3D-Scannen zur Qualitätsprüfung: Mao Tsetungs Pferd wurde gleich zweimal in ein 3D-Modell umgewandelt

Herausforderung: Das zerfallende taxidermisch präparierte Lieblingspferdes von Mao Zedong in 3D zu archivieren und die Qualität der späteren Restaurierung zu bewerten.

Lösung: Artec Eva, Artec Studio

Ergebnisse: Das kostbare Relikt wurde vor und nach der Restaurierung in 3D gescannt. Anschließend wurden Messungen der beiden 3D-Modelle vorgenommen und miteinander verglichen, um zu überprüfen, ob die Restaurierung ordnungsgemäß durchgeführt wurde.

Mao Zedong ist eine in der westlichen Welt umstrittene Figur, die für Hunderte von Millionen Chinesen jedoch unter einer Vielzahl nationaler Führer und anderer historischer Persönlichkeiten eine besondere Bedeutung hat. Das Vermächtnis des Gründers der Volksrepublik China wird verehrt, gründlich studiert und von Generation zu Generation weitergegeben.

Ein Kapitel in der Lebensgeschichte des „Großen Steuermanns“ wurde kürzlich fortgeschrieben: Erstmals wurde 3D-Scantechnologie eingesetzt, um das Aussehen des Lieblingspferdes des Vorsitzenden Mao, welches kurz nach seinem Tod an Altersschwäche taxidermisch behandelt worden war, für die Nachwelt zu erhalten.

Beim Scannen des Pferdes von Mao Zedong: Aufnahmen, die mit Artec Eva gemacht wurden, werden in der Software Artec Studio zu 3D-Scans zusammengefasst, so dass der Benutzer sofort sehen kann, welche Teile der Oberfläche bereits erfasst wurden und wohin der Scanner als nächstes gerichtet werden muss.

Was macht das Pferd so besonders?

Der Legende nach rettete das Pferd, das den Spitznamen „Kleiner Blauer“ trägt, seinem Besitzer während des chinesischen Bürgerkriegs (1927-1949) das Leben. Wer weiß, ob das moderne China so wäre, wie es heute ist, wenn Maos Pferd auch nur eine falsche Bewegung im unpassendsten Moment während einer militärischen Rückzugsoperation namens Der lange Marsch (1934-1935) gemacht hätte?

Eines Nachmittags, als Mao und seine Kameraden von Truppen des Kuomintang verfolgt wurden, blieb der Kleine Blaue mit seinem Besitzer auf dem Rücken unter einer Klippe, an der sie vorbeiritten, stehen. Niemand konnte verstehen, warum das Pferd sich einfach nicht rühren wollte, bis sie aus der Ferne ein Brüllen hörten – wenige Augenblicke später sausten feindliche Kämpfer über sie hinweg. Dank dem Kleinen Blauen blieben Mao und seiner Kämpfer versteckt im Schatten der Klippe.

Der Kleine Blaue ging mit seinem Meister durch dick und dünn. Auf diesem Foto ist Mao Zedong zu sehen, wie er während des Langen Marsches, der sich über volle 12 Monate und insgesamt 9.000 km erstreckte, zu Pferd durch den Nordwesten Chinas reitet.

Am Ende des Bürgerkrieges brachte Mao seinen „Kleinen Blauen“, ein Pferd mit nunmehr militärischen Verdiensten, nach Peking, wo es bis zu seinem Tod 1962 in einem speziellen Gehege im Pekinger Zoo wohnte.

Konservierungsprojekt: abgeschlossen und wiedereröffnet

Kurz darauf gab das Pekinger Naturkundemuseum eine Präparation des legendären Hengstes in Auftrag. Nachdem diese Arbeit erledigt war, wurde die kostbare Reliquie in das Revolutionäre Gedenkmuseum in der Stadt Yan'an im Nordwesten Chinas gebracht, wo die Kommunistische Partei von 1935 bis 1947 ihren Hauptsitz hatte.

Im Laufe der Zeit zeigten sich hier und da kleine Risse, die drohten, das präparierte Tier zerfallen zu lassen, so dass die dringende Notwendigkeit einer Restaurierung überdeutlich wurde.

Vor Beginn des Projekts beschloss die Museumsverwaltung, eine hochpräzise digitale Kopie des Exponats anzufertigen, um ihren Zustand vor und nach der Restaurierung zu vergleichen. Der Auftrag ging an den Gold-Partner von Artec 3D, Beijing Onrol Technology Co., der über das erforderliche Fachwissen im Bereich der dreidimensionalen digitalen Archivierung verfügte.

Auswahl des richtigen 3D-Scanners

Nun kam es auf jeden Tag an. Das Scannen musste zum frühestmöglichen Zeitpunkt erfolgen. Dabei hatte das Onrol-Team nur einen Tag Zeit, um das Pferd in 3D zu scannen und die gesammelten Daten in ein tadelloses 3D-Modell umzuwandeln.

Das Anbringen von Targets an das Objekt zur besseren Aufzeichnung kam überhaupt nicht in Frage. Selbst leichteste Berührungen waren verboten, ganz zu schweigen von der Verwendung jeglicher Geräte, die eine Gefahr für den Zustand des Pferdes darstellen konnten.

Es bedurfte keines langen Nachdenkens, um als 3D-Scanner für das Projekt Artec Eva zu wählen. Dieser Handscanner war das Gerät bereits erste Wahl für die Qualitätskontrolle und Erhaltung von Kulturgütern bei Unternehmen und Institutionen von Tesla bis zum British Museum.

Artec Eva

Eva ist absolut sicher in der Anwendung: Sie verfügt über eine Blitzlampe und eine Reihe von LED-Leuchten - die gleichen wie in Lampen, die in jedem Raum zu finden sind - um strukturierten Lichts auf die Oberfläche eines Objekts zu projizieren und dessen Formen mit einer Genauigkeit von bis zu 0,1 mm zu erkennen.

Neben der Form des Objekts nimmt Eva die Textur mit einer Farbtiefe von 24 Bit pro Pixel auf, was 16+ Millionen Farbvariationen ergibt – mehr als das menschliche Auge wahrnehmen kann. Die Aufnahme des Kleinen Blauen in Vollfarbe war für das Projekt von entscheidender Bedeutung.

Die Geschwindigkeit des Scannens war nicht weniger wichtig als die Qualität der Scans. Eva kann bis zu 16 Bilder pro Sekunde aufnehmen. Jede Aufnahme deckt einen Bereich ab, der ungefähr die Größe eines A4- bis A3-Blatts hat. Dieses Sichtfeld ist ideal für die Arbeit mit mittelgroßen und großen Objekten, wie zum Beispiel Maos Reittier. Der Nutzer bewegt sich um das Objekt herum und macht mit seinem Scanner mehrere Bilder, um die gesamte Oberfläche in kürzester Zeit und mit allen notwendigen Details in 3D zu digitalisieren.

Letztlich ist der Scanner sehr leicht (0,9 kg) und einfach zu handhaben, was ein weiterer Faktor war, der den Ausschlag zu Evas Gunsten gab.

3D-Scannen vor Ort

Am festgelegten Tag wurde die taxidermische Montierung von Little Blue One zu einer festgelegten Werkstatt gebracht, wo die Scanspezialisten von Onrol das Scannen durchführten, wobei einer den Scanner und der andere einen Laptop hielt, auf den die Daten des Scanners gestreamt wurden.

Das Team verwendete Echtzeit-Fusion, eines der Werkzeuge in der 3D-Scan- und Verarbeitungssoftware Artec Studio das Rohdaten schnell zu Scan zusammenfügt. In den meisten Fällen, insbesondere wenn das Objekt groß ist und eine reichhaltige Geometrie aufweist, ist nach dem Scannen eine umfassende Nachberarbeitung erforderlich – doch dank er Echtzeit-Fusion kann der Nutzer schon während des Scannens eine Vorschau des endgültigen 3D-Modells auf seinem Bildschirm sehen und sofort verstehen, ob die gesammelten Daten vollständig sind oder ob einige Teile der Oberfläche noch nicht erfasst wurden. Da die Möglichkeit eines zweiten Scan-Termins ausgeschlossen war, spielte die Echtzeit-Fusion von Artec Studio eine unverzichtbare Rolle.

Gestraffte Verarbeitung von 3D-Daten

Die erste Verarbeitung der Rohdaten erfolgte vor Ort und dauerte nur wenige Minuten. Nachdem sich das Onrol-Team versichert hatte, dass es alle erforderlichen Daten gesammelt hatte, fuhr es zurück ins Büro, um die Scans in Artec Studio zu einem hochauflösenden 3D-Modell zu verarbeiten.

Das 3D-Modell von Maos Pferd im reinen Geometrie-Modus, angezeigt in der Nutzeroberfläche von Artec Studio 14, lokalisiert für chinesisch sprechende Nutzer.

Artec Studio ist mit einer Reihe leistungsstarker Funktionen ausgestattet, mit denen Sie zum Beispiel automatisch den Untergrund entfernen können, auf der das Objekt gescannt wurde, oder Löcher und Lücken in Ihren Scans einfach ausbessern und schließen können. Die Software kümmert sich sogar während des Scannens um die Helligkeit und passt sie so an, dass eine Überbelichtung vermieden wird. Sie fragen sich, wozu das überhaupt gebraucht wird? Nun, wenn die Lichtverhältnisse während des Scannens einmal alles andere als ideal sind, kann es passieren, dass eine Seite des Objekts heller ist als die andere und Sie dann Stunden damit verbringen müssen, das hinzubiegen. Mit der automatischen Helligkeitsanpassung gibt es hingegen keinen Grund zur Sorge.

Und der letzte Schliff, das Textur-Mapping, war dann ebenfall zügig durchgeführt - alles dank der Tatsache, dass die Geschwindigkeit des Textur-Mappings in Version 14 der Software, welche im Projekt verwendet wurde, um 800% höher war.

Dann war das 3D-Modell fertig, und seine Maße (Länge, Breite und Höhe) wurden ermittelt.

Alle Ziele erreicht

Nach Erhalt des 3D-Modells vom Kleinen Blauen setzte das Museum die Restaurierung fort. Nach ihrer Fertigstellung wurde das fertige Exponat mit Artec Eva in 3D gescannt und in Artec Studio erneut vermessen. Es wurden keine kritischen Diskrepanzen zwischen den beiden 3D-Modellen des Pferdes gefunden, was die hohe Qualität der Restaurierungsarbeiten bezeugt.

Vergleich der 3D-Modelle der präparierten Montierung vor und nach der Restaurierung: alle Messungen stimmen überein.

Das Onrol-Team und die Museumsverwaltung vereinbarten eine weitere Zusammenarbeit, um den Zustand des restaurierten Exponats zu überwachen, so dass über die kommenden Jahrhunderte erhalten werden kann.

Die rechtzeitige dreidimensionale Digitalisierung kostbarer Artefakte ist der Schlüssel zur Erhaltung kultureller Güter und zur Förderung der Forschung in Anthropologie, Paläontologie und einer Reihe verwandter Gebiete. Hochauflösende 3D-Modelle von Artefakten können, wenn sie gemeinsam genutzt oder online gestellt werden, von jedem Interessierten eingesehen werden, unabhängig davon, wo sie oder er sich gerade befindet. 3D-Scan-Technologie ist ein unkomplizierter Weg, um digitale Doppelgänger von Fossilien und Artefakten an Ausgrabungsstätten oder von Ausstellungsstücken in Museen zu erstellen, ohne dass ein physischer Kontakt mit dem Objekt selbst erforderlich ist. Und dann können 3D-Modelle auch über interaktive Virtual-Reality-Plattformen angezeigt werden, wodurch die Reichweite von Museen sowohl lokal als auch weltweit erhöht wird.