3D-Scanner hilft bei Erhalt alter Maya-Kultur im Rahmen des Google Maya Projekts des British Museum

28/06/2020

Von Matthew McMillion

Als der spanische Bischof Diego de Landa seinen Männern auf der Halbinsel Yukatan im 16. Jahrhundert befahl, jedes Buch und jedes Bild der Maya zu verbrennen, da sie „Lügen des Teufels“ seien, gingen wertvolle Werke der Maya-Philosophie und -Kultur aus vielen Jahrhunderten für immer verloren. Lediglich vier Maya-Bücher entgingen seinem Vernichtungseifer. Doch nur Hunderte Meilen entfernt überdauerten alte, verlassene Maya-Städte, deren Pyramiden und Monumente mit der Schrift der Maya versehen waren. Erst vor wenigen Jahrzehnten ist es einigen Forschern gelungen, mehr als 90 Prozent der Hieroglyphen zu entziffern, die die Maya mit viel Mühe in Stein, Holz, Knochen, Jade und Muscheln eingravierten.

„Zoomorph P“ in der Maya-Stadt Quiriguá, heute und 1881. Quelle: British Museum

Die Bildzeichen erzählen von Geburten, Todesfällen, Hochzeiten, Kriegen, Eroberungen und zahlreichen anderen Vorkommnissen. Ein unbezahlbares kulturelles Erbe für Millionen heutiger Maya – und die ganze Welt. Doch jedes Jahr fallen mehr und mehr Hieroglyphen dem sauren Regen zum Opfer. Um es mit den Worten von Dr. Pablo Sanchez vom Zentrum für Atmosphärische Forschung der Nationalen Unabhängigen Universität von Mexiko zu sagen: „Wir laufen Gefahr, in den nächsten hundert Jahren sämtliche Inschriften auf den Stelen und Säulen zu verlieren.“ Denkmalschützer suchen nach einer Lösung, bisher allerdings vergeblich.

Vorerst hat das British Museum in Zusammenarbeit mit Google Arts & Culture ein spannendes Projekt ins Leben gerufen, um Teile dieses kulturellen Vermächtnisses zu konservieren und sogar wiederherzustellen. Zu diesem Zweck wurde die neueste 3D-Scantechnik mit dem Werk des britischen Diplomaten und Forschers Alfred Maudslay kombiniert, der im 19. Jahrhundert mit seinem Team passionierter Fachleute und vier Tonnen Gips im Gepäck den Atlantik überquerte, um die Vermächtnisse der Maya festzuhalten. Dort nutzte er – neben zahlreichen Zeichnungen und Beschreibungen in seinem Notizbuch – modernste Fotografie- und Abdrucktechniken (etwa Gelatinetrockenplatten, Gips und Pappmaschee), um eine erstaunliche Anzahl von Werken aus der Maya-Zeit zu dokumentieren.

„Stele E“ in Quiriguá, etwa 1880. Quelle: British Museum

Zurück in England wurde sämtliches Material ins South Kensington Museum (heute das Victoria & Albert Museum) gebracht, wo die Papier- und Gipsabdrücke ausgegossen und in hochpräzise Abgüsse verwandelt wurden. So konnten Dutzende wichtiger Maya-Monumente mitsamt ihrer Hieroglyphen in dem Zustand „eingefroren“ werden, in dem Alfred Maudslay sie in den 1880-er Jahren vorfand, bevor der saure Regen ihnen etwas anhaben konnte.

Die Archäologin Claudia Zehrt, die Kuratorin des British Museum, verdeutlicht die enorme Leistung von Maudslay und seinem Team: „Für ein Monument durchschnittlicher Größe mussten etwa 600 bis 1.000 Gipssegmente angefertigt werden, die dann vor dem Verschiffen nach England zu den eigentlichen Abdrücken zusammengefügt wurden. Das waren vor allem Negative aus Gips oder Pappmaschee, auf denen die uns heute vorliegenden Positive beruhen. Diese Abgüsse sind hochpräzise Kopien der Originalmonumente und eignen sich ideal für historische Zwecke.“

Im Mittelpunkt des Google Maya Projekts stand die Anforderung, präzise 3D-Modelle der Abgüsse aus dem 19. Jahrhundert zu erstellen. Als Archäologin hatte Claudia Zehrt oft mit der üblichen digitalen Erfassungsmethode der Photogrammetrie gearbeitet. Ihr war daher schnell klar, welche Schwierigkeiten dieses Verfahren bei der Erfassung der Maudslay-Abgüsse mit sich bringen würde. „Die Sammlung umfasst Hunderte große und schwere Gipsabgüsse, die nur wenige Zentimeter über dem Boden in Regalen gelagert sind. Die meisten sind zwischen einem und drei Metern groß, manche noch größer. Um sie zu bewegen, sind mindestens zwei Personen erforderlich, gleichzeitig sind sie äußerst zerbrechlich. Viele der Abgüsse stehen nur 30 bis 40 Zentimeter voneinander entfernt. Bei einer Photogrammetrie wäre es zu beengt gewesen, um die Abgüsse aus sämtlichen erforderlichen Winkeln aufzunehmen. Angesichts der langwierigen Einrichtung und Datenbearbeitung, die mit der Photogrammetrie einhergeht, hätten wir mit diesem Verfahren zudem mehr als doppelt so lang gebraucht, wie schließlich mit unserem Artec Eva.“

Die Kuratorin des British Museum, Claudia Zehrt, beim 3D-Scannen eines Abgusses von „Zoomorph P“ aus Quiriguá mit Artec Eva. Quelle: British Museum

Die Handhabung des von Google bereitgestellten professionellen 3D-Handscanners Artec Eva, der für die rasche Erfassung mittelgroßer Objekte in hochauflösender Farbe konzipiert ist, war für die Kuratorin zunächst Neuland. Doch sie arbeitete sich schnell ein und bald scannte sie Maudslays Gips- und Pappmascheeabgüsse äußerst routiniert. Anfangs war die Museumsleitung skeptisch, ob Artec Eva in den beengten Räumlichkeiten einsetzbar wäre, doch Zehrt war zuversichtlich: „Selbst als ich aus Platzmangel zu den tollsten Verrenkungen gezwungen war, lieferte Eva gute Ergebnisse. Manchmal musste ich den Scanner auf ein Einbeinstativ montieren und in die Höhe halten oder meinen Körper verdrehen, weil nicht genug Platz zum Hinknien war. Doch Eva erfasste alle Oberflächen perfekt, selbst tiefe Einkerbungen, die auch unter Idealbedingungen eine Herausforderung bedeutet hätten.“

Claudia Zehrt, Kuratorin des British Museum, beim 3D-Scanen von Maya-Abgüssen mit Artec Eva. Quelle: British Museum

Sie erläutert das Scanverfahren näher: „Im Schnitt dauerte es zehn Minuten, einen Abguss zu erfassen. Bei kleineren ging es rascher, bei größeren brauchten wir manchmal zwanzig Minuten oder länger. Die Scanzeit hing auch davon ab, wie tief und schmal die Einkerbungen waren, da das Scannen schwer zugänglicher Oberflächen sich natürlich komplizierter gestaltete. Auch der knappe Platz zwischen den Platten, meist nur 30 oder 40 Zentimeter, erwies sich als Hindernis. Bei freistehenden Abgüssen hätte das Scannen nur halb so lang gedauert.“

Nach dem Scannen folgte die Bearbeitung der Scans in Artec Studio. „Als Erstes richtete ich die Scans der Abgüsse aus, wobei ich mit der globalen Registrierung arbeitete. Danach führte ich eine scharfe Fusionierung durch. In den seltenen Fällen, in denen Löcher auftraten, füllte ich sie mit dem „Fix Hole“-Tool aus. Ich reduzierte die Dreiecksanzahl, sodass das endgültige 3D-Modell für den Export in Farbe weniger als 100 MB groß war und trotzdem noch gut aussah. Schließlich exportierte ich das Modell als OBJ-Datei. Mein Zeitaufwand war erstaunlich gering: Ich musste nur fünf bis zehn Minuten investieren, danach übernahm Artec Studio und ich konnte mich anderen Aufgaben zuwenden. Artec Studio erledigte den größten Teil der Schwerstarbeit“, so Claudia Zehrt.

Ein mit Artec Eva erstellter Scan eines Abgusses von „Zoomorph P“ aus Quiriguá in Artec Studio. Quelle: British Museum

Die erste Aufgabe im Rahmen des Google Maya Projekts bestand darin, ein 3D-Modell der knapp sieben Meter hohen „Stele E“ aus der Maya-Stadt Quiriguá zu erstellen. Im Einzelnen mussten 31 Abgüsse erfasst und zusammengefügt werden. Ziel war ein äußerst präzises und naturgetreues Modell, dass sowohl für Lehrzwecke als auch für detaillierte ikonographische Analysen verwendet werden konnte. Diese erste Phase sollte beweisen, dass die Arbeit mit Artec Eva sowie die Datenbearbeitung mit der Scanner-Software Artec Studio für das zweiköpfige Team um Claudia Zehrt eine rasche und effektive Lösung bot, um die Sammlung der über 400 Abgüsse in hochauflösenden Farben 3D zu scannen.

Ausschnitt aus dem Abguss von „Stele E“ aus Quiriguá mit dem Gesicht des Maya-Herrschers Kʼakʼ Tiliw Chan Yopaat. Quelle: British Museum

Die Ergebnisse sprechen für sich, wie in folgendem kurzen Film zu sehen ist, in dem „Stele E“ als Virtual Reality Objekt von dem Maya-Epigraphiker Professor Christophe Helmke untersucht wird:

Claudia Zehrt erläutert die Bedeutung von „Stele E“: „Das Monument aus dem Jahr 771 nach Christus stellt den Maya-Herrscher Kʼakʼ Tiliw Chan Yopaat dar, besser bekannt unter Butz' Tiliw. Er hatte den 13. Herrscher der bedeutenden Maya-Stadt Copan, Waxaklajuun Ub’aah K’awiil, auch „Achtzehn Kaninchen“ genannt, enthaupten lassen. Pikanterweise hatte Achtzehn Kaninchen seinen späteren Konkurrenten Butz' Tiliw einige Jahre zuvor selbst auf den Thron verholfen! Eine der Glyphen zeigt eine Steinaxt als Symbol für die Enthauptung. Auf der Vorderseite der Stele ist der siegreiche König, Butz' Tiliw, in zeremonieller Tracht zu sehen, mit Kopfschmuck, Edelsteinen und allem Drum und Dran. Dies war ein großer Tag für ihn und sein Volk, die als Vasallen von Copan lange unterdrückt worden waren. Auch sonst ist das Monument äußerst beeindruckend. Das Original wiegt 65 Tonnen und ragt mehr als zwei Stockwerke über der Erde auf.“

Die mit Hieroglyphen versehene dreistufige Treppe von Palenque, Foto etwa aus dem Jahr 1891. Quelle: British Museum

In einer späteren Projektphase wurde mit einer CNC-Fräse eine exakte Kopie der Hieroglyphentreppe von Palenque hergestellt, die neben der Originaltreppe aufgestellt werden sollte. Die Treppe aus dem 7. Jahrhundert nach Christus hat seit 1891, als Maudslay sie in Gips bannte, beträchtlich gelitten. Weitere historische Einzelheiten und eine Übersetzung der Hieroglyphen auf den Stufen sind unter diesem Link zu finden.

Das 3D-Scannen der Stufen-Abgüsse war mit einigen Schwierigkeiten verbunden, wie Zehrt erläutert: „Die Treppe besteht aus zwölf Abgüssen, die sich problemlos und rasch mit Artec Eva 3D-scannen ließen. Doch einer der Abgüsse war zerbrochen und es fehlten einige Details. Also nahmen wir uns Maudslays Originalzeichnungen und -fotografien vor, um die Stufe in ihrer Gänze digital wiederherzustellen. Und tatsächlich: Wir haben es geschafft.“

Scans der Hieroglyphen-Treppe von Palenque in der Scanner-Software Artec Studio. Quelle: Central Scanning

An diesem Punkt bat Claudia Zehrt den Artec Ambassador Central Scanning, einen 3D-Scanning-Spezialisten, um Hilfe. Denn um das finale 3D-Modells der Treppe zu erstellen, war an den Übergängen der Stufen ein nahtloses 3D-Bridging erforderlich. Die 3D-Scanning-Experten von Central Scanning fügten die Scans im Laufe eines Tages digital in Artec Studio 14 zusammen und verwandelten sie in ein einheitliches 3D-Modell, das für Transportzwecke mit der CNC-Fräse in sechs Teile geschnitten werden konnte.

Kopie der Hieroglyphen-Treppe von Palenque, erstellt von Pangolin Editions. Quelle: Pangolin Editions

Das fertige 3D-Modell der Treppe wurde an die Gießerei Pangolin Editions gesandt, wo aus Ancaster-Kalkstein aus dem englischen Lincolnshire – einem oolitischen Kalkstein, der dem von den Maya für das Original verwendeten Kalkstein ähnelt – ein Modell CNC-gefräst wurde. Pangolin Editions hat seinen Sitz in Gloucester, England, und ist auf die Fertigung von Skulpturen spezialisiert. Die leicht abweichende Farbe der Kopie sei Absicht, so Zehrt. „Es war der Wunsch der Restauratoren, zu zeigen, dass es sich um eine Kopie handelt und nicht um das Original. Die Besucher können nah an die Kopie herantreten und sie berühren, die Finger über die Hieroglyphen wandern lassen und diesen erstaunlichen Kulturschatz aus nächster Nähe erleben.“

Nach dem CNS-Fräsen wurde die Treppe zur archäologischen Fundstätte Palenque in Mexiko gebracht und neben dem Original aufgestellt.

Für die 3D-Modelle der Abgüsse sind viele Einsatzmöglichkeiten denkbar, darunter Forschungsprojekte von Maya-Spezialisten und Wissenschaftlern auf der ganzen Welt sowie Bildungs-Apps mit virtuellen Exkursionen für Schüler und Museumsbesucher. Als Beispiel wäre dieses Schulprojekt in der Preston Park Grundschule zu nennen, einer multikulturellen Schule in Wembley Park, London.

Um Claudia Zehrt zu zitieren: „Wir beginnen gerade erst zu verstehen, was mit 3D-Scannern möglich ist und welche erstaunlichen Modelle wertvollen weltweiten Kulturerbes man damit erschaffen kann. Neben dem Nutzen für die Forschung und den zahllosen Möglichkeiten, die durch ihre Verwendung als Virtual-Reality-Ausstellungsstücke möglich sind, gibt es einen weiteren, fast noch wichtigeren Punkt: Dank dieser Technik können wir die Kunstschätze den Völkern und Kulturen, von denen sie stammen, zurückgeben. Mit einem handgeführten 3D-Scanner wie dem Artec Eva lassen sich heute innerhalb weniger Minuten Exponate eines Museums oder Funde einer archäologischen Ausgrabungsstätte vor Ort digital erfassen.“

Und weiter führt die Kuratorin aus: „Nach nur kurzer Bearbeitung der Scans in Artec Studio kann ich das 3D-Modell an einen Drucker weiterleiten, oder, wie bei der Hieroglyphen-Treppe von Palenque aus Kalkstein, Holz oder anderen natürlichen Materialien fräsen. Dies bedeutet, dass die Museen weltweit die Möglichkeit haben, lebensechte Modelle dieser Artefakte zu erstellen, die die Besucher auch anfassen oder in die Hand nehmen dürfen. Diese Möglichkeit ist absolut wegweisend!“

Das komplette Maudslay-Archiv gescannter Fotos, Tagebücher, Zeichnungen und 3D-gescannter Abgüsse des British Museum finden Sie auf der Google-Seite „Arts & Culture“ unter folgendem Link: https://artsandculture.google.com/search/3d?project=maya-heritage-mexico.