3D掃描儀
· Artec Eva
· Artec Space Spider
概要：兩位主持美國(guó)節(jié)目《失落的維京人》的考古學(xué)家決定用彩色3D掃描技術(shù)來(lái)決定一款頗具爭(zhēng)議的文物年代。
目標(biāo)：實(shí)現(xiàn)一小時(shí)內(nèi)精確掃描如尼石刻，并將掃描數(shù)據(jù)制作成細(xì)節(jié)豐富飽滿的3D模型，以用于深度測(cè)量和如尼文石刻對(duì)比。
使用工具：Artec Eva & Space Spider
一百多年來(lái)，歷史學(xué)家和科學(xué)家一直就最早維京人何時(shí)來(lái)美洲、以及他們的足跡最西到達(dá)何處這兩個(gè)話題爭(zhēng)論不休。在這場(chǎng)討論中，肯辛頓如尼符石是關(guān)鍵的文物之一，該石塊重約202磅（92公斤），在1898年由一位明尼蘇達(dá)的農(nóng)夫發(fā)現(xiàn)。若該石塊上的斯堪的納維亞如尼文被證明為真跡，那它有可能徹底改變我們對(duì)美國(guó)歷史的認(rèn)識(shí)。
兩位知名考古學(xué)家Blue Nelson和Mike Arbuthnot在主持熱播電視節(jié)目《失落的美國(guó)維京人》期間，決定仔細(xì)觀察一番。
“如尼石符在1898年第一次被發(fā)現(xiàn)的時(shí)候，關(guān)于這些石刻是否長(zhǎng)達(dá)650年，科學(xué)家們觀點(diǎn)不一，” Nelson說(shuō)道。
一直以來(lái)，人們認(rèn)為維京人曾穿越大西洋，約于1000年前一度定居在蘭塞奧茲牧草地的紐芬蘭海岸。但此地距離發(fā)現(xiàn)這塊糾纏著山楊樹(shù)根的如尼石刻的地方，也就是明尼蘇達(dá)肯辛頓地區(qū)，又相隔了1800英里。所以維京人是否以及如何跋涉至這么遙遠(yuǎn)的地方，又是一個(gè)新的問(wèn)題。
如尼石刻的評(píng)論家認(rèn)為是發(fā)現(xiàn)這塊石刻的明尼蘇達(dá)農(nóng)夫Olof Ohman自己將石符刻上，并填埋，希望以此欺騙世人，以假亂真。
如尼石刻由兩種不同石材構(gòu)成，一種是較硬的礦石硬砂巖，另一種是較軟的礦石白色方解石。Blue Nelson仔細(xì)觀察后的第一個(gè)反應(yīng)就是，因?yàn)檫@塊石塊正面朝下，浸在濕土中超過(guò)6個(gè)世紀(jì)，因此刻在軟質(zhì)方解石上的如尼文應(yīng)當(dāng)比硬砂巖經(jīng)歷過(guò)更多的風(fēng)化作用。
但是只用一個(gè)放大鏡并不能給我們提供任何答案。他們還需要精確細(xì)致地測(cè)量石刻深度和形狀，以打消所有疑慮。于是，他們決定采用3D掃描。
3D掃描已在考古學(xué)領(lǐng)域歷經(jīng)考驗(yàn)。我們不光可以對(duì)文物和上面的細(xì)節(jié)觀察得更深入更細(xì)致，而且所有特征都可以經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)捕獲，并制成動(dòng)態(tài)的3D模型，考古學(xué)家還能分享這些文物的數(shù)字模型，存檔以備將來(lái)繼續(xù)研究，或者用多種材料進(jìn)行3D打印，甚至還能打印文物的縮小版或放大版。
他們找到Laser Design的專家，請(qǐng)他們提供專業(yè)掃描服務(wù)，而掃描設(shè)備正是手持式彩色3D掃描儀Artec Eva和Artec Space Spider?？闲令D如尼符石過(guò)去也進(jìn)行過(guò)3D掃描，但其細(xì)節(jié)程度遠(yuǎn)不能和Artec掃描儀相媲美。Eva的點(diǎn)精度可高達(dá)0.1毫米，而Space Spider甚至能達(dá)到0.05毫米，令人驚嘆。
Laser Design的Kevin Shain協(xié)助了掃描工作，為Nelson和Arbuthnot提供了10分鐘的掃描快速培訓(xùn)。而10分鐘已經(jīng)足夠。僅需幾分鐘時(shí)間，他們就能像資深用戶一樣自如掃描了。
“Artec掃描儀是我培訓(xùn)過(guò)使用簡(jiǎn)單的掃描儀，無(wú)論是什么水平的新手，都能迅速理解操作步驟和原理，” Shain說(shuō)道。
“這太神奇了…”Nelson說(shuō)道，“…完全不用接觸?！薄斑@將會(huì)是肯辛頓如尼符石分辨率高的3D模型?！?
掃描如尼符石時(shí)，他們實(shí)時(shí)觀察著古老符石細(xì)致的彩色圖像逐漸出現(xiàn)在屏幕上。
整個(gè)掃描過(guò)程不到一小時(shí)就結(jié)束了。首先，先用Eva捕獲整個(gè)外觀和石刻的彩色細(xì)節(jié)。隨后，為確保細(xì)致的效果，再使用Space Spider對(duì)每個(gè)如尼符號(hào)進(jìn)行掃描。即便Space Spider通常不用于小型物體，但如尼符石尺寸較大（30 × 16 × 6 inches （76 × 41 × 15 cm）），對(duì)手持式掃描儀來(lái)說(shuō)完全不是問(wèn)題，于是，搭配使用Eva，一小時(shí)內(nèi)就完成了所有數(shù)據(jù)捕獲。
“掃描儀捕獲的細(xì)節(jié)量簡(jiǎn)直神奇，”Nelson看著預(yù)覽說(shuō)道。
掃描數(shù)據(jù)的后期處理在Artec Studio中完成，最初的彩色效果同樣不到一小時(shí)就完成了。最終高分辨率模型制作共花費(fèi)了四小時(shí)，額外三小時(shí)主要是確保3D模型無(wú)縫銜接，體現(xiàn)肯辛頓如尼符石。
用Laser Design 3D掃描專家Kevin Shain的話來(lái)描述后期處理：“只能留給如尼符石一天的時(shí)間，所以我必須快速準(zhǔn)確地完成工作。掃描后，我把Eva的數(shù)據(jù)集對(duì)齊，去除異常值，最后進(jìn)行了尖銳融合。接著，我再將數(shù)據(jù)與Space Spider的高分辨率數(shù)據(jù)整合起來(lái)?！?
“Space Spider和Eva數(shù)據(jù)吻合。我完成了所有的全局對(duì)準(zhǔn)，然后移除異常值，進(jìn)行尖銳融合。最終就得到了肯辛頓如尼符石完整的高分辨率3D模型。”
一收到模型，考古學(xué)家就對(duì)每個(gè)石符進(jìn)行了斷面研究，將軟質(zhì)方解石上的符號(hào)和硬質(zhì)硬砂巖上的相同符號(hào)進(jìn)行比較。
他們選擇了字面V。在方解石上，風(fēng)化作用非常明顯，使該字母看起來(lái)更像是字母U。而且，方解石面的石符比硬砂巖上的符號(hào)普遍要淺25%。
“25%大概就是130年風(fēng)化的結(jié)果，” Blue Nelson說(shuō)道，懷疑這塊石頭并沒(méi)有面朝地面躺了650年。
但是Mike Arbuthnot有不同的想法，“你如何判斷什么樣的風(fēng)化程度是超過(guò)125年的呢？讓我們不妨假設(shè)這個(gè)故事是真的。”
于是，他們決定求同存異。盡管3D掃描儀幫助人們了解到了如尼符石之間的差異，但并沒(méi)有徹底解決問(wèn)題。他們還需要更多的證據(jù)。
本期節(jié)目還詳細(xì)介紹了他們對(duì)每一條證據(jù)的搜尋過(guò)程，重現(xiàn)了明尼蘇達(dá)維京人的一小段旅程，他們?cè)诙祉樦ヂ芬姿购觿澲凰覐?fù)制的小型維京船逆流而上，節(jié)目組甚至拜訪了一位專業(yè)石刻家，了解一個(gè)普通人是否有可能雕刻出類似的如尼石符。
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