Перейти к содержимому

  • Войти с помощью Facebook Войти с помощью Twitter Log In with Google      Войти   
  • Регистрация

Фото

Трехмерные модели археологических артефактов


  • Чтобы отвечать, сперва войдите на форум
1 ответ в теме

#1 Dzaragas

Dzaragas

    Homo neanderthalensis

  • Участник
  • 504 Сообщений:
110
  • Y-DNA:G2a1a

Опубликовано 09 Январь 2015 - 03:54

ТРЕХМЕРНЫЕ МОДЕЛ? АРХЕОЛОГ?ЧЕСК?Х АРТЕФАКТОВ: ВОЗМОЖНОСТ? СОВРЕМЕННОЙ ТЕХН?К? ? ПОТРЕБНОСТ? АРХЕОЛОГОВ © 2014 г. М.В. Вавулин, А.А. Пушкарев
 
Томский государственный университет, Томск
(supdron@mail.ru)
 
 
Ключевые слова: трехмерное сканирование, 3D-модели, артефакты, археология, сохранение культурного наследия.
 
Резюме. В статье показано, как трехмерные модели артефактов, созданные с помощью 3D-сканирования, могут быть использованы для их научного изучения, и проанализированы связанные с этим потенциальные проблемы. Описаны возможности передачи, хранения и печати трехмерных моделей, а также существующие инструменты для измерения, получения сечений, сравнения поверхностей и ортогональных проекций.
 
 
Трехмерное сканирование и компьютерные 3D-модели сегодня активно входят в практику археологических исследований. Создаются модели архитектурных памятников (Ruther et al., 2009; Green, Bevan, Shapland, 2014), производятся трехмерные фиксации при раскопках (De Reu, Plets, 2013; Núñez, Buill, Edo, 2013), оцифровывается остеологический материал (Niven et al., 2009), создаются трехмерные модели археологических артефактов (Bruno et al., 2010; Gilboa et al., 2013; Пушкарев, Вавулин, 2013). В докладе мы рассмотрим, чем трехмерные модели артефактов, созданные с помощью 3D-сканирования, могут быть полезны для археолога и с какими проблемами он может столкнуться при их использовании.

 

Археологические артефакты, особенно из органических материалов, требуют соответствующего специального хранения. Неправильно или не вовремя произведенная консервация материала и неподобающие условия хранения наносят непоправимый урон культурному наследию. Создание трехмерной модели способствует сохранению внешнего облика и геометрии артефакта в случае его повреждения или утраты.
 
Трехмерная модель представлена облаком точек, образующих поверхность объекта, которая с очень высокой точностью повторяет поверхность оригинала. Отклонения незначительны – 0.01–0.5мм, в зависимости от разрешения при сканировании. Таким образом, полностью сохраняются геометрия и размеры артефакта. Подключение текстур позволяет сохранить цвет и рисунок объекта. В итоге, полученная фотореалистичная модель точно и полностью передает внешний облик артефакта. Но она, конечно, никогда не заменит сам артефакт. В модели отсутствуют сведения, например, о внутренней структуре и материале объекта.

 

К сожалению, в настоящий момент оборудование для трехмерного сканирования достаточно дорогостоящее, а процесс обработки данных весьма долгий и трудоемкий. На данный момент оборудование для трехмерного сканирования располагается в ценовом диапазоне от 500 тыс. до 4 млн руб. Кроме того, не существует универсального сканера, который мог бы охватить весь диапазон объектов, изучаемых археологией. Условно их можно разделить на три категории: для сканирования мелких, средних и больших объектов. Сейчас из-за высокой стоимости и трудоемкости работы, наиболее перспективным выглядит оцифровка наиболее ярких археологических коллекций. Развитие данного направления позволит в скором времени сделать этот процесс значительно дешевле и быстрее.
 
Современное оборудование позволяет сканировать большие объекты в высоком разрешении, однако вычислительные мощности персональных компьютеров, а также программное обеспечение не могут обеспечить стабильную и комфортную работу с высоко полигональными моделями. Поэтому зачастую при обработке результатов сканирования необходимо упрощать модель и описывать ее меньшим количеством полигонов. В большинстве случаев решение проблемы таким образом не сильно сказывается на информативности модели, но иногда встречаются и достаточно большие объекты с мелкими деталями.

 

Трехмерные модели являются цифровыми компьютерными данными и могут быть переданы через ?нтернет. Размещение данных моделей для общего пользования на сервере делает их доступными очень широкому кругу людей. Кроме того, свободное получение данных моделей позволяет хранить их не только на отдельном сервере, но и в мировой информационной среде, что также способствует сохранению и популяризации культурного наследия. Наличие в сети ?нтернет целых систематизированных коллекций дает возможность исследователям всего мира изучать данные артефакты без необходимости присутствия в месте их хранения. Это позволяет значительно сократить стоимость проведения исследований и время, затрачиваемое на переезды для работы в музеях.
 
Пока еще существует и проблема медленной скорости ?нтернета на большей части территории нашей страны. Обычно, готовая виртуальная модель артефакта имеет объем информации от 100 МБ до 2 ГБ. Передавать файлы таких размеров через ?нтернет достаточно долго. Проблема решается размещением в сети дублирующих моделей в гораздо меньшем разрешении объемом от 1 до 30 МБ. Такие файлы можно быстро получить для ознакомления и изучения, а при необходимости отдельно записать полноценную модель в высоком качестве. После чего исследователю становятся доступны следующие возможности.

 

Трехмерную модель артефакта можно анализировать виртуально. Во многих программах просмотра 3D-графики есть инструменты для измерений. Наиболее доступная из них это Adobe Acrobat Reader. В ней присутствует весь набор инструментов для линейных и радиальных измерений. При этом точность может достигать 0,01 мм. В более специализированных программах, например Geomagic Wrap, можно производить не только прямолинейные измерения, но и измерения по поверхности. Кроме того, автоматическими средствами можно вычислить площадь всей поверхности или ее части. С очень высокой точностью можно рассчитать объем модели и вычислить центр тяжести.
 
Трехмерные модели помогут быстро решить проблему построения разрезов при изучении и зарисовке артефактов. Adobe Acrobat, например, обладает функцией построения разреза по любой плоскости. При этом удается избежать субъективного фактора, а сечение, получаемое таким путем, во много раз точнее обычной зарисовки.
 
В случае фиксации артефакта с помощью фотоаппарата несколько искажается форма объекта. Это происходит из-за перспективной конической проекции на матрицу или пленку фотокамеры. Та же перспективная проекция используется и в зрительном аппарате человека. Поэтому при зарисовке и фотографировании артефактов зачастую не удается получить правильную проекцию. При изучении трехмерной модели существует режим просмотра в ортогональной проекции (orthographic projection). В этом режиме происходит проецирование объекта не на точку, как в перспективной проекции, а на перпендикулярную плоскость, что позволяет полностью избежать деформации изображения и получить абсолютно правильную проекцию артефакта. Применение ортогональной проекции хорошо зарекомендовало себя для моделей, сделанных при полевой археологической фиксации. Бельгийские ученые J. De Reu, G. Plets и др. применяли данный метод для правильной двумерной проекции фундамента флигеля на фотопланах в монастыре Боудело, г. Стекен, Восточная Фландрия, Бельгия (De Reu, Plets, 2013).
 
В специализированном программном обеспечении, таком как Geomagic Wrap или Geomagic DesignX, существуют инструменты для сравнения поверхностей двух разных трехмерных моделей; при этом, в цветовой схеме отображаются положительные и отрицательные отклонения на разных участках поверхности. Таким образом можно, например, искать идентичные штампы, применяемые для нанесения орнамента, или подтверждать идентичности объектов, созданных в одной литейной форме. Эти же инструменты могут применяться для контроля деформации поверхности артефакта, что особенно актуально для изделий из органики. Таким образом, например, можно анализировать деформацию поверхности после консервации или реставрации материала, а также степень уничтожения органического материала при долгом хранении (Lobb et al., 2010).

 

Развивающиеся технологии трехмерной печати уже сейчас позволяют производить достаточно дешевые копии археологических артефактов. Эти копии могут быть использованы как для презентации, так и для научного изучения. Перспективным видится использование таких копий и в учебном процессе.
 
Оцифровка музейных археологических коллекций и создание виртуальных 3D-экспозиций предлагают решение таких традиционных музейных проблем, как хранение, безопасность, обеспечение широкого, быстрого и легкого доступа к экспонатам.
 
 
СП?СОК Л?ТЕРАТУРЫ
 
Пушкарев А.А., Вавулин М.В. Возможности трехмерного отображения археологических артефактов в научной и музейной презентации // Археология Севера России: от эпохи железа до Российской империи. Мат-лы Всерос. конф. Екатеринбург; Сургут: Магеллан, 2013. С. 288–291.
Bruno F., Bruno S., De Sensi G., Luchi M., Mancusoc S., Muzzupappa M. From 3D reconstruction to virtual reality: A complete methodology for digital archaeological exhibition // J. of Cultural Heritage. 2010. V. 11. P. 42–49.
Gilboa A., Tal A., Shimshoni I., Kolomenkin M. Computer-based, automatic recording and illustration of complex archaeological Artifacts // J. of Archaeological Science. 2013. V. 40. P. 1329–1339.
Green S., Bevan A., Shapland M. A comparative assessment of structure from motion methods for archaeological research // J. of Archaeological Science. 2014. V. 46. P. 173–181.
Lobb M., Krawiec K., Howard A.J., Gearey B.R., Chapman H.P. A new approach to recording and monitoring wet-preserved archaeological wood using three-dimensional laser scanning // J. of Archaeological Science. 2010. V. 37. P. 2995–2999.
Niven L., Steele T.E., Finke H., Gernat T., Hublin J. Virtual skeletons: using a structured light scanner to create a 3D faunal comparative collection // J. of Archaeological Science. 2009. V. 36. P. 2018–2023. Núñez A., Buill F., Edo M. 3D model of the Can Sadurní cave // J. of Archaeological Science. 2013. V. 40. P. 4420–4428.
De Reu J., Plets G. Towards a three-dimensional cost-effective registration of the archaeological heritage // J. of Archaeological Science. 2013. V. 40. P. 1108 – 1121.
Ruther H., Chazan M., Schroeder R., Neeser R., Held C., Walker S.J., Matmon A., Horwitz L.K. Laser scanning for conservation and research of African cultural heritage sites: the case study of Wonderwerk Cave, South Africa // J. of Archaeological Science. 2009. V. 36. P. 1847–1856.

  • 1

#2 kir

kir

    Homo heidelbergensis

  • Участник
  • 256 Сообщений:
19

Опубликовано 27 Август 2018 - 22:54

https://sketchfab.co...f75c397df3cc429
https://sketchfab.co...3b920806cd5a609
  • 0




0 пользователей читают эту тему

0 пользователей, 0 гостей, 0 невидимых