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3D掃描儀
概要：大英博物館不打算采用傳統攝影測量法，而打算采用一種快速靈活的方式為谷歌瑪雅項目捕獲400多件古瑪雅鑄件，最后他們選擇了Artec Eva這款高分辨率彩色3D掃描儀。
目標：二人團隊需在擁擠的倉庫中，為數百件大中型瑪雅雕刻件進行3D掃描，并制作成逼真的3D模型，用于遺產保護、科研和教育領域。
使用工具：Artec Eva, Artec Studio
16世紀，西班牙主教Diego de Landa要求他在尤卡坦州的信徒燒毀所有找到的瑪雅書籍和圖像，并稱之為“惡魔的謊言”，接下來幾小時，幾個世紀的瑪雅哲學和文化被付之一炬。只有四本瑪雅書籍幸存下來。不過就在幾百英里外，躺著滿是金字塔、石碑等建筑的廢棄瑪雅城，上面刻著瑪雅文字，也叫象形文字。僅在最近幾十年，才有一些學者開始理解瑪雅人在石頭、木材、骨頭、玉器、貝殼上費力刻下的90%的文字。
今天和1881年的Quirigua Zoomorph P
這些象形文字訴說著出生、死亡、婚姻、戰爭、占領和統治的故事。它們是幾百萬現代瑪雅人乃至整個世界的無價文化遺產，但每一年，由于幾百甚至幾千英里外的酸雨侵蝕，越來越多的文字變得難以辨認。墨西哥國立自治大學大氣研究中心生物學家Pablo Sanchez博士表示，“石碑和石柱上的雕刻文可能會在100年內消失。”文化遺產保護專家一直都在尋找解決方案，但至今未果。
同時，大英博物館與谷歌藝術與文化項目開啟項目合作，來保護瑪雅人和世界的文化遺產，甚至希望能修復其中一部分。為此，他們決定結合19世紀探險家外交官Alfred Maudslay的成果，采用3D掃描科技來實現。這位探險家帶著熱情高漲的團隊和四噸石膏，橫跨大西洋抵達瑪雅。他們使用當時chao先進的科技，干片、石膏、混凝紙漿模具，以及筆記本，為世人和子孫后代記錄并保護瑪雅的藝術建筑。
Quirigua Stela E，約為1880年代
回到英格蘭后，所有物品都送到了南肯辛頓博物館（今天的維多利亞和阿爾伯特博物館），在那里，所有模具都做成了精準的鑄件，封存了幾十件最重要的瑪雅石碑，以及象形文字和圖像，就像1880年代被發現時一樣，還未受到酸雨侵蝕。
談及Maudslay及其團隊所做工作多么復雜時，考古學家、大英博物館館長Claudia Zehrt解釋道，“一塊普通的石碑需要600-1000塊石膏板，才能拼接成最終運回英格蘭的模具。這些都是石碑的“負壓”模具，在石膏或紙漿中記錄石碑特征。回到英格蘭后，我們現在所看到的“正壓”鑄件就是用這些負壓模具制作而成。它們正是原始石碑的精確復刻，非常適合進行歷史學研究。”
谷歌瑪雅項目的基本要求就是要制作非常逼真、能還原真實歷史的鑄件3D模型。Zehrt十分了解攝影測量法，這是考古學界十分常見的數字捕獲方式，但她很快就發現采用這種方式捕獲Maudslay鑄件困難重重。她表示，“我們有幾百件體積和質量龐大的石膏鑄件，放在離地面2英寸的架子上。這些鑄件大小不一，從3 x 3.5英尺到8 x 9英尺不等，甚至更大。通常要幾個人才能搬動，還易碎。間隔距離也不過11到15英寸。這些都否定了攝影測量法，因為我們沒有足夠的空間可以從各個角度完成任務。即便可以，考慮到前期準備和后期處理很費時，如果不是Artec Eva，我們可能要花兩倍的時間。”
大英博物館館長Claudia Zehrt用Artec Eva為Quirigua Zoomorph P鑄件進行3D掃描
谷歌提供Artec Eva，這款手持式專業3D掃描儀專為快速捕獲中型物體設計，呈現高分辨率彩色3D效果，對Zehrt而言是個新鮮事物。即便如此，她還是可以很快上手。最初，博物館不認為Eva可以在如此局促的空間里捕獲鑄件，但Zehrt沒有輕易放棄。“哪怕是最擁擠最尷尬的位置，Eva依然可以正常工作。有時我需要把Eva放在單腳架，或架高，有時太擠了都不能跪下，只能四肢扭曲，但Eva還是捕獲了鑄件的各個表面，包括就算在理想狀態下也很難捕獲的鑄件深切面。”
大英博物館館長Claudia Zehrt使用Artec Eva 3D掃描瑪雅鑄件
她詳細解釋了掃描流程，“每個鑄件平均花費10分鐘。小鑄件掃描更快，一些大鑄件可能需要20分鐘或者更久。時長也取決于雕刻口的縱深和寬度，因為越深越窄，掃描儀就很難捕獲一些難以觸及的部位。如果鑄件間隔大些，整個過程會更快更方便。11-15英寸的距離肯定會讓速度放緩。如果鑄件可以輕易挪動，沒有任何遮擋，那掃描時間完全可以減半。”
Zehrt繼續描述了她在Artec Studio中的掃描處理過程，“通常我第一步會使用全局配準來對齊所有鑄件掃描，然后運行尖銳融合，如果偶爾遇到孔洞，我會用孔洞修復功能來填補。我減少了三角形數量，在保證效果的前提下，使最終導出的紋理3D模型不超過100 MB。之后以OBJ文件導出。從時間角度來看，我只要用10-15分鐘，Artec Studio就能搞定剩下的部分，我可以解脫去干別的事。Artec Studio把苦活累活都幫你干了。”
Artec Studio中Quirigua Zoomorph P鑄件的Artec Eva掃描
谷歌瑪雅項目的第一階段需要為Quirigua Stela E鑄件（共包含31塊獨立鑄件，22英尺高）制作3D模型，這款鑄件非常精致，栩栩如生，具有較高的教育意義，也適合瑪雅專家進行細致的圖像研究。這一步驟能很好地體現Eva 3D掃描和Artec Studio數據處理對Zehrt二人團隊而言是一項快速高效的解決方案，能為400多件鑄件完成高分辨率的彩色3D捕獲。
Quirigua Stela E部分鑄件，瑪雅統治者Kawak Sky（K?ak? Tiliw Chan Yopaat）人像
下方視頻中Stela E作為VR對象，由瑪雅碑銘研究教授Christophe Helmke進行研究，項目效果不言而喻：
Zehrt分享了一些Stela E的細節：“我們了解到這塊石碑來自公元771年，描繪的是瑪雅Quirigua國王K?ak? Tiliw Chan Yopaat（Kawak Sky），他抓捕并斬首了另一位瑪雅國王，也是大城市科潘的統治者Waxaklajun Ub’aah K’awiil（Eighteen Rabbit），而Kawak Sky正是依靠Eighteen Rabbit在早前登上了王位。石碑文字中有一把石斧，表示砍頭，在石碑前部還有身著盛服、頭戴發飾、珠寶的國王（Kawak Sky）在慶祝勝利。這對他和他的臣民而言是件大事，因為這表示他們擺脫了科潘的統治，獲得自由。而且，這塊石碑很有趣。原始石碑重達65噸，超過兩層樓高。”
帕倫克象形文字階梯，約為1891年
項目第二階段主要是為帕倫克象形文字階梯制作精確的CNC復制品，與真品一起展出。這些階梯可追溯到公元7世紀，1891年Maudslay用石膏制作鑄件后，它們受到了嚴重破壞。階梯相關的歷史信息及翻譯可在此查詢。
階梯鑄件在3D掃描和數字重建的過程中遇到了難題，Zehrt解釋道，“階梯共有12塊鑄件，每一塊都用Eva掃描，這一過程很快很順利。但由于其中一塊有損壞，導致部分細節遺失，我們需要找到Maudslay有關這層臺階的原始圖紙和照片，進行整體重建。最后我們還是做到了。”
Artec Studio軟件中帕倫克象形文字階梯的掃描
當時，Zehrt找到Artec大使Central Scanning，尋求幫助來制作階梯3D模型，因為各臺階間的連接處需要進行無縫3D架橋。Central Scanning 專員都是3D掃描和3D數據處理專家，在一天后，他們就在Artec Studio 14中數字整合了掃描，最終完成了可進行數控加工的一套3D模型，為方便運輸，分為6塊板。
Pangolin Editions制作的帕倫克象形文字階梯實體模型
階梯3D模型隨后被送往英格蘭林肯郡的Pangolin Editions，使用Ancaster石灰巖進行數控加工。這款中侏羅紀鮞粒巖狀的石灰巖與瑪雅人使用的材料非常接近。Pangolin Editions是英格蘭格洛斯特以雕塑見長的鑄造廠。他們特別選用了和真品略有差異的顏色，Zehrt表示，“遺跡保護人員希望大家能看出這是件復制品。人們可以走近甚至觸摸它，用手指感受象形文字，親自體驗這塊文化瑰寶。”
數控加工后，階梯就被送往帕倫克，與真品一同展出。
未來，這些鑄件的3D模型還將有可能成為全球瑪雅文化專家和學者研究的對象，也可能應用于教育領域，比如為教室和博物館提供“虛擬實地考察”。
用Claudia Zehrt的話來說，“3D掃描儀為全球無價文化遺產制作精美模型能有多大潛力，我們現在只見到了冰山一角。科研方面，3D掃描展現了自身優勢，制作VR展品也提供了諸多可能，除此之外，還有很多重要意義。我們利用科技將這些財富還給大家，交還給那些創造了這筆財富的文化群體。如今，我們使用Artec Eva這樣的手持式3D掃描儀，可以分分鐘完成博物館任何一件展品的數字捕獲，哪怕在考古現場也沒問題。”
Zehrt繼續解釋道，“Artec Studio中再花一點時間，把掃描加工成3D模型，就能發送到3D打印機，或者就像帕倫克象形文字階梯一樣，用石灰巖或其他天然材料、木材、石材等進行數控加工。也就是說，全球博物館都有能力為展品制作逼真的復制品，讓游客們觸摸觀察。這是之前無法實現的。”
通過谷歌藝術與文化，大英博物館在此公布了Maudslay的整套照片、日志、圖紙和鑄件的3D掃描。
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