Trasformare l'arco di un tempio cinese in un magnifico modello 3D con la tecnologia di scansione Artec

La sfida: scansionare in 3D in uno spazio ristretto un grande arco riccamente intagliato

La soluzione: Artec Eva, Artec Space Spider, Artec Studio

I risultati: è stato creato un modello 3D a tenuta stagna altamente dettagliato di un'opera architettonica in un sito sacro buddista utilizzando una combinazione di scanner 3D portatili

"Giocando con le perle, due draghi si libreranno in alto nel cielo." È così che il prodigioso artista e tagliapietre cinese Hu Mingzhu ha immaginato la scena per incoronare un capolavoro architettonico che avrebbe immortalato il suo nome nella regione sacra del Monte Wutai, nel nord della Cina. 100 anni dopo, il suo arco ornato di immagini di draghi, impreziosito da squisiti intagli di frutta, fiori e animali mitici e del mondo reale, è tornato nel regno dell'intangibile, ricreato come un modello 3D nei suoi minimi dettagli nell'ambito di un progetto di conservazione.

L'arco davanti al tempio di Longquan sul monte Wutai

Riconosciuto come sito del patrimonio mondiale dall'UNESCO e un'attrazione turistica AAAAA (di alto livello) dall'amministrazione nazionale cinese del turismo, il monte Wutai, o la montagna delle cinque terrazze, è la prima delle quattro montagne sacre del buddismo della Cina. Milioni di pellegrini provenienti da tutto il paese vengono a rendere omaggio al monte Wutai sin dal I secolo d.C., quando i monasteri iniziarono a essere costruiti sulle sue cinque cime pianeggianti.

Il primo modello 3D in assoluto dell'arco del Tempio Longquan in modalità solo geometria

Oggi il Monte Wutai ospita più di 40 templi, tra cui il Tempio di Longquan che si distingue per il suo stile architettonico unico a cui contribuì il leggendario Hu Mingzhu (1895-1968).

L'ascesa alla fama di Hu Mingzhu

Figlio di un insegnante di scuola, Hu Mingzhu iniziò a lavorare come apprendista in una falegnameria sul monte Wutai quando aveva 10 anni. Oltre alla lavorazione della pietra, si interessava molto alla calligrafia e alla pittura. Ricordato come diligente e perseverante, ma anche audace e di spirito libero, il giovane Hu Mingzhu era ammirato sia dai suoi insegnanti che dai suoi coetanei. "Il discepolo ha superato il suo maestro", disse una volta di lui il suo mentore Liu Yuancheng.

Tuttavia, non fu che fino alla metà degli anni 20 che a Hu Mingzhu venne affidato il suo primo grande progetto. A quel tempo, il tempio di Longquan aveva raccolto abbastanza offerte per progettare e costruire un santuario per il defunto monaco Puji. Hu Mingzhu elaborò e presentò il suo progetto insieme ad altri artisti. Superò così i concorrenti testa a testa con un gruppo di artigiani della vicina provincia di Hebei. Purtroppo, a seguito di un colloquio con l'abate del monastero, Hu Mingzhu venne rifiutato perché troppo giovane e inesperto.

La squadra di Hebei iniziò la costruzione ma, quando erano già arrivati a buon punto, i requisiti furono rafforzati, soprattutto per quanto riguardava gli intagli con cui dovevano essere adornate le pareti del santuario. Senza abbastanza muratori per completare il progetto, il gruppo di artigiani di Hebei lo abbandonò lasciandolo a metà. L'abate del monastero dovette rivolgersi a Hu Mingzhu, che non impiegò molto a radunare assistenti di talento da ogni parte del mondo, perfezionare gli schizzi iniziali e distribuire i compiti tra i suoi uomini in modo da portare a termine il progetto nel modo più rapido. Quando il santuario venne terminato, tutti rimasero meravigliati della bellezza della pietra che rappresentava le acque gorgoglianti di un ruscello di montagna.

Creazione dell'arco

Un anno dopo Hu Mingzhou vinse il successivo appalto per erigere un arco scolpito davanti al Tempio di Longquan al fine di esaltare la gloria e il significato di quest'ultimo. L'artista modellò la sua visione del progetto dell'arco in un prototipo in miniatura fatto di cera gialla. Combinando i tradizionali modelli cinesi di lavorazione del legno con le sue tecniche di intaglio della pietra, Hu Mingzhou ottenne il meglio di entrambe le tecniche. "Una gemma tra le gemme!" esclamò un membro del comitato di revisione osservando il prototipo.

Un totale di 50 artigiani lavorarono caparbiamente sotto la supervisione di Hu Mingzhou per sei anni di fila, e nell'autunno del 1930 l'arco fu completato. Questa meraviglia architettonica si trova in cima a una scala composta da 108 gradini, un numero sacro nel buddismo. Le sue tre porte sono formate da quattro pilastri di forma quadrata sostenuti da quattro colonne sul fronte e quattro sul retro. Tutti i lati dei pilastri ospitano rappresentazioni artistiche di draghi. Le volte dei cancelli spiccano per le loro peonie in fiore meticolosamente intagliate, i cachi maturi, i pennelli tradizionali cinesi, i ventagli di carta, i libri preziosi, ecc. Inoltre al centro dell'arco si trovano più di 20 leoni scolpiti nella pietra in diverse posture . Il suo centro comprende rappresentazioni di scene della vita del Buddha, sopra le quali si può vedere una placca verticale a forma di petalo di loto con incise le sagge parole "la luce del Buddha traspare."

Scultura decorata sopra il cancello principale dell'arco

La figura di un leone pronto per l'attacco

Sfida di scansione accettata

Tutta questa vivace varietà di forme doveva essere ricostruita in formato digitale per preservare questo tesoro culturale per i posteri.

Vennero stabiliti due requisiti:

  • Innanzitutto, ogni elemento dell'arco doveva essere renderizzato in 3D con la massima precisione. Nessuna lacuna nel modello 3D finale sarebbe stata accettabile.
  • In secondo luogo, bisognava assicurare la possibilità scomporre il modello 3D principale nelle parti strutturali di cui è costituito l'arco, in modo che ciascuna di esse potesse essere esaminata separatamente.

Non c'era modo migliore per soddisfare entrambi i criteri se non utilizzando la tecnologia di scansione 3D. Con uno scanner 3D portatile ci si può muovere intorno all'oggetto, catturandone la superficie sezione per sezione, da tutte le angolazioni necessarie.

La scansione 3D portatile è la specialità del Gold Partner di Artec 3D, Beijing Onrol Technology Co., Ltd . L'azienda è stata incaricata per il progetto di scansione dell'arco che prometteva di essere piuttosto impegnativo. Hanno deciso di utilizzare una combinazione di due scanner 3D portatili: Artec Eva e Artec Space Spider.

Artec Eva presenta un campo visivo più ampio e una velocità di scansione maggiore rispetto a Space Spider, e quindi può catturare una data area più velocemente. La forza di Space Spider è una maggiore precisione del punto 3D (fino a 0,05 mm) e una risoluzione 3D più elevata (fino a 0,1 mm). Così Eva è stata scelta per eseguire una scansione complessiva dell'arco, mentre Space Spider ne digitalizzava i dettagli più intricati.

Una vista ravvicinata della parte anteriore del modello 3D

Prima che il lavoro potesse essere avviato, era necessario assicurarsi che l'intera struttura potesse effettivamente essere scansionata in 3D dall'alto verso il basso. Lo spazio intorno all'arco è molto ristretto, non c'è abbastanza spazio per l'uso di normali ponteggi per raggiungere le sue parti superiori. Ciononostante il team ha ideato un sistema sicuro di scale per accedere alle aree che non potevano essere scansionate da terra, in particolare le gronde, che dovevano essere catturate dall'alto.

Un altro fattore da considerare è stata la luce solare: a 3.000 metri essa appare più luminosa che ad altitudini normali, e viene riflessa più intensamente, soprattutto dalle superfici lisce e levigate di cui l'arco abbonda. Ciò avrebbe potuto impedire a entrambi gli scanner di acquisire correttamente la geometria e la texture dell'oggetto. Sia Eva che Space Spider trasmettono i dati 3D che raccolgono al software Artec Studio, che ricostruisce la forma dell'oggetto analizzando ogni minima distorsione nei raggi di luce strutturata che gli scanner emettono dopo che la luce raggiunge la superficie dell'oggetto e rimbalza sugli scanner. Normalmente è possibile utilizzare dell'ombra per evitare la sovraesposizione, ma in questo caso, dato lo spazio limitato, questa opzione è stata scartata. Nelle giornate senza nuvole, alcune delle scansioni dovevano essere eseguite dopo il tramonto.

Catturare parti dell'arco con gli scanner 3D Artec Eva di notte

La scansione è stata completata in 14 giorni lavorativi, con circa 500 GB di dati grezzi raccolti, che equivalgono a circa 100.000 foto scattate con un buon smartphone. Le scansioni di Eva e Space Spider sono compatibili tra loro e possono essere facilmente fuse in Artec Studio. Ogni versione del software prevede miglioramenti che accelerano l'elaborazione dei dati e offrono nuovi strumenti per la modifica delle scansioni nel modo più conveniente.

I fantastici risultati

Un mese dopo, il progetto era terminato e la qualità del modello 3D ha stupito il cliente, proprio come la bellezza della pietra originale di Hu Mingzhu aveva affascinato i molti monaci e lama dei templi del Monte Wutai quando l'avevano visto per la prima volta.

La vista frontale del modello 3D dell'arco

Il modello 3D dell'arco sarà conservato per le generazioni a venire e potrà essere studiato da architetti, artisti e sinologi, anche senza mettere mai piede sul Monte Wutai. Allo stesso modo il modello 3D può essere visualizzato nelle aule, fungendo da materiale supplementare per gli insegnanti di storia cinese. Sono particolarmente degne di nota le parti superiori dell'arco, che normalmente sfuggono allo sguardo dei visitatori, e possono ora essere visualizzate in alta risoluzione. Grazie alla tecnologia di scansione 3D, per la prima volta nella storia, ogni piccolo angolo di questo capolavoro è chiaramente visibile a chiunque sia interessato.