На главную

Объединенная международная научно-практическая конференция
«Электронный век культуры» и «EVA 2013 Москва»

19 – 22 ноября 2013 г.

Организаторы

MKRF
Министерство культуры Российской Федерации
Russain State Library
Российская государственная библиотека
Russian association of digital libraries
Российская ассоциация электронных библиотек
European Union
Комиссия Европейского Сообщества
PIK Centre
Центр ПИК
Interregional Center of Library Cooperation
Межрегиональный Центр библиотечного сотрудничества
culture.ru
Культура.рф

Cписок докладов (98)

3D-документы и виртуальная реальность в музейной экспозиции

Участник:
Леонов Андрей Владимирович

Ключевые слова:
3D-документ, виртуальное наследие, виртуальная реальность

Соавторы:
Бобков А.Е.

Тезисы:
Развитие технических средств фиксации пространственной информации об объектах привело к появлению нового типа научно-технической документации: 3D-документа [1]. 3D-документ – это особым образом организованная информация, предназначенная для представления пользователю трехмерного визуального образа (3D-модели) объекта или процесса, а также разнообразной дополнительной информации, связанной с этим визуальным образом. Цифровая 3D-модель может содержать информацию о геометрии (топологии) и пространственной ориентации объекта, его внешнем виде, внутренней структуре (элементах, связях), особенностях материалов, динамике во времени и др. В 3D-документе пространственная информация о геометрии и структуре объекта хранится в некоторой трехмерной системе координат, связанной с объектом. В этом состоит его качественное отличие от рисунков, схем, чертежей, фото- и кинодокументов, которые сохраняют двумерные изображения объекта.
Простейшим примером 3D-документа является модель в виде трёхмерного облака точек, полученная в результате лазерного сканирования объекта (point cloud). На основе этого облака точек может быть построена трёхмерная полигональная модель объекта (mesh), трёхмерная твердотельная модель (solid). Также 3D-документ может быть создан в результате применения методов томографии (построение 3D-модели внутренней структуры объекта по его послойным сечениям), фотограмметрии (построение 3D-модели объекта по его двумерным изображениям с разных ракурсов), в результате 3D-моделирования по чертежам и др.
Цифровые 3D-модели реальных или исторических объектов создаются сегодня в мире в постоянно возрастающих масштабах. В том числе, создаются модели рукотворных и природных объектов, представляющих общественную ценность – от памятников культуры и природы до иных видов национального или мирового достояния [2]. Такие 3D-модели представляют собой не только новый тип документа, сохраняющего информацию об объекте, но и новый тип музейного экспоната, который может (и должен) демонстрироваться широкой публике.
Особенно активно виртуальные 3D-модели создаются в сфере виртуальной археологии и исторической архитектурной реконструкции. Например, широко известен проект Rome Reborn, посвящённый созданию виртуальной 3D модели античного Рима [3]. В 2012 г. Государственный Эрмитаж провёл первую в России международную конференцию по виртуальной археологии, которая собрала десятки докладов в сфере виртуального моделирования и реконструкции [4].
Демонстрация виртуальной 3D-модели позволяет показать в музейной экспозиции:
1) объекты большого масштаба (башни, мосты, крепости, подземные сооружения, городскую застройку и т.п.);
2) утерянные или ныне не существующие объекты (археологическая реконструкция, историческая архитектурная реконструкция);
3) территориально удалённые и труднодоступные объекты;
4) территориально разнесённые объекты (например, экспонаты из коллекций разных музеев);
5) ценные экспонаты или объекты, находящиеся под угрозой разрушения (оригиналы которых недоступны широкой публике).
Трёхмерная модель, снабжённая соответствующим программным инструментарием, позволяет пользователю самостоятельно осматривать и изучать объект, включая его внешний вид и внутреннее устройство, «путешествовать» по виртуальной модели. «Геймификация» [5] процесса ознакомления с объектом в музейной экспозиции способна существенно повысить заинтересованность пользователя, особенно среди молодёжной и детской аудитории. 3D-документ может использоваться не только для демонстрации образа объекта широкой публике, но и для анализа объекта специалистами, а также для образовательных приложений.
В 2012 г. авторами совместно с коллегами был выполнен проект по созданию виртуальной 3D-модели Денисовой пещеры на Алтае, а также программного обеспечения для интерактивной стереоскопической визуализации этой модели и дополнительной информации [6]. Денисова пещера на Алтае — выдающийся природный и археологический памятник мирового значения. Регулярные раскопки здесь ведутся с 1982 г., выявлено более 20 культурных слоев, собрано более 80000 экспонатов. Находки, сделанные российскими археологами в Денисовой пещере в 2008 г., привели к открытию новой эволюционной ветви в развитии человека [7].
В августе 2012 г. было выполнено лазерное сканирование и детальная фотосъёмка пещеры. Было сделано 37 сканерных станций, полное облако точек содержит около 50 млн. точек. По результатам лазерного сканирования и фотосъёмки была создана текстурированная полигональная модель пещеры (около 90 тыс. полигонов). Разрешение текстуры составляет для разных участков от 30 до 100 тыс. пикселей на 1 кв м. поверхности модели. Таким образом, была создана детальная 3D-модель пещеры, которая фиксирует её геометрию и внешний вид с высокой точностью. Созданная 3D-модель была привязана к археологической системе координат, которая используется для пространственной привязки находок. Таким образом, была обеспечена возможность сопоставления созданной 3D-модели с археологическими схемами, и непосредственного переноса массива имеющихся археологических данных в виртуальное пространство 3D-модели. Было также проведено лазерное сканирование, фотографирование и 3D-моделирование образцов находок, сделанных в пещере (каменных орудий).
Для визуализации созданной 3D-модели пещеры была создана интерактивная 3D-презентация (программное обеспечение). Презентация обеспечивает визуализацию облака точек, 3D-модели пещеры и моделей находок, пространственного расположения находок в различных археологических горизонтах. Кроме того, поддерживается визуализация дополнительных данных: направлений на стороны света, осей, сетки и положения реперов археологической системы координат. Поддержана возможность горизонтального среза виртуальной модели на любом уровне для удобства визуального анализа геометрии пещеры и расположения находок.
В презентации предусмотрено четыре окна, между которыми пользователь может переключаться в произвольном порядке. В окне «Глобус» отображается виртуальный глобус с внедрённой на него трёхмерной моделью пещеры – таким образом, можно изучить расположение пещеры на местности и окружающий рельеф. В окне «Пещера» отображаются модели пещеры и других объектов. В окне «Облако находок» визуализируется только местоположение находок в археологических горизонтах. В окне «3D модель находки» отображаются модели отдельных предметов, с возможностью переключения между ними.
Созданный 3D-документ применяется как для демонстрационных, так и исследовательских задач (например, визуального анализа стратиграфии и осадконакопления). Также он может использоваться для организации виртуальной экскурсии, - как в составе музейной экспозиции, так и посредством общедоступного Интернет-ресурса. Это особенно актуально для Денисовой пещеры на Алтае, которая является труднодоступным для посещения объектом.
Литература
[1]. Леонов А.В., Батурин Ю.М. 3D документ — новый тип научно-технической документации // Вестник архивиста. 2013. № 2. С. 192-205.
[2]. Леонов А.В, Батурин Ю.М., Петропавловская И.А. О необходимости 3D документирования памятников техники: пример Шуховской башни на Шаболовке // Вопросы истории естествознания и техники. 2013. № 3. С. 156-170.
[3]. Веб-сайта проекта виртуальной трёхмерной реконструкции античного Рима «Rome Reborn»: http://romereborn.frischerconsulting.com/
[4]. Виртуальная археология: материалы Первой международной конференции, состоявшейся в Государственном Эрмитаже 4-6 июня 2012 г. СПб: Изд-во Государственного Эрмитажа, 2013.
[5]. Marczewski, Andrzej. Gamification: A Simple Introduction & a Bit More. 2012. Amazon Kindle Edition. 153 p.
[6]. Mikhail Anikushkin, Aleksandr Bobkov, and Andrey Leonov. A 3D Documentation Project in Russia: Data Capture, Modeling and Representation // GeoInformatics Magazine (ISSN 1387-0858). 2013. September (No. 6). P. 38-39.
[7]. Johannes Krause, Qiaomei Fu, Jeffrey M. Good, Bence Viola, Michael V. Shunkov, Anatoli P. Derevianko, and Svante Pääbo. The complete mitochondrial DNA genome of an unknown hominin from southern Siberia // Nature. № 464. P. 894—897 (8 April 2010).

Секция:
Секция "Виртуальная реальность в исторических реконструкциях"

© 2012-2018, Разработка и сопровождение сайта Российская государственная библиотека

Авторы материалов, опубликованных на этом сайте, отвечают за выбор и представление фактов и за выраженные здесь мнения, которые не обязательно совпадают с точкой зрения ЮНЕСКО и не компрометируют эту организацию.