Старейший из известных тираннозавров снова оцифрован сканером Artec 3D для экспозиции в музее Японии

4 авг. 2021

Автор: Светлана Голубева

После успешной изначальной реконструкции тираннозавра, получившего кличку Трикс, в 2014‒2016 годах сотрудники естественно-научного центра Натуралис решили, что им необходим собственный 3D-сканер.

Изучив доступные варианты и обсудив их с поставщиками в Нидерландах, выбор экспертов пал на Artec Space Spider, самый лучший и максимально подходящий для различных задач сканер, который отличается высокой точностью, производительностью и простотой использования. Как и в прошлый раз, сканер был предоставлен давним партнером и амбассадором Artec, компанией 4C Creative CAD CAM Consultants.

«Для нас важнее всего была возможность создавать с помощью Space Spider копии динозавров. Мы обсудили с экспертами, какой сканер будет самым лучшим и удобным для нас, и выбрали Space Spider, поскольку он соответствовал большинству наших требований», — поясняет Ханнеке Якобс, менеджер проектов из отдела по работе с динозаврами в центре Натуралис.

«Самый крупный хищник, когда-либо живший на нашей планете, требует самых передовых технологий сканирования — таких, как предлагает Artec, — говорит директор 4C Эдвин Раппард. — Мы гордимся тем, что центр Натуралис выбрал Artec Space Spider, чтобы завершить работу, начатую сканером Artec Eva много лет назад. Artec даже позволяет объединять данные 2016 года, снятые на Eva, с новыми сканами, полученными на Space Spider. Это самое оптимальное решение».

Легкий, но тем не менее мощный Artec Space Spider является идеальным инструментом, который позволяет в высоком разрешении и неизменно точно снимать мелкие детали со сложной геометрией, такие как кости и различные типы ископаемых. Покупка оборудования оказалась очень кстати, поскольку не так давно Центр подписал соглашение с Японским музеем динозавров в Нагасаки о создании первой копии Трикса, которую для простоты назвали «3D-Триксом». Это значит, что известный на весь мир тираннозавр рекс и сканнеры Artec встретятся еще раз.

3D-Трикс: от 3D-скана до сборки скелета

После краткого обучения работе со Space Spider и программой Artec Studio специалист по 3D-моделированию и анатом центра Натуралис Паша ван Биджлерт, отвечающий за вторую цифровую реконструкцию скелета тираннозавра, приступил к работе.

После краткого обучения работе со Space Spider и программой Artec Studio специалист по 3D-моделированию Паша ван Биджлерт приступил к работе (изображение предоставлено Ханнеке Якобс)

Скелет Трикса состоит примерно из 320 костей. Большинство из них уже были отсканированы с помощью Artec Eva, включая старые ребра, хвост и позвоночник. Это означало, что Паше не придется снова переснимать весь скелет, а только те кости, сканы которых содержали недостаточное количество деталей, и к качеству которых предъявлялись более высокие требования. Например, к ним относились кости стоп, челюсть и череп. Это освободило много времени, которое специалист смог направить на моделирование и сборку недостающих элементов, из которых затем был получен окончательный 3D-скелет.

Первой задачей было с помощью Autodesk Maya выстроить все отсканированные и уже доступные 3D-модели в реалистичную и устрашающую позу тираннозавра, готовящегося атаковать свою воображаемую жертву. После этого Паша начал работать над конкретными костями, которые необходимо было отсканировать повторно и восстановить.

Отпечатанная на 3D-принтере верхняя часть черепа 3D-Трикса рядом с настоящим скелетом тираннозавра в естественно-научном центре Натуралис (изображение предоставлено Ханнеке Якобс)

В целом для съемки всех недостающих сканов Паше потребовалась всего пара дней, и еще две недели ушло на обработку данных и объединение их в одну готовую 3D-модель.

Дальнейший процесс зависел от каждой конкретной кости. «Если мне удавалось отсканировать кость со всех ракурсов, я просто собирал все сканы и удалял основание или окружающие объекты, после чего запускал склейку в Artec Studio», — раскрывает подробности проекта Паша и добавляет, что для этой задачи им не требовалось сохранять текстуру объектов. Говоря о постобработке данных в Artec Studio, он продолжает: «Мне особенно понравился инструмент Сборка, поскольку кроме отдельных сканов он позволяет также менять положение «готовых» моделей».

Те сканы, качество которых было недостаточным (например, если кость была отсканирована до ее полной реставрации или уже после установки на каркас), пришлось дополнительно обрабатывать сразу в нескольких программах: Artec Studio, Geomagic Wrap и Zbrush, что позволило восстановить недостающие данные.

«Там, где это было возможно, я использовал функцию Отражение или переносил части из других костей, чтобы заполнить недостающие данные, — добавляет он. — В некоторых случаях мне даже приходилось вручную моделировать отсутствующие участки скелета, опираясь на фотографии Трикса и других особей тираннозавра».

Новый хвост и поза

Чтобы новый 3D-Трикс выглядел максимально реалистично и аутентично, было предпринято еще несколько действий, включая замену нескольких поврежденных отлитых костей, которые Трикс унаследовал у другой особи, например, хвостовую кость от тираннозавра по кличке Стэн, который к настоящему времени уже продан на аукционе. По просьбе музея Нагасаки, Паше также необходимо было изменить позу 3D-Трикса на атакующую.

Новая реконструкция тираннозавра из центра Натуралис: 3D-Трикс в атакующей позе (изображение предоставлено Ханнеке Якобс)

Кроме того, чтобы обновленная версия была более правдоподобной, специалист по 3D-моделированию также свел колени 3D-Трикса ближе друг к другу. Изучив следы ископаемого динозавра, Паша выяснил, что широкое расположение ног оригинального скелета Трикса и других тираннозавров является неправильным. Он также плотнее, чем у оригинала, расположил кости позвоночника, потому что в отличие от оригинального скелета новую модель разбирать не придется.

Готовность к 3D-печати

После обработки и постобработки Паша импортировал полный скелет в программу Rhino, где он смоделировал внутренний стальной каркас, который будет поддерживать собранного скелета изнутри.

3D-печать нижней части челюсти 3D-Трикса (изображение предоставлено Ханнеке Якобс)

Затем пришло время разделить готовую модель на части с помощью Simplify3D и Cura, чтобы отпечатать их на 3D-принтере и покрасить все кости. Такие мелкие элементы, как когти и зубы, были напечатаны на нескольких маленьких принтерах Ultimaker из переработанного биопластика на основе полимолочной кислоты. Это очень крепкий и долговечный материал, который в определенных условиях подвержен полному биологическому разложению. Крупные кости отпечатали на двух крупноформатных 3D-принтерах Builder Extreme 1500.

Полностью собранный скелет 3D-Трикса выставлен в естественно-научном центре Натуралис (изображение предоставлено Ханнеке Якобс)

Последний этап: покрасить кости и поочередно нанизать их на предварительно спроектированный каркас из прутьев в соответствии с подготовленной 3D-моделью.

Поразительная реконструкция 3D-Трикса была завершена в конце 2020 года, спустя почти 12 месяцев, которые потребовались для 3D-печати и покраски костей. К слову, на весь скелет понадобилось около 45 миллионов квадратных миллиметров акриловой краски. Печать и сборка костей проходили в выставочном зале под названием Live Science («Живая наука») в центре Натуралис, чтобы посетители смогли увидеть весь процесс от начала и до конца. Новый тираннозавр рекс будет вскоре отправлен в свой новый дом в Японию.

Сборка 3D-Трикса в центре Натуралис

На арену выходит Leo

Сразу после завершения новой реконструкции сотрудники центра Натуралис решили добавить к процессу еще один сканер Artec. Учитывая размер динозавра, выбор вполне логично пал на Artec Leo.

«Leo может отсканировать большие кости очень легко, поэтому экономит массу времени, — восхищается Ханнеке. — Он значительно упрощает процесс 3D-съемки и, кроме того, очень футуристично выглядит».

Работа сразу с двумя этими сканерами стала идеальным решением для команды экспертов. «Теперь для мелких костей мы используем Space Spider, а для крупных — Leo. Это просто идеальный союз!»

Имея под рукой два этих сканера, Ханнеке и ее коллеги стали также получать запросы на 3D-съемку из других отделов центра: «На следующий день я уже отсканировала тазовую кость большого мамонта, которая к настоящему моменту отпечатана и установлена на скелет. Теперь больше людей знает о том, каким оборудованием мы располагаем, и как нас найти. Сканеры прочно вошли в нашу жизнь и набор инструментов».

Поскольку исследователи работают в сфере, где очень много костей, они уверены, что не останутся без дела как минимум еще 20 лет. Уже сейчас у них есть планы объехать самые разные страны: от США до Анголы.

Мы будем с нетерпением ждать новых проектов от команды из центра Натуралис!

Команда мечты из центра Натуралис (слева направо): Майкл ван Лиувен, Паша ван Биджлерт, Дональд вд Бург, Ханнеке Якобс, Эшвин ван Гревенхоф, Вилько де Пинеда (изображение предоставлено Ханнеке Якобс)