Artec Eva оцифровывает 500-летний экспонат одной из старейших синагог мира

15/02/2021

Автор: Светлана Голубева

Ковчег святой Торы из итальянского города Мантуя — один из старейших и редчайших экспонатов подобного рода. Сейчас эта реликвия находится в Музее искусства евреев Италии в Иерусалиме, по праву занимая центральное место в коллекции. Уникальный деревянный ковчег, украшенный позолоченной резьбой, был изготовлен выдающимися мастерами Мантуи в 1543 году для хранения свитков Торы. В его стиле прослеживаются характерные особенности архитектуры легендарного Иерусалимского храма, в котором, по преданию, хранился Ковчег Завета. Ковчег Мантуи выполнен в виде архитектурного сооружения с соответствующими элементами: колоннами и капителями.

За свою 500-летнюю историю Ковчег Мантуи прошёл немало испытаний. После Второй мировой войны, в ходе которой численность еврейской общины резко сократилась, ковчег был перевезён в Иерусалим, в Музей искусства евреев Италии, где был отреставрирован.

К сожалению, для посетителей музея и гостей его веб-сайта история ковчега, его символизм и ценность долгое время оставались неизвестными: размер ковчега и его расположение не позволяют рассмотреть его вблизи и по достоинству оценить его уникальные особенности.

Синагога Scola Grande в Мантуе, где изначально был установлен ковчег. Фото сделано в начале ХХ века (источник: архив Музея искусства евреев в Италии).

В 2015 году Музей искусства евреев Италии приступил к реализации проекта, который должен был поведать историю ковчега, а также раскрыть его значение в контексте жизни евреев в Италии. Был создан веб-сайт Мантуя в Иерусалиме, где рассказывается об истории, жизни, культуре еврейской общины Мантуи, а также о важности ковчега для прошлых и будущих поколений этого народа.

Руководство музея решило оцифровать ковчег и тем самым сделать его доступным для онлайн- и офлайн-посетителей.

Блестящие, симметричные, повторяющиеся узоры ковчега (фото предоставлено профессором Моше Кейном)

Учитывая размер, геометрию и сложность текстуры, сканирование Ковчега Мантуи было сопряжено с рядом трудностей:

  • Топография ковчега — невероятно сложная, с обилием зон без возможности визуального контроля. Кроме того, ковчег стоит так близко к стене, что оставалось слишком мало свободного места для работы сканера, особенно при съёмке под углом, что было необходимо для оцифровки труднодоступных участков.
  • Текстура. Изначально ковчег был изготовлен из дерева. Однако вся его поверхность покрыта позолотой, гладкой и блестящей (а это одна из самых сложных для оцифровки поверхностей для любого 3D-сканера). Поверхность нельзя было покрывать матирующим спреем. Но даже если бы разрешили использовать такое средство, оно бы ухудшило качество реконструкции поверхности в 3D.
  • Помимо сложной топографии ковчега, у него ещё и повторяющийся узор, который непросто совместить и склеить из многочисленных сканов.
  • Наконец, размер ковчега (более 3 метров в высоту) ещё больше усложнял процесс сканирования.

Оценив сложность работы, сотрудники музея поняли, что для оцифровки ковчега требуется самое качественное решение, и поэтому обратились к компании Caliber Engineering and Computers Ltd, сертифицированному партнёру Artec 3D с золотым статусом. Зви Гринберг, который в то время был главой компании Caliber в Тель-Авиве, взялся за этот проект лично. Он понимал, что эта задача значительно отличается от технических инженерных CAD-проектов, с которыми обычно имеет дело его компания, но при этом осознавал всю уникальную культурную ценность и профессиональный вызов данного проекта. Гринберг вызвался отсканировать ковчег бесплатно.

Сканирование ковчега с помощью сканера Artec Eva (фото предоставлено Музеем искусства евреев Италии)

Тщательно изучив ковчег, специалисты Caliber решили, что самым подходящим сканером для этой задачи будет Artec Eva. Этот 3D-сканер на базе технологии структурированной подсветки идеально снимает объекты среднего и крупного размера с исключительным разрешением и потрясающей точностью (до 0,1 мм). Он справляется даже с чёрными и блестящими поверхностями, что выгодно отличает его от других решений на рынке. Кроме того, он лёгкий и быстрый, что особенно удобно при съёмке разнообразных артефактов, скульптур и монументов, которые обычно расположены в не самых идеальных для 3D-съёмки местах: либо на открытых пространствах, где часто бывает довольно солнечно, либо в галереях с тусклым освещением.

Процесс сканирования

Чтобы отснять весь ковчег от основания до вершины и предоставить команде специалистов доступ к верхней части объекта, внутри музея были возведены специальные леса. Несмотря на то, что Eva обычно используется для оцифровки объектов среднего размера, в данном случае предстояло убедиться, как сканер справится с таким массивным объектом. На весь процесс 3D-съёмки команда экспертов в течение трёх дней потратила 15 часов, после чего ещё несколько дней потребовалось на сборку, чистку и склейку множества сканов. Всего было сделано 78 отдельных сканов. Финальная модель весит 700 МБ и содержит более 16 миллионов полигонов.

Сканирование ковчега сверху (фото предоставлено Музеем искусства евреев Италии)

«Несмотря на размер ковчега нам удалось добиться хороших результатов 3D-съёмки с помощью Artec Eva с самой первой попытки, что обусловлено текстурой и геометрией самого объекта, — рассказывает главный исполнительный директор Caliber Engineering Гай Энджел. — После сканирования мы смогли завершить все работы в офисе с помощью программного обеспечения Artec Studio, и нам не пришлось возвращаться в музей, чтобы делать дополнительные сканы и исправлять модель».

Предпросмотр результатов в Artec Studio (фото предоставлено Музеем искусства евреев Италии)

Завершив первый этап обработки, эксперты Caliber уменьшили размер файла, но при этом сохранили качество оригинальных сканов, а затем отретушировали 3D-модель. На этом этапе команда Caliber передала файл в департамент фотокоммуникации Академического колледжа Хадасса в Иерусалиме Моше Кейну. У профессора Кейна большой опыт работы в области решений для 3D-сканирования и фотограмметрии объектов культурного наследия. Именно он довёл 3D-модель ковчега до совершенства.

Процесс обработки данных профессором Кейном

Профессор Кейн придерживался следующей последовательности обработки данных:

Доработка сканов и очистка мелких дефектов полигональной сетки с помощью бета-версии ПО Autodesk Memento.

Добавление задней стены и пола. Из-за того, что ковчег крепился к стене музея, невозможно было отсканировать его заднюю стенку и нижнюю часть. Вместо создания их искусственного изображения было решено сгенерировать простую стену и пол и добавить их на модель.

Обработка текстурной карты. Несмотря на кропотливую работу на этапе сканирования, всё равно остались мелкие дефекты и не совсем точная передача цвета ковчега. В результате были сделаны дополнительные фотографии камерой DSLR Nikon, а скорректированные поверхности были добавлены в оригинальную UV-развёртку. Для этого пришлось протестировать несколько методов, в том числе:

  • Параметризация и наложение текстуры из растров в Meshlab.
  • Экспорт карты в формате PSD (Photoshop), исправление её в Photoshop, повторный импорт и затем экспорт исправленной модели.
  • Открытие файла в формате OBJ в Photoshop и работа непосредственно над текстурой. Все перечисленные выше методы использовалось до тех пор, пока не удалось добиться удовлетворительных результатов.
  • Коррекцию цвета провели на окончательной текстурной карте с помощью Photoshop, используя в качестве единственно возможного образца сам ковчег.

В ходе оцифровки десятков исторических объектов профессор Кейн отработал собственный подход к 3D-съёмке и процессингу данных:

«Мой главный совет тем, кто планирует сканировать объекты культурного наследия звучит так: работайте медленно и аккуратно. Не спешите. Подходите к объекту как можно ближе. Используйте мягкий рассеянный свет. Помните пословицу: «Что посеешь, то и пожнешь». Результат работы будет настолько хорошим, насколько вы вложите в него сил и заботы».

Ковчег Мантуи на Sketchfab. Авторы: Caliber и Моше Кейн.

Когда профессор Кейн завершил кропотливую обработку сканов, готовую модель выставили на всеобщее обозрение на сайте музея Мантуя в Иерусалиме, посвящённом искусству еврейской общины в городе Мантуя. Кроме того, рядом с ковчегом был установлен киоск с сенсорным экраном, который позволяет посетителям музея рассматривать величественный исторический объект со всех ракурсов, увеличивать и уменьшать его, изучая каждую деталь. Но что самое важное, простым нажатием на кнопку можно получить доступ к соответствующей информации о различных аспектах этого исторического памятника.

Посетители по достоинству оценили экспонат в 3D-формате. По словам сотрудников музея и профессора Кейна, людям особенно нравится возможность рассматривать ковчег с разных сторон. В этом и заключается вся магия 3D-моделей, с которой обычно не могут соперничать ни 2D-изображения, ни даже физические объекты такого размера, как Ковчег Мантуи. Подобные проекты являются потрясающим примером того, как технологии 3D-сканирования меняют наше восприятие культурного наследия и нашу способность его сохранять.

В XVI веке члены еврейской общины и другие жители города Мантуя не могли даже представить, что спустя 500 лет их потомки смогут не просто увидеть этот знаковый экспонат в целости и сохранности, но ещё и рассмотреть его со всех сторон, не выходя из дома.