La scansione 3D trasforma reperti storici in oggetti per videogiochi e per il programma TV Time Team

Nel mondo dell'archeologia, la squadra di Time Team è una vera e propria celebrità. Durante gli anni '90 e 2000, il team dietro l'amatissimo show televisivo britannico ha fatto vivere ai propri spettatori l'emozione di visitare scavi archeologici di tutto il mondo, ed è stato trasmesso in oltre 50 paesi.

Il programma ha interrotto la produzione nel 2014 ma è stato recentemente riesumato nel Regno Unito sia su YouTube e sui set televisivi di tutto il mondo, portando un nuovo team di appassionati di archeologia a unirsi al cast originale.

Con l'obiettivo di mantenere i loro contenuti sempre attuali nell'era digitale, la squadra di Time Team voleva ricreare siti archeologici con una splendida grafica 3D per programmi televisivi, un museo interattivo e una serie di videogiochi VR.

Time Team entra nell'era digitale

Per soddisfare la propria ambizione di rendere più coinvolgente lo studio della storia, Time Team ha adottato tecnologie avanzate attraverso una partnership con l'Università di Plymouth.

Negli ultimi dieci anni, l'università ha lavorato con il partner certificato Artec Gold Patrick Thorn and Co su vari progetti, adottando lo scanner di livello metrologico Space Spider nel 2019 e aggiornando le sue capacità di scansione acquisendo Artec Leo e Artec Ray un anno dopo.

Lo scanner 3D Artec Ray installato all'esterno di una storica fattoria di Dartmoor. Immagine: plymouth su Instagram

In procinto di creare il più grande studio di videogiochi nel sud-ovest dell'Inghilterra, Plymouth è già l'orgoglioso proprietario degli scanner Artec Leo e Ray, e sta rapidamente diventando un leader nel campo del design virtuale.

Cercando di aumentare le prospettive di carriera dei suoi studenti tramite legami commerciali, l'Università di Plymouth ha accettato per la prima volta di iniziare a lavorare con Time Team nel 2022. Inizialmente, le organizzazioni hanno deciso di trasformare una storica fattoria del Devon in un'attrazione turistica virtuale, come parte di un progetto in collaborazione con Shadow Tor Studios, partner della squadra Time Team, che in seguito sarebbe stata trasformata in modelli CGI per videogiochi.

Per il docente di Plymouth Joel Hodges e il direttore di Shadow Tor Matt Clark, la collaborazione è stata anche un piccolo ritrovo tra amici. Hodges aveva incontrato Clark per la prima volta a 14 anni, e sapeva della sua esperienza nella zona. Hodges ha considerato da subito il progetto come "una combinazione perfetta" tra gli obiettivi di ricerca della sua università e un modo per offrire ai suoi studenti un'esperienza di lavoro nella vita reale.

Utilizzando la loro esperienza, oltre agli scanner basati sull'intelligenza artificiale Artec Leo e Ray (uno scanner LiDAR a lungo raggio), gli sviluppatori hanno scoperto di poter creare rapidamente un modello realistico dell'intero edificio.

Artec Leo viene utilizzato per catturare i dettagli più piccoli del sito di valore storico di Dartmoor. Immagine: plymouth su Instagram

"Nell'edificio c'è un lungo fienile con un'area per tenere gli animali", ha detto Clark. "Con Leo, siamo riusciti a scansionare alcuni dei suoi dettagli più peculiari, è stato molto facile. Era interessante vedere questo strumento tecnologico bianco e luminoso accanto a un edificio storico e polveroso in una parte fangosa e umida della Cornovaglia. Niente male davvero."

"Abbiamo catturato anche i più piccoli dettagli. Ray ha catturato l'interno e Leo ha catturato gli stipiti delle porte e alcune strane piccole tacche intagliate e segni di bruciature che servivano a tenere lontani i demoni."

Creare gli avatar del Time Team

Dopo aver digitalizzato con successo la casa in tronchi di Devon, che in seguito è stata protagonista di uno speciale di Time Team, Hodges, Clark e i loro studenti sono stati quindi incaricati di sviluppare degli avatar per i prossimi videogiochi e contenuti interattivi dello show.

Tuttavia, c'era un problema: presentatori e troupe potevano riunirsi solo per le riprese. Poiché le puntate sono state in gran parte girate in siti archeologici remoti, le cabine di fotogrammetria tradizionalmente utilizzate per creare avatar di videogiochi erano da escludere, a causa del tempo variabile e dell'impraticabilità logistica.

Poi c'era il problema dell'elaborazione dei dati. Le cabine di fotogrammetria utilizzano dozzine se non centinaia di fotocamere per scattare foto di persone da tutte le angolazioni. Ma la sincronizzazione dei dati acquisiti in una nuvola di punti 3D può richiedere molto più tempo rispetto alla scansione 3D.

"Le cabine sono molto efficienti, puoi scattare le foto necessarie in millisecondi, ma quanto tempo ci vuole per elaborare i dati?", si è chiesto Patrick Thorn, Direttore di Patrick Thorn and Co. "Come abbiamo visto nel recente webinar sulla scansione del corpo tenuto da Artec, la velocità con cui è possibile scansionare e scolpire modelli di corpi con Artec Leo e Studio è incredibilmente alta."

"Un altro grande vantaggio è il Wi-Fi integrato di Leo", ha aggiunto. "Non appena si dispone di una connessione Internet, è possibile caricare le scansioni su Artec Cloud, pronte per essere elaborate in Artec Studio."

Questi vantaggi di velocità si sono riflessi nel progetto degli avatar del Time Team, con una sessione iniziale di acquisizione ed elaborazione che ha richiesto solo pochi giorni. Il team di sviluppo è persino riuscito a digitalizzare i presentatori mentre indossavano costumi d'epoca, costituiti da superfici lucide tradizionalmente difficili da scansionare, come ad esempio armature, in modo che i giocatori possano cambiare l'abbigliamento durante il gioco.

Secondo Clark, la rapida velocità di acquisizione di 35 milioni di punti al secondo di Leo ha anche reso più facile la scansione del team senza dover dire loro: "state fermi e non respirate per 20 minuti."

Matt Clark di Shadow Tor con lo scanner 3D Artec Leo

"Abbiamo scansionato le persone, le pieghe del costume, l'illuminazione naturale, tutto ciò che potrebbe essere aggiunto in post produzione", ha aggiunto Clark. "A nessuno piace stare fermo a lungo, e con un programma di riprese stringente è raro che abbiano la possibilità di farlo. Rispetto a scattare 600 foto di fotogrammetria della testa di qualcuno, Leo è stato molto più veloce da usare."

"So dell'esistenza delle cabine pop-up, ma poiché i nostri obiettivi possono trovarsi a due ore da una strada o da una fonte di energia, la scansione 3D è il metodo più comodo."

Realizzare modelli storici

Mentre Hodges e Clark utilizzavano esclusivamente Leo, lo scanner wireless basato sull'intelligenza artificiale, per catturare gli avatar di Time Team, in seguito hanno incorporato la fotogrammetria nel loro flusso di lavoro per la digitalizzazione degli oggetti di scena.

Quando si trovavano a scansionare costumi metallici come un'armatura romana, gli sviluppatori hanno subito scoperto che le loro superfici riflettenti li rendevano difficili da catturare. Con Artec Studio, tuttavia, è ora possibile combinare perfettamente la scansione 3D e i dati di fotogrammetria.

Il display integrato di Artec Leo utilizzato per visualizzare l'anteprima di un costume romano scansionato in 3D

Utilizzando questa funzionalità, il team è riuscito a colmare eventuali lacune nei loro modelli con foto ad alta risoluzione, per ottenere una qualità della texture estremamente elevata e, infine, sviluppare avatar digitali incredibilmente realistici.

Artec Studio ha anche semplificato l'esportazione dei modelli in programmi di fotogrammetria come Agisoft Metashape. Infatti, grazie al software di Artec, sono stati in grado di ridurre drasticamente i conteggi di poligoni dei modelli e renderli più facili da trasporre nei videogiochi, senza perdere alcun prezioso dato di texture come le pieghe degli indumenti o la complessità degli oggetti di scena storici.

"Manteniamo un alto numero di poligoni per i volti, ma durante il gameplay dobbiamo ridurlo drasticamente per mantenere la fluidità dei movimenti", ha spiegato Clark. "Deve anche essere elaborato in modo tale che il dettaglio della texture venga inserito per primo, mantenendo tutto il materiale di scansione ad alta risoluzione. Quindi lo rimettiamo sul modello low-poly per ottenere modelli solidi e altamente dettagliati."

I piani di espansione di Plymouth

L'Università di Plymouth e Shadow Tor stanno gradualmente facendo progressi nella digitalizzazione per conto di Time Team, e ora stanno pianificando la prossima fase della loro collaborazione. In un altro sito di scavi sono riusciti a digitalizzare un sarcofago romano mentre veniva riesumato.

Si pensa che questo tipo di filmati catturati in tempo reale potrebbe presto essere utilizzato per creare esperienze televisive coinvolgenti e il team sta pianificando di tornarci molto presto. Nei futuri scavi utilizzeranno Leo, Ray e Space Spider per creare ulteriori oggetti di scena per videogiochi.

Per Hodges, tuttavia, l'impatto di iniziative come la sua collaborazione con Time Team va oltre ciò che è possibile ricreare come gemelli digitali. Il suo dipartimento ha stabilito delle partnership con molti importanti sviluppatori di videogiochi portando a un boom della domanda per i suoi corsi dell'Università di Plymouth.

Un costume in cotta di maglia digitalizzato con Artec Leo

Poiché le strutture del suo dipartimento continuano a crescere, Hodges prevede di implementare tre nuovi corsi, progettati per fornire agli studenti competenze che soddisfino meglio le esigenze del settore.

"I progettisti tecnici stanno diventando sempre più richiesti, poiché gli studi vogliono qualcuno che sia in grado di lavorare nell'editor, oltre a essere un game designer", ha concluso Hodges. "Stiamo iniziando a colmare il divario tra ingegneria e design. Nei nostri nuovi corsi, avremo persone che lavorano sulla scansione 3D, ma poi lavoreremo anche con un ingegnere per implementare il tutto."

"Il processo di acquisizione degli avatar è qualcosa che continueremo a inserire nel nostro curriculum, ma la facoltà sta spingendo anche verso una collaborazione più commerciale."