Лицо Роберта Брюса, короля Шотландии: 3D-сканирование в криминалистике и археологии

Кратко: Специалисту в области сканирования лиц требовался высокоточный цветной 3D-сканер для реконструкции лиц умерших людей, чтобы иметь возможность увидеть, как они когда-то выглядели.

Задача: Выполнить 3D-сканирование в лаборатории и в поле живых людей, а также костных останков и тел на различной стадии разложения.

Инструменты: Artec Spider, Artec Studio

Ливерпульская лаборатория Face Lab 3D использует технологии 3D-сканирования Artec для криминалистического анализа и археологических исследований, искусства инсталляций, а также новой программы обучения для аспирантов «Магистр искусств в науке» (MA Art in Science).

Face Lab – это научная группа Школы искусств и дизайна Ливерпульского университета им. Джона Мурса, занимающаяся исследованиями в области криминалистики и археологии и предоставляющая консультации полиции, национальным и международным музеям и судмедэкспертам.

С помощью 3D-сканирования и других передовых технологий группа Face Lab выполняет анализ черепно-лицевых костей в целях идентификации неопознанных тел в криминалистической экспертизе, а также для археологических исследований останков известных исторических личностей. Команда воссоздает изображения лиц разложившихся тел для помощи в судебных расследованиях и работает совместно с археологами, чтобы определить, как выглядел умерший, путем реконструкции лица на основании найденных черепов и исторических сведений.

Исследования, связанные с посмертным разложением, черепно-лицевой реконструкцией, этикой демонстрации останков  и анимацией лица, проводятся в узкоспециализированной лаборатории, оборудованной новейшими технологиями, в числе которых 3D-сканеры и 3D-принтеры, а также программы для 3D-моделирования, текстурирования, анимации и осязательной симуляции. Лаборатория Face Lab ведет работу по привлечению общественности к участию в исследованиях и, в свою очередь, принимает участие в выставках по всему миру.

Марк Рафли из лаборатории Face Lab сканирует лицо на мероприятии по привлечению участников исследований

Появление сканера Artec Spider в научном арсенале лаборатории Face Lab

Чтобы приобрести высокоточный 3D-сканер Artec Spider в комплекте с портативным аккумулятором Artec и тем самым заменить устаревший ручной 3D-сканер, который обладал меньшим разрешением и не передавал цвета, Face Lab связались с британским партнером Artec в золотом статусе компанией Patrick Thorn & Co.

“Мы уже видели Патрика раньше во время его презентации в другой части нашего Университета”, – рассказывает Марк Рафли, Ассистент исследований и обучения научной группы Face Lab и Программы «Магистр искусств в науке».

После оформления заказа Патрик лично установил систему Artec и провел однодневный курс обучения, посвященный возможностям сканера и программы для 3D-сканирования и постобработки Artec Studio.

“Система Artec проста в использовании, она портативная и точная – два очень важных аспекта при использовании сканера для съемки человеческих останков и 3D-реконструкции лица, в особенности на месте их обнаружения в любой точке мира, где аккумулятор Artec просто незаменим”, – говорит Марк.

Музей Бакстона: сотрудник лаборатории Face Lab сканирует непотревоженные останки, обнаруженные в могильнике Лиффс-Лоу

Сотрудников Face Lab привлекла способность цветопередачи, поскольку она крайне важна для исследований в области анимации лица. Фотографическая точность 3D-изображений лиц даёт возможность получить более реалистичную анимацию лица. Face Lab также работает над созданием базы данных трехмерных изображений лиц и их отдельных частей (например, ушей) c с текстурой фотографической точности, которые можно использовать для воссоздания кожного покрова ископаемых костных останков  при помощи их трехмерных изображений в программе для 3D-моделирования, например, ZBrush.

Artec Spider позволяет точно и быстро отснять кости черепа, которые ранее было довольно трудно сканировать. Такая возможность – это неотъемлемая часть рабочего процесса Face Lab при воссоздании черт лица людей прошлого.

3D-скан лица фотографической точности, сделанный с Artec Spider

Реконструкция лица Роберта Брюса, короля Шотландии

Несмотря на то, что лаборатория Face Lab была основана только в 2014 году, её исследователи существенно продвинулись в методике анализа черепно-лицевых костей. Последняя работа этой лаборатории – реконструкция лица Роберта Брюса, короля Шотландии (1306-1329 гг.), выполненная в сотрудничестве с Университетом Глазго, была начата с 3D-сканирования одного из нескольких слепков черепа Роберта, предоставленного на время  Хантеровским анатомическим музеем Шотландии. Это был первый этап процесса воссоздания лица с применением системы осязательного управления скульптурированием в лаборатории Face Lab. 3D-портрет Роберта Брюса, представленный публике в декабре 2016 г. в документальном фильме под названием «Глава короля» (Ceann an Righ – шотл.) канала BBC Alba, завоевал международную популярность.

Король Роберт Брюс: этапы реконструкции лица. Изображение предоставлено лабораторией Face Lab Ливерпульского университета им. Джона Мурса и Университетом Глазго

Сканер Artec Spider лаборатории Face Lab объехал всю Европу и Великобританию для сканирования человеческих останков. Его портативность позволила команде Face Lab сканировать останки в местах их нахождения и в музейных залах. Некоторые из изображений лиц, созданных с помощью 3D-сканера Spider, можно увидеть  в Музее Брюггена в Норвегии, Музее Бакстона и Тринити-колледже Дублина.

Сканирование для искусства инсталляций

В 2015 году команда Face Lab работала с художником Джиной Чарнеки и профессором Джоном Хантом над проектом  “Наследие» (Heirloom), который экспонировался по всему миру, а недавно – в Ливерпуле на выставке «Ни на что не похожая гравитация» (No Such Thing as Gravity) Фонда искусства и технологии творчества (FACT). Специалисты Face Lab сканировали лица дочерей Джины при помощи Artec Spider. По задумке художницы, лица были распечатаны на 3D-принтере из биостекла  для создания «живых» 3D-портретов двух дочерей путем выращивания клеток, взятых из полости рта, на хрупкой стеклянной поверхности 3D-портретов.

Джина Чарнеки и профессор Джон Хант, проект «Наследие», 2017 г. Изображение предоставлено Фондом FACT

В 2016 году лаборатория Face Lab работала с номинантами Премии Тёрнера  Джейн и Луизой Уилсон на выставке «Неприкаянное солнце: мир перед вами» (Undead Sun: We Put the World before You) в Институте современного искусства Мидлсбро (MIMA). Сотрудники Face Lab сканировали лица художников (Джейн и Луиза оказались идентичными близнецами) и с помощью этих 3D-данных создали анимацию слияния их лиц в единое общее лицо Джейн-Луизы. Это видео стало частью инсталляции наряду с напечатанным на 3D-принтере лицом Джейн-Луизы с нанесенными на него изображениями ран, символизирующих ранения солдат Первой мировой войны.

Джейн и Луиза Уилсон, «Мир перед вами», 2016 г – н.в. Изображение предоставлено Джейн и Луизой Уилсон.

Разработка программы обучения для аспирантов «Магистр искусств в науке» в Школе искусств и дизайна Ливерпуля

В 2016 году Кэролин Уилкинсон, Марк Рафли и Кэтрин Смит из лаборатории Face Lab разработали программу обучения для аспирантов Школы искусств и дизайна Ливерпуля  под названием «Магистр искусств в науке». Программа предоставляет художникам уникальную возможность объединиться в области медицины, астрофизики, спортивных наук, музейного дела, вычислительных технологий, медицины и криминалистики. В рамках данной программы студенты учатся применять 3D-технологии на сканере Artec Spider и программном обеспечении Artec в лаборатории Face Lab. На данный момент два студента работают над завершением исследовательских проектов с применением технологий Artec.

“С момента приобретения оборудования, поддержка со стороны Патрик Торна и Artec была на высоте, - рассказывает Марк. – Мы установили обновление программы Artec Studio, и превращать сканы в готовые модели стало очень легко. Обновления, включающие режим «Автопилот» еще больше упрощают постобработку – просто неотъемлемый компонент для студентов и для всех пользователей”.

3D-скан, сделанный с Artec Spider для студенческого проекта по созданию базы данных 3D-снимков ушей в рамках программы «Магистр искусств в науке»

“Artec Spider позволяет членам команды Face Lab и студентам программы «Магистр искусств в науке» исследовать новые области искусства и науки и работать совместно с художниками и музеями посредством новых интересных методик, – говорит Марк. – Сотрудничество с Artec и Патриком Торном помогло с легкостью интегрировать эту технологию в нашу деятельность и сделало её неотъемлемой частью нашей работы. Когда нам потребуется еще один сканер, мы, не раздумывая, обратимся к вам”.

Связаться с нами