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一小時生成4件約克郡博物館賴代爾寶藏的數字孿生

2023-03-29

挑戰：約克郡博物館收藏了距今1800年歷史的羅馬不列顛時期的賴代爾寶藏，他們需要以一種快速并且零風險的方法，從精確還原歷史的角度，創建四個絕無僅有的3D數字副本，締造創新的策展設計，與來自世界各地的參觀者分享。

方案：ArtecSpaceSpider,ArtecStudio,3DSystemsColorJet打印機

成果：傳統的攝影測量法需要大量的處理和定位，而且要用一整天的時間來執行拍攝過程，額外還需要多一天的時間從照片中創建3D模型。相比之下，四件賴代爾寶藏，分別都在不到5分鐘的時間內完成了精細的3D掃描；并且在一個小時內，所有的掃描和處理都完成了，從而產生了整個系列四個令人驚嘆的3D數字副本。

當他們瞥見青銅色的時候，便立刻停止了挖掘。起初，他們以為那是青銅器時代的斧頭邊緣。幾分鐘后，當他們把馬可·奧勒留(MarcusAurelius)的小半身像從英格蘭賴代爾一位農民田間的坑中抬出時，金屬探測專家馬克·迪德里克(MarkDidlick)和詹姆斯·斯帕克(JamesSpark)屏住了呼吸。

△被金屬探測器探測到的馬可·奧勒留的半身銅像。圖片來源:馬克·迪德里克

當他們小心翼翼地拂去了古代皇帝臉上的泥土,似乎過了幾分鐘,兩個人竟都啞口無言。

這座半身像是他們今天的第二個發現。之后他們又繼續在該地區進行搜索。當他們結束搜索后，除了半身像，還發現了另外三件文物：一個鉛錘，一個羅馬神馬爾斯的雕像，以及一個馬形刀柄。

迪德里克將幾張照片發給了前考古學家布賴恩·沃克(BrianWalker)，他對這一發現感到震驚，判斷這些很可能都是古羅馬時期的文物，可以追溯到公元2世紀。

從農民的田間到約克郡博物館的展覽廳

在接下來的幾周里，這批距今1800年的文物--羅馬不列顛時期最精美的藏品之一--被鑒定并命名為賴代爾寶藏(RyedaleHoard)。后來由約克博物館信托基金收購，此后在約克郡博物館展出。

約克郡博物館高級策展人安德魯·伍茲(AndrewWoods)：“以前英國從未在同一時間、同一地點出土過如此數量精美的古羅馬時期的文物。所有這些文物都呈現出美輪美奐令人難以置信的制作工藝。我們確信，它們是古羅馬帝國鼎盛時期在英國制造的。”

這座精雕細琢的馬可·奧勒留半身像最初是嵌在古羅馬帝國祭司的權杖上，毫無疑問，它在皇帝舉行的儀式和典禮上被經常使用。

創作這件非凡作品的藝術家很可能是英國當地人，他從未見過皇帝本人，而是根據現有的雕塑和錢幣上的描繪來進行創作。

△約克郡博物館高級策展人安德魯·伍茲與賴代爾寶藏馬背上的馬爾斯雕像。圖片由約克博物館信托基金提供，版權歸CharlotteGrahamPhotography所有。

在整個帝國中，羅馬神馬爾斯經常被描繪成馬背上的戰士。這尊小雕像正是描繪了古老的神祗在戰場上激烈馳騁，然而曾經他揮舞的長矛和盾牌早已在幾個世紀中消失。

在古羅馬時期，非常流行以動物造型裝飾的日常用品。這個馬形手柄原本是把刀柄，推測是在下葬前有意將刀折斷了。

在過去的2000年里，賴代爾寶藏中的鉛錘設計幾乎沒有變化，它在羅馬不列顛時期發揮了重要作用，為建造新的道路、堡壘和村莊提供了精準的測量。

研究人員得出結論，這些文物是在公元2世紀后期作為獻給神的祭品被埋入地下的。為了更清楚地了解這些無價文物的重要性以及它們為何以這種方式被埋入地下，研究工作仍在繼續推進中。

創建賴代爾寶藏的數字副本

約克郡博物館專注于成為數字化平臺的領導者、擴大其影響力并建立起在線與世界分享藏品的模式，他們決定以3D方式呈現賴代爾寶藏。

過去，他們主要通過攝影測量法，與約克大學的Heritage360合作完成此類項目

但由于攝影測量法的性質，包括冗長的攝影時間（當使用一臺單鏡頭相機設置時）同時需要大量的處理來定位和重新定位每個被拍攝的對象，因此類似的項目需要策展人提前幾周，甚至幾個月來計劃。

來自Heritage360團隊的帕特里克·吉布斯(PatrickGibbs)介紹：“對歷史文物進行拍攝涉及的內容非常多。這不是簡單地把它拿出來，在幾分鐘內就能完成拍攝。考慮到藏品損壞的一些潛在風險以及策展人在場的要求，我們需要與博物館不斷的進行溝通，制定出最佳和最安全的一套方案。”

他繼續說：“使用單鏡頭機攝影測量設置，我們可能要花兩天時間來處理一件文物，只是為了確保我們需要的一切都被拍攝下來。所有的后勤問題可能又需要兩到三個月來安排?！?nbsp;

如果他們繼續沿用同樣的方法，約克郡博物館的賴代爾青銅器藏品的數字化將需要幾個月的時間來計劃和完成。更不用說博物館里還有數千件藏品等待著被數字化。

△賴代爾寶藏馬背上的馬爾斯雕像。圖片來源：約克博物館信托基金

尋找傳統攝影測量法的替代方案

這就迫使吉布斯和他的數字技術專家詹姆斯·奧斯本(JamesOsborn)去探索市場，尋找其他可能。他們通過在線搜索找到了Artec3D大使級經銷商CentralScanning公司，該公司是保護文化遺產以及其他行業的3D掃描專家。

以至于在第一個演示完成之前，他們兩人就找到了解決方案：ArtecSpaceSpider。

SpaceSpider多年來一直是全世界考古學家、文化遺產專家和許多其他專業人士青睞的手持式3D掃描儀。

SpaceSpider能夠以亞毫米級的精度以及逼真的3D色彩呈現捕捉對象復雜的細節，無需標記和噴劑。掃描可以用于在線和現場展覽、數字云存儲、3D打印教學模型等等。

圖片來源：Heritage360

伍茲談到掃描儀如何幫助約克郡博物館實現項目時說：“為參觀者呈現出即使走進博物館也不一定能夠發現的細節，對我們來說十分重要?！?nbsp;

他進一步解釋道：“在對藏品本身零風險的情況下，通過虛擬的方式拿起，轉動，研究它們，順著策展人編寫的標簽和注釋，了解每件藏品相關的無數滄桑的歷史和背后動人的故事，您將擁有一段既難忘又獨特的體驗。”

一小時內完成賴代爾寶藏的3D掃描

使用全新SpaceSpider對賴代爾青銅器藏品進行3D掃描時，吉布斯和奧斯本以及在旁協助項目的策展人都大吃一驚。

四件文物被逐一放置在Artec轉盤上，分別在5分鐘內進行掃描。僅僅10分鐘后，通過ArtecStudio軟件的處理就將掃描結果生成為令人驚嘆的3D模型。

“在對藏品本身零風險的情況下，通過虛擬的方式拿起，轉動，研究它們，您將擁有一段既難忘又獨特的體驗?！?nbsp;

設置、掃描和處理所有對象并創建各自的3D模型所需的總時長不到一個小時。與之前所使用的攝影測量法形成了鮮明對比。

在談及這一點時，奧斯本說：“僅僅用攝影測量法來拍攝這些對象，就需要一整天的時間。如果在拍攝期間光線發生了輕微的變化，我們就不得不請求策展人再次把藏品拿出來，在相同的光線條件重新拍攝。甚至不可能在同一天完成。所以我們必須額外拍攝大量的照片來彌補這一點，寄希望于所有的照片都能夠順利完成，在處理階段才會得到最終的結果?！?nbsp;

他補充道：“如果一切按計劃順利進行，第二天才能開始處理所有的照片。使用SpaceSpider的一個小時相當于在攝影測量法上所花費的兩天時間，更不用說沒有攝影測量中將每個對象操縱到設定位置的各種小道具所帶來的額外風險?！?nbsp;

將掃描結果生成逼真3D模型

在ArtecStudio中處理的過程既快速又簡單。首先，使用基底移除，刪除對象以外不必要的數據。完成后，對齊掃描，將所有幾何圖形組合在一起。

然后，應用0.1mm尖銳融合，當導出3D模型在線查看時，他們減少了多邊形數量，以優化文件大小和顯示速度。

△ArtecStudio軟件中處理SpaceSpider掃描的馬背上的馬爾斯雕像

圖片來源：Heritage360

生成的3D模型現已在約克郡博物館內和官網上使用。Sketchfab模型鏈接的二維碼放置在了藏品的旁邊，為博物館的參觀者提供參與的互動感。

約克郡博物館與世界分享3D資源

約克郡博物館并沒有止步于此。他們還打算將這些3D模型分享到維基共享資源這樣的網站上，預計每周瀏覽量達數百萬次。

伍茲解釋這背后的原因：“對于世界各地那些可能永遠沒有機會看到它們，或者來到博物館參觀的人們，通過這種方式，將我們的藏品帶給他們。把這些3D掃描分享給這些人們，我們之間也能更加輕松的互動?！?nbsp;

約克郡博物館計劃提供賴代爾青銅器的3D模型免費下載，包括低分辨率和高分辨率版本。歡迎教師、藝術家、研究人員和其他人下載和使用掃描數據。

用于教育的精美3D打印復制品