Ein chinesisches Weltkulturerbe wird durch die Technologie von Artec 3D verewigt

Herausforderung: 3D-Scannen eines großen, kunstvoll geschnitzten Torbogens auf engem Raum

Lösung: Artec Eva, Artec Space Spider, Artec Studio

Ergebnis: Ein hochdetailliertes, makelloses 3D-Modell eines architektonischen Wahrzeichens an einer heiligen buddhistischen Stätte wurde mit einer Kombination von tragbaren 3D-Scannern erstellt.

„Mit Perlen spielend werden zwei Drachen hoch am Himmel schweben.“ So stellte sich der chinesische Künstler und Steinmetz Hu Mingzhu die Szene vor. Mit dieser krönt er ein architektonisches Meisterwerk, das den Namen des Autoren in der heiligen Region des Bergs Wutai in Nordchina verewigen sollte. 100 Jahre später fand der mit aufwändigen Schnitzereien aus Früchten, Blumen, mythischen und realen Tieren, verzierte Drachenbogen, wieder ins Reich des Ungreifbaren zurück, als er im Rahmen eines Konservierungsprojekts detailgetreu als 3D-Modell nachgebildet wurde.

Der Torbogen vor dem Longquan-Tempel auf dem Berg Wutai

Der Berg Wutai, anerkannt von der UNESCO als Weltkulturerbe und der Nationalen Chinesischen Tourismusverwaltung als Touristenattraktion der obersten Klasse, ist der erste der vier Heiligen Berge des Buddhismus in China. Der Berg Wutai war bereits im 1. Jahrhundert n.Chr., als auf seinen fünf Gipfeln Klöster gebaut wurden, ein Ort der Huldigung für Millionen von Pilgern aus dem ganzen Land.

Das allererste 3D-Modell des Torbogens des Longquan-Tempels im reinen Geometrie-Modus

Heute beheimatet der Berg Wutai mehr als 40 Tempel, darunter den Longquan-Tempel, der sich durch seinen einzigartigen architektonischen Stil, zu dem der legendäre Hu Mingzhu (1895-1968) beitrug, auszeichnet.

Hu Mingzhus Aufstieg zum Ruhm

Hu Mingzhu, Sohn eines Schullehrers, begann im Alter von 10 Jahren als Lehrling in einer Schreinerei am Berg Wutai zu arbeiten. Neben dem Maurerhandwerk interessierte er sich sehr für Kalligraphie und Malerei. Der junge Hu Mingzhu, der als fleißig und ausdauernd, aber auch als wagemutig und freimütig galt, wurde sowohl von seinen Lehrern als auch von Gleichaltrigen bewundert. „Der Schüler hat seinen Meister übertroffen“, sagte sein Mentor Liu Yuancheng einmal über ihn.

Doch erst mit Mitte 20 wurde Hu Mingzhu mit seinem ersten großen Projekt betraut. Damals hatte sich der Longquan-Tempel um die Planung und den Bau eines Heiligtums für einen verstorbenen Mönch beworben. Hu Mingzhu präsentierte neben anderen Bewerbern seinen Entwurf und gewann damit den Wettbewerb – zusammen mit einer Gruppe von Kunsthandwerkern aus der benachbarten Provinz Hebei. Jedoch wurde Hu Mingzhu durch den Abt des Klosters abgelehnt, da er noch zu jung und unerfahren war.

Die Handwerker aus Hebei begannen schon kurz daraufhin mit dem Bau des Heiligtums. Als die Arbeiten bereits weit fortgeschritten waren, wurden die Anforderungen noch einmal verschärft – insbesondere im Hinblick auf die Schnitzereien, mit denen die Wände des Heiligtums geschmückt werden sollten. Allerdings standen zur Vollendung nicht genügend qualifizierte Maurer zur Verfügung. Deshalb gaben die Handwerker aus Hebei schon nach der Hälfte der Bauzeit das Projekt auf. Der Abt des Klosters musste sich nun an Hu Mingzhu wenden. Dieser fand schnell geeignete Unterstützung aus allen Ecken des Landes und delegierte seine Anweisungen. Durch sein effizientes Vorgehen konnte das Projekt in kürzester Zeit vollendet werden. Als das Heiligtum enthüllt wurde, staunten alle über die Schönheit des Mauerwerks mit seinen, einem gurgelnden Bergbach ähnelnden Wasseranlagen.

Schaffung des Meisterwerks Bogengang

Ein Jahr später gewann Hu Mingzhou seinen nächsten Auftrag, einen geschnitzten Torbogen vor dem Longquan-Tempel zu verwirklichen, um den Ruhm und die Bedeutung dieses Tempels zu vergrößern. Der Künstler formte seine Vision des Bogens zunächst in einem Miniaturprototypen aus gelbem Wachs. Hu Mingzhou kombinierte das Beste aus zwei Welten und verflocht die traditionellen Holzmuster Chinas mit seinen eigenen Steinschnitztechniken. „Ein Edelstein aus Edelsteinen“, rief ein Mitglied der Jury aus, während es den Prototyp betrachtete.

Insgesamt 50 Handwerker arbeiteten sechs Jahre lang unter der Aufsicht von Hu Mingzhou, so war im Herbst 1930 der Torbogen fertig. Dieses architektonische Wunderwerk ruht auf einer Treppe, die aus 108 Stufen besteht – eine heilige Zahl im Buddhismus. Seine drei Tore werden durch vier quadratische Pfeiler gebildet, die von vier Säulen auf der Vorderseite und vier auf der Rückseite getragen werden. Auf allen Seiten der Pfeiler sind künstlerische Darstellungen von Drachen zu sehen. Die Gewölbe der Tore sind bemerkenswert dank ihrer akribisch geschnitzten blühenden Pfingstrosen, reifen Kakis, traditionellen chinesischen Schreibpinseln, Papierfächern, wertvollen Büchern und vielem mehr. Außerdem befinden sich in der Mitte des Torbogens mehr als 20 in Stein gehauene Löwen in verschiedenen Haltungen. Im Zentrum des Torbogens finden sich Darstellungen von Szenen aus dem Leben des Buddha, über denen eine lotusblattförmige vertikale Tafel mit den eingravierten Worten der Weisheit „Buddhas Licht scheint überall“ zu sehen ist.

Verzierte Schnitzerei über dem Haupttor des Torbogens

Die Gestalt eines Löwen, der zum Angriff bereit ist

Die Herausforderung des Scannens

Die schier unendliche Vielfalt an aufwendigen Formen musste in digitaler Form rekonstruiert werden, um diesen Kulturschatz für die Nachwelt zu erhalten.

Zwei Anforderungen wurden gestellt:​

  • Erstens sollte jedes Element des Torbogens mit höchster Genauigkeit in 3D gerendert werden. Keine Lücken im endgültigen 3D-Modell wären akzeptabel gewesen.
  • Zweitens wurde gefordert, dass es möglich sein sollte, das 3D-Mastermodell in die strukturellen Teile, aus denen der Bogengang besteht, zu zerlegen, so dass jeder von ihnen separat untersucht werden kann.

Es gab keinen besseren Weg, beide Kriterien zu erfüllen, als den Einsatz von 3D-Scantechnologie. Mit einem handgeführten 3D-Scanner können Sie sich um das Objekt herum bewegen und seine Oberfläche Abschnitt für Abschnitt aus allen erforderlichen Winkeln erfassen.

3D-Scannen mit tragbaren Scannern zählt zu den Disziplinen, die das Team des Artec 3D Gold-Partners Beijing Onrol Technology Co., Ltd. besonders beherrscht. Das Unternehmen wurde mit dem Scannen des Torbogens beauftragt, was eine immense Herausforderung bedeutete. Man entschied sich schließlich für eine Kombination aus zwei handgeführten 3D-Scannern: Artec Eva und Artec Space Spider.

Artec Eva verfügt über ein größeres Sichtfeld und eine höhere Scangeschwindigkeit als Space Spider und kann daher schneller einen ausgewählten Oberflächenbereich erfassen. Die Stärken von Space Spider sind seine höhere 3D-Punktgenauigkeit (bis zu 0,05 mm) und 3D-Auflösung (bis zu 0,1 mm). Daher wurde Eva ausgewählt, um einen Gesamtscan des Torbogens durchzuführen, während Space Spider die feineren Details digitalisieren sollte.

Eine Nahaufnahme des vorderen Teils des 3D-Modells

Bevor mit der Arbeit begonnen werden konnte, musste sichergestellt werden, dass die gesamte Struktur tatsächlich von oben nach unten in 3D gescannt werden konnte. Der Raum um den Torbogen herum ist sehr eng und bietet nicht genug Platz für den Einsatz von Standardgerüsten, über die man die oberen Teile erreichen könnte. Das Team entwickelte daher ein eigenes sicheres Leitersystem, um Bereiche zu erreichen, die vom Boden aus nicht scanbar gewesen wären. Das betrifft insbesondere die Traufe, die von oben erfasst werden musste.

Ebenfalls zu berücksichtigen war das Sonnenlicht: In 3.000 Metern Höhe erscheint dieses noch heller als in normaler Höhe. Noch dazu wird stärker reflektiert, da der Torbogen reichlich glatte und polierte Oberflächen besitzt. Dies könnte beide Scanner daran hindern, die Geometrie und Textur des Objekts korrekt zu erfassen. Denn sowohl Artec Eva als auch Artec Space Spider leiten die von ihnen gesammelten 3D-Daten an die Software Artec Studio weiter, die die Form des Objekts rekonstruiert. Das geschieht, indem die Software jede kleine Verzerrung in den Strahlen des Strukturlichts analysiert, nachdem das Licht die Objektoberfläche erreicht hat und auf die Scanner zurückfällt. Normalerweise kann eine Abschattung verwendet werden, um eine Überbelichtung zu vermeiden, doch in diesem Fall wurde wegen der beengten Platzverhältnisse davon abgesehen. An wolkenlosen Tagen musste ein Teil der Scans daher nach Sonnenuntergang durchgeführt werden.

Nächtliche Erfassung von Teilen des Torbogens mit Artec Eva 3D-Scannern

Das Scannen wurde in 14 Arbeitstagen abgeschlossen, wobei etwa 500 GB Rohdaten gesammelt wurden – das entspricht etwa 100.000 Fotos mit einem guten Smartphone. Die Scans sowohl von Artec Eva als auch von Artec Space Spider sind miteinander kompatibel und können in Artec Studio problemlos zusammengefügt werden. In jeder Version der Software gibt es Verbesserungen, die die Datenverarbeitung beschleunigen und neue Werkzeuge für die bequeme Bearbeitung von Scans bieten.

Brillante Ergebnisse

Einen Monat später war das Projekt abgeschlossen, und die Qualität des 3D-Modells beeindruckte den Kunden genauso wie auch die Schönheit von Hu Mingzhus Originalmauerwerk schon viele Menschen, als sie es zum ersten Mal sahen.

Vorderansicht vom 3D-Modell des Torbogens

Das 3D-Modell des Torbogens wird für kommende Generationen erhalten und kann von Architekten, Künstlern und Sinologen studiert werden, auch wenn sie selbst nie die Reise zum Berg Wutai antreten werden. Ebenso kann das 3D-Modell in Klassenzimmern ausgestellt werden und als Zusatzmaterial für Lehrer der chinesischen Geschichte dienen. Besonders wertvoll ist, dass die oberen Teile des Torbogens, die für das menschliche Auge nur schwer ersichtlich sind, nun ebenfalls in hoher Auflösung betrachtet werden können. Dank der 3D-Scantechnologie wurde zum ersten Mal in der Geschichte jede noch so kleine Ecke dieses Wahrzeichens für jeden Interessierten deutlich sichtbar.