3D-сканирование для контроля качества: коня Мао Цзэдуна дважды сняли в 3D

26/07/2020

Фигура Мао Цзэдуна, к которой неоднозначно относятся на Западе, для сотен миллионов китайцев остается особенной и значительно выделяется на фоне множества других национальных лидеров и других исторических личностей. Наследие основателя Китайской Народной Республики вызывает почтение, тщательно изучается и бережно передается из поколения в поколение.

Одну главу жизненного пути Великого Кормчего недавно отредактировали с помощью технологии 3D-сканирования, которой воспользовались для сохранения внешнего облика любимого коня председателя Мао — чучело было изготовлено вскоре после смерти животного, достигшего преклонного возраста.

3D-сканирование коня Мао Цзэдуна: кадры, снятые с помощью Artec Eva, сразу же преобразуются в 3D-сканы в программе Artec Studio, что позволяет пользователям сразу же видеть, какие части поверхности были оцифрованы и на какие направлять сканер дальше.

Чем же прославился этот конь?

Легенда гласит, что конь по кличке Сизый малыш спас своему хозяину жизнь во время китайской гражданской войны (1927‒1949). Кто знает, добился бы Китай таких экономических высот, если бы конь председателя Мао сделал хоть одно неверное движение во время военной операции, известной как Великий поход (1934‒1935).

Однажды, когда Мао и его товарищей преследовали вражеские отряды китайских националистов, Сизый малыш со своим хозяином в седле остановился на привал под утесом, мимо которого они проходили. Никто не могу понять, почему конь отказывался сдвинуться с места, пока не услышали вдали громкий шум. Буквально через несколько секунд над ними пронеслись противники. Благодаря Сизому малышу команда Мао осталась незамеченной в тени утеса.

Сизый малыш прошел со своим хозяином огонь, воду и медные трубы. На этом фото Мао Цзэдун запечатлен во время пересечения северо-западного Китая верхом на коне. Этот Великий поход, охвативший 9 000 км, продлился целых 12 месяцев.

Когда гражданская война закончилась, председатель Мао перевез своего боевого друга в Пекин, где он прожил в специальном помещении Пекинского зоопарка до самой смерти (до 1962 года).

Реставрация: завершение и новое начало

Вскоре после этого события Пекинский музей естественной истории заказал изготовить чучело легендарного жеребца. Когда работа была завершена, ценную реликвию перенесли в Мемориальный музей революции в город Яньан на северо-западе Китая, который был штаб-квартирой коммунистической партии с 1935 по 1947 год.

С течением времени на чучеле стали появляться небольшие трещины, которые могли привести к полному разрушению памятника. Остро встал вопрос о срочной реставрации.

Перед началом проекта администрация музея решила создать цифровую копию чучела с высоким разрешением, которая помогла бы сравнить состояние реликвии до и после реставрации. Эту работу поручили партнеру Artec 3D с золотым статусом, компании Beijing Onrol Technology Co., Ltd., у которой был необходимый опыт в трехмерной съемке.

Выбор подходящего 3D-сканера

Счет шел на дни. Сканирование необходимо было провести в самое ближайшее время. Команде Onrol дали всего один день на 3D-съемку коня и преобразование полученных данных в безупречную 3D-модель.

Нанесение меток для лучшей съемки объекта даже не обсуждалось. К экспонату нельзя было даже прикасаться, не говоря уже об использовании каких-либо инструментов, которые могли потенциально повредить чучело.

Таким образом, самым подходящим 3D-сканером для этого проекта стал Artec Eva. Этот портативный сканер широко используется для контроля качества и сохранения культурных памятников, им пользуются самые различные компании и организации: от Tesla до Британского музея.

Сканер Artec Eva

Сканер Eva совершенно безопасен в использовании. Он оснащен лампой-вспышкой и светодиодами (такими же, которые используются для освещения любой комнаты), которые направляют на поверхность объекта луч структурированного света, что позволяет распознать рельеф с точностью до 0,1 мм.

Помимо формы объекта Eva снимает текстуру с глубиной цвета в 24 бита на пиксель — это позволяет получить более 16 миллионов вариаций цвета, что значительно больше, чем может распознать глаз человека. Для этого проекта было крайне важно отснять Сизого малыша в истинном цвете.

Скорость сканирования была не менее важна, чем его качество. Eva может снимать до 16 фреймов, или кадров, в секунду. Каждый кадр фиксирует размер поверхности, приблизительно равный листу формата А4 или А3. Такое поле зрения идеально для работы с объектами среднего и большого размера, такими как чучело коня. Весь процесс выглядит следующим образом: пользователь обходит объект со сканером в руках и снимает необходимое количество кадров. Это позволяет максимально быстро оцифровать всю поверхность и сохранить при этом все важные детали.

Еще одним фактором в пользу сканера Eva стал его небольшой вес (всего 900 грамм) и портативность.

3D-сканирование на месте

В назначенный день чучело Сизого малыша перенесли в специальную мастерскую, где специалисты Onrol принялись за 3D-съемку: один из них держал в руках сканер, а другой — ноутбук, на экране которого отображались полученные данные.

Команда пользовалась склейкой в режиме реального времени — специальной функцией в ПО для 3D-сканирования и постобработки Artec Studio, которая на ходу преобразует сырые данные в сканы. В большинстве случаев, особенно если объект большой и имеет сложную геометрию, полноценная постобработка происходит после завершения съемки. Однако благодаря склейке в режиме реального времени пользователь может предварительно просмотреть окончательную 3D-модель на экране компьютера в процессе оцифровки и сразу же понять, достаточно ли собранных данных и не пропущены ли какие-либо участки поверхности. Поскольку у команды специалистов не было возможности провести повторную съемку, функция склейки в режиме реального времени в ПО Artec Studio была крайне важна.

Быстрая обработка 3D-данных

Первоначальная обработка сырых данных прошла прямо на месте и заняла всего несколько минут. Убедившись, что собраны все необходимые данные, команда Onrol вернулась в офис и обработала сканы в программе Artec Studio, в результате чего получила окончательную 3D-модель с высоким разрешением.

3D-модель коня Мао в режиме геометрии в интерфейсе программы Artec Studio 14, локализированной для пользователей, говорящих на китайском языке.

В Artec Studio множество мощных функций, которые позволяют, например, автоматически удалять основание, на котором оцифровывался объект, или править и дополнять сканы с недостаточным количеством данных. В процессе сканирования программа даже регулирует уровень яркости для защиты от пересвета. Когда бывает нужна такая функция? Если условия освещения во время съемки далеки от идеальных, может получиться так, что одна сторона объекта будет ярче другой, и тогда придется потратить немало времени на решение этой проблемы. Автонастройка яркости предотвращает появление подобных сложностей.

Завершающий этап — наложение текстуры — прошел очень быстро: всё благодаря тому, что в 14-й версии ПО, которое использовалось в этом проекте, скорость наложения текстуры увеличена на 800%.

Теперь 3D-модель была готова, а все размеры объекта (длина, ширина и высота) сняты.

Все задачи выполнены

Получив 3D-модель Сизого малыша, музей приступил к реставрации. После завершения этих работ чучело снова оцифровали с помощью Artec Eva и оценили качество в Artec Studio. Между двумя 3D-моделями не выявили ни одной критичной неточности, что говорит о высоком уровне реставрации.

Сравнение 3D-моделей чучела, полученных до и после реставрации: все размеры совпадают.

Компания Onrol и руководство музея договорились о дальнейшем сотрудничестве для контроля состояния отреставрированного чучела: это позволит сохранить его облик для будущих поколений.

Своевременная трехмерная оцифровка ценных артефактов является ключом к сохранению культурного наследия и передовому изучению в антропологии, палеонтологии и некоторых других смежных сферах. Если 3D-модели с высоким разрешением добавить на соответствующие сайты, то уникальные артефакты станут доступны всем заинтересованным лицам из любой точки планеты. Технология 3D-сканирования — это эффективный способ создания цифровых копий окаменелостей и ископаемых образцов на месте раскопок, а также экспозиций в музеях без физического контакта с объектами. В результате полученные 3D-модели можно демонстрировать на интерактивных платформах в формате виртуальной реальности, что позволяет расширять аудиторию музея не только внутри региона, но и по всему миру.

Связаться с нами