 如今,许多国家/地区都存在这种做法,因为时间和天气事件,以及不幸的是,人们本身都在破坏独特的建筑对象和文化文物。


数字拷贝是保存历史的唯一途径,现代数字化方法使您可以获得可用于科学目的的高精度模型,而简化的数字拷贝非常适合“远程参观博物馆”。

哈萨克斯坦数字博物馆


建立哈萨克斯坦共和国博物馆基金会国家目录的目标是同时实现的。 主要问题是共和国的文化价值观在普通民众中的普及。 如今已创建并已开始运行的信息门户网站使“每个人和每个人”都能独立地熟悉对象,服装和其他具有历史价值的发现。

该目录将使哈萨克斯坦和其他国家/地区的居民可以随时了解各种博物馆展品的3D模型(从微型胸针到巨大的雕像以及整个纪念馆),无论它们位于何处。

在启动该项目的同时,还讨论了在哈萨克斯坦中学学习国家历史以及在高等教育机构中使用3D模型的前景。 后者计划使用目录与外国同事交换数据,进行研究并使学生熟悉历史文物。

如有必要,带有详细形状,特性和纹理的详细电子副本也可以大大简化修复工作。 即使丢失了元素,零件修复的高精度也可以使修复者在保持历史真实性的同时创建相同的涂层。 但是,如果根据3D模型盗窃或破坏文化遗产对象,则可以重新创建它们,或例如将其打印在3D打印机上。


真的很棒


除了数字化博物馆房间和储藏室中的博物馆展品外,同时启动了哈萨克斯坦神圣计划,并在此框架内决定创建各种文化物体的3D模型-从陵墓和陵墓到清真寺和纪念馆。 该项目包括位于该国不同地区的135个地点。 其中:

  • Becket Ata和古代Beineu的地下清真寺,
  • Mashkhur-Zhusup Kopeev陵墓,
  • 阿拜(Zhidebay-Borili)的历史和文化情结,
  • Bab Tukti Shashty Aziz陵墓,
  • 历史建筑“ Bokey Ordasy”,
  • 卡拉赛陵墓和巴格勒Agnytay陵墓,
  • 陵墓Arystan Bab。

霍贾·艾哈迈德·亚萨维陵墓-诗人和传教士霍贾·艾哈迈德·亚萨维的坟墓,位于哈萨克斯坦的土耳其斯坦市土耳其斯坦。 它是历史文化博物馆储备“ Hazret-Sultan”的核心对象。

卡拉汉陵。 建于卡拉汉德王朝代表之一的坟墓上。 这座11世纪的建筑纪念碑位于哈萨克斯坦的塔拉兹(Taraz)市,位于Tole Bi和Bayzak Batyr Streets交汇处的一个公园中。

卡拉汉陵墓的3D模型

Dzhuchi Khan(Kaz。Zhoshy KhanKesenesі)陵墓是13世纪的建筑纪念碑,位于Zhezkazgan东北50公里的Karaganda地区的Ulytau区。 根据传说,成吉思汗的长子佐治被安葬在陵墓中。 自1982年以来,该纪念碑一直受到国家保护。

问题在于该项目几乎所有的历史古迹都位于哈萨克斯坦极其偏远的地方。 为了收集原始数据,有必要配备全面的研究团队,这需要在短时间内满足整个调查的需要。 由于草原地区的恶劣天气和温度条件,探险的时间受到了限制。 我们的专家团队迅速将文化遗产的物体数字化,行驶数百公里,每天拍摄数小时。

我们连续旅行了4个月多,在汽车的转速表上增加了8,000公里。 但是结果是,创建了非常大量的源数据:首先将数十TB的数据传输到存储,然后在专用服务器和工作站上进行处理。


通往土耳其斯坦的道路

无边草原

设备已安全包装并准备运输

后处理首席专家Oleg从事加载操作。

计划外的停止


摄影测量学的首席专家康斯坦丁。 阿拉什汗陵墓

当地动物的摄影测量

约奇汗陵射击

Ilya是该项目的首席工程师,也是我们的主要试点。 约奇汗陵射击

关于技术的一点点


哈萨克斯坦文化遗产的数字化是基于从扫描仪获得的“点云”通过3D建模进行的。 这样的模型最有价值,因为与传统的测量方法不同,它们可以最大程度地反映对象的纹理。 结果,科学家和博物馆工作人员可以根据数字化的最终结果准确确定对象的属性和演奏技术的特征。

为了创建这样的三维模型,使用了三种类型的设备。 为了数字化建筑结构,使用了FARO Focus地面激光扫描仪,在50米处的分辨率为3 mm。 该扫描仪的最大精度为1 mm,最大范围(对大型物体很重要)为350 m。该扫描仪安装在地板或地面上,然后围绕物体移动,从视图的不同侧面形成点云。

但是,当数字化超小型展品以及需要承受特殊环境条件的工作时,特别困难的是数字化超小型展品以及服装,金属物体,多层物体(例如西服)和展品的细节。 在这种情况下,使用分辨率为0.1毫米的Artec Spider手持式激光扫描仪和分辨率为0.5毫米的Arcet Eva。 带着这种“武器”,LANIT Integration和United 3D Labs的团队密切研究了物体的凸纹,以重建最详细的点云。

从对象的照片中提取了必要的纹理,然后将其叠加在3D模型上。 该技术可确保生成的模型具有逼真的图像质量,并且原始的高分辨率模型是对象的绝对副本,可以详细研究结构的每块砖块。 尤其是,佳能EOS-1D X Mark II相机用于拍摄物体的纹理,佳能EOS 5D Mark IV用于摄影测量。 对于建筑物和纪念馆,DJI Phantom 4 Pro直升机被用于空中射击

而且,如果可以在几乎任何天气条件和光照水平下进行扫描,那么用于创建纹理的材料的制备就需要均匀的散射光。

拍摄阿拉什汗陵墓期间照明系统的元素

因此,必须在相似的条件下一天完成一个建筑物体的拍摄。 否则,所有的工作都将被浪费掉,而我们将得到“条纹”的纹理,例如在Google Maps上。 至于室内工作,为了拍摄纹理,还需要确保对物体的照明均匀一致,为此安装了额外的照明设备。

射击材料后,为物体形成点云,然后进行建模。 为此,使用了服务器,工作站和软件。 总体而言,在处理,创建模型和编程过程上花费了8个月以上的时间。

3D扫描过程可视化

演示门户

结果


最初,客户对仿真的可靠性,有效性和冗余性提出了要求。 也就是说,所有创建的模型都必须以毫米精度匹配原始文件,并且纹理应完全匹配原始文件。 此外,在虚拟现实中进行建模的情况下,用户应该获得的印象不亚于对历史古迹的真实访问。 顺便说一句,该项目的发起者们自己认为,使用虚拟现实眼镜“参观”历史悠久的地方,位于该国偏远地区的电力所在地具有很大的价值。

为了在形成技术任务时满足这些条件,创建数字副本的准确性非常高,以至于超过了任何VR设备的视频显示功能,不仅现在存在,而且还有一定的发展余地。 因此,新设备将反复展示所创建虚拟展品的潜力。 而且,如果有一天可以在3D打印机上打印镜腿,则所形成的模型将使您能够以完全的视觉准确性重新创建对象。

目前,一个开放的门户网站已经在开发中,您将可以初步了解所有展品。 将来,计划建立一个虚拟博物馆网络,在该网络中,不仅所有博物馆资金都将以电子格式提供,而且还将记录重要音乐会和表演。 虚拟现实眼镜的使用将使您能够穿越建筑物的各个角落,而不会离开任何地方。 同时,考虑到现代VR复合系统和个人计算机的计算能力,数字信息的可靠性要尽可能高。

此外,现在可以在United 3D Labs同事开放的测试门户上进行哈萨克斯坦圣地的简化虚拟之旅。

3D模型:巴布·图克蒂(Shabty Aziz)陵墓

3D模型:卡拉汉陵墓内

Arystan-Bab陵墓的初步3D模型

扫描Karasai陵墓和Agyntay batyr陵墓时获得的材料的处理

Karasai和Agyntay batyr陵墓的初步3D模型

Bekat Ata和古代Beineu地下清真寺的3D模型

同时,用于各种显示系统的几个数字复制选项允许将创建的模型用于各种演示场景。 哈萨克斯坦的文化遗产分为三个层次。

  1. 在博物馆,城市学校,专业大学以及家庭中,都可以进行完整的虚拟参观,旨在通过功能强大的PC或工作站在VR眼镜中观看。
  2. 简化版已改编为Samsung Gear VR或HTC Focus眼镜。 它使您能够以最低的成本研究展览品和礼拜场所,并已成功用于没有预算来创建强大的VR系统的教育机构。
  3. 在线版本可为最大范围的人群提供最大的用户覆盖范围和可访问性。 要查看这些模型,任何不太旧的PC或智能手机就足够了,但同时它们仅具有基本功能,不允许您陷入模拟对象的气氛中。

霍贾·艾哈迈德·亚萨维(Khoja Ahmed Yasawi)陵墓内

久经考验的方法论已经证明了其有效性,可用于发展俄罗斯或其他国家的博物馆业,为科学作品制作详细的展览品并保存历史事实,甚至允许您以简化模型的形式“参观”最有趣的地方,甚至在难以到达的地方从地球的任何一个角落。 如果您较早前必须经过漫长而艰苦的旅程才能看到独特的建筑物体,那么很快您将能够使用功能全面的VR模型在Internet上旅行,该模型包含哈萨克斯坦令人印象深刻的文化遗产。

顺便说一句,我们的项目最近获得了PROIntegration Awards的殊荣,这是非常令人高兴的。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN441340/


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