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一小时生成4件约克郡博物馆赖代尔宝藏的数字孪生

发布时间：2023/03/30
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【概要描述】挑战：约克郡博物馆收藏了距今1800年历史的罗马不列颠时期的赖代尔宝藏，他们需要以一种快速并且零风险的方法，从精确还原历史的角度，创建四个绝无仅有的3D数字副本，缔造创新的策展设计，与来自世界各地的参观者分享。

方案：Artec Space Spider, Artec Studio, 3D Systems ColorJet打印机

成果：传统的摄影测量法需要大量的处理和定位，而且要用一整天的时间来执行拍摄过程，额外还需要多一天的时间从照片中创建3D模型。相比之下，四件赖代尔宝藏，分别都在不到5分钟的时间内完成了精细的3D扫描；并且在一个小时内，所有的扫描和处理都完成了，从而产生了整个系列四个令人惊叹的3D数字副本。

当他们瞥见青铜色的时候，便立刻停止了挖掘。起初，他们以为那是青铜器时代的斧头边缘。几分钟后，当他们把马可·奥勒留(Marcus Aurelius)的小半身像从英格兰赖代尔一位农民田间的坑中抬出时，金属探测专家马克·迪德里克(Mark Didlick)和詹姆斯·斯帕克(James Spark)屏住了呼吸。

被金属探测器探测到的马可·奥勒留的半身铜像。图片来源:马克·迪德里克

当他们小心翼翼地拂去了古代皇帝脸上的泥土,似乎过了几分钟,两个人竟都哑口无言。

这座半身像是他们今天的第二个发现。之后他们又继续在该地区进行搜索。当他们结束搜索后，除了半身像，还发现了另外三件文物：一个铅锤，一个罗马神马尔斯的雕像，以及一个马形刀柄。

迪德里克将几张照片发给了前考古学家布赖恩·沃克(Brian Walker)，他对这一发现感到震惊，判断这些很可能都是古罗马时期的文物，可以追溯到公元2世纪。

从农民的田间到约克郡博物馆的展览厅

在接下来的几周里，这批距今1800年的文物--罗马不列颠时期最精美的藏品之一--被鉴定并命名为赖代尔宝藏(Ryedale Hoard)。后来由约克博物馆信托基金收购，此后在约克郡博物馆展出。

约克郡博物馆高级策展人安德鲁·伍兹(Andrew Woods)：“以前英国从未在同一时间、同一地点出土过如此数量精美的古罗马时期的文物。所有这些文物都呈现出美轮美奂令人难以置信的制作工艺。我们确信，它们是古罗马帝国鼎盛时期在英国制造的。”

赖代尔宝藏物中，古罗马皇帝马可·奥勒留的半身铜像。图片来源：约克博物馆信托基金

这座精雕细琢的马可·奥勒留半身像最初是嵌在古罗马帝国祭司的权杖上，毫无疑问，它在皇帝举行的仪式和典礼上被经常使用。

创作这件非凡作品的艺术家很可能是英国当地人，他从未见过皇帝本人，而是根据现有的雕塑和钱币上的描绘来进行创作。

约克郡博物馆高级策展人安德鲁·伍兹与赖代尔宝藏马背上的马尔斯雕像。图片由约克博物馆信托基金提供，版权归Charlotte Graham Photography所有。

在整个帝国中，罗马神马尔斯经常被描绘成马背上的战士。这尊小雕像正是描绘了古老的神祗在战场上激烈驰骋，然而曾经他挥舞的长矛和盾牌早已在几个世纪中消失。

赖代尔宝藏—马形刀柄。图片来源：约克博物馆信托基金

在古罗马时期，非常流行以动物造型装饰的日常用品。这个马形手柄原本是把刀柄，推测是在下葬前有意将刀折断了。

在过去的2000年里，赖代尔宝藏中的铅锤设计几乎没有变化，它在罗马不列颠时期发挥了重要作用，为建造新的道路、堡垒和村庄提供了精准的测量。

赖代尔宝藏。图片来源：约克博物馆信托基金

研究人员得出结论，这些文物是在公元2世纪后期作为献给神的祭品被埋入地下的。为了更清楚地了解这些无价文物的重要性以及它们为何以这种方式被埋入地下，研究工作仍在继续推进中。

创建赖代尔宝藏的数字副本

约克郡博物馆专注于成为数字化平台的领导者、扩大其影响力并建立起在线与世界分享藏品的模式，他们决定以3D方式呈现赖代尔宝藏。

过去，他们主要通过摄影测量法，与约克大学的Heritage360合作完成此类项目

但由于摄影测量法的性质，包括冗长的摄影时间（当使用一台单镜头相机设置时）同时需要大量的处理来定位和重新定位每个被拍摄的对象，因此类似的项目需要策展人提前几周，甚至几个月来计划。

Artec Space Spider对马可·奥勒留半身像的3D扫描。图片来源：Heritage360

来自Heritage360团队的帕特里克·吉布斯(Patrick Gibbs)介绍：“对历史文物进行拍摄涉及的内容非常多。这不是简单地把它拿出来，在几分钟内就能完成拍摄。考虑到藏品损坏的一些潜在风险以及策展人在场的要求，我们需要与博物馆不断的进行沟通，制定出最佳和最安全的一套方案。”

他继续说：“使用单镜头机摄影测量设置，我们可能要花两天时间来处理一件文物，只是为了确保我们需要的一切都被拍摄下来。所有的后勤问题可能又需要两到三个月来安排。”

如果他们继续沿用同样的方法，约克郡博物馆的赖代尔青铜器藏品的数字化将需要几个月的时间来计划和完成。更不用说博物馆里还有数千件藏品等待着被数字化。

赖代尔宝藏马背上的马尔斯雕像。图片来源：约克博物馆信托基金

寻找传统摄影测量法的替代方案

这就迫使吉布斯和他的数字技术专家詹姆斯·奥斯本(James Osborn)去探索市场，寻找其他可能。他们通过在线搜索找到了Artec3D大使级经销商Central Scanning公司，该公司是保护文化遗产以及其他行业的3D扫描专家。

以至于在第一个演示完成之前，他们两人就找到了解决方案：Artec Space Spider。

Space Spider多年来一直是全世界考古学家、文化遗产专家和许多其他专业人士青睐的手持式3D扫描仪。

Space Spider能够以亚毫米级的精度以及逼真的3D色彩呈现捕捉对象复杂的细节，无需标记和喷剂。扫描可以用于在线和现场展览、数字云存储、3D打印教学模型等等。

Central Scanning公司的亚历克斯·张使用Artec Space Spider扫描罗马人像陶罐。
图片来源：Heritage360

伍兹谈到扫描仪如何帮助约克郡博物馆实现项目时说：“为参观者呈现出即使走进博物馆也不一定能够发现的细节，对我们来说十分重要。”

他进一步解释道：“在对藏品本身零风险的情况下，通过虚拟的方式拿起，转动，研究它们，顺着策展人编写的标签和注释，了解每件藏品相关的无数沧桑的历史和背后动人的故事，您将拥有一段既难忘又独特的体验。”

一小时内完成赖代尔宝藏的3D扫描

使用全新Space Spider对赖代尔青铜器藏品进行3D扫描时，吉布斯和奥斯本以及在旁协助项目的策展人都大吃一惊。

四件文物被逐一放置在Artec转盘上，分别在5分钟内进行扫描。仅仅10分钟后，通过Artec Studio软件的处理就将扫描结果生成为令人惊叹的3D模型。

“在对藏品本身零风险的情况下，通过虚拟的方式拿起，转动，研究它们，您将拥有一段既难忘又独特的体验。”

设置、扫描和处理所有对象并创建各自的3D模型所需的总时长不到一个小时。与之前所使用的摄影测量法形成了鲜明对比。

Artec Studio软件中处理Space Spider扫描的马可·奥勒留半身像
图片来源：Heritage360

在谈及这一点时，奥斯本说：“仅仅用摄影测量法来拍摄这些对象，就需要一整天的时间。如果在拍摄期间光线发生了轻微的变化，我们就不得不请求策展人再次把藏品拿出来，在相同的光线条件重新拍摄。甚至不可能在同一天完成。所以我们必须额外拍摄大量的照片来弥补这一点，寄希望于所有的照片都能够顺利完成，在处理阶段才会得到最终的结果。”

他补充道：“如果一切按计划顺利进行，第二天才能开始处理所有的照片。使用Space Spider的一个小时相当于在摄影测量法上所花费的两天时间，更不用说没有摄影测量中将每个对象操纵到设定位置的各种小道具所带来的额外风险。”

将扫描结果生成逼真3D模型

在Artec Studio中处理的过程既快速又简单。首先，使用基底移除，删除对象以外不必要的数据。完成后，对齐扫描，将所有几何图形组合在一起。

然后，应用0.1mm尖锐融合，当导出3D模型在线查看时，他们减少了多边形数量，以优化文件大小和显示速度。

Artec Studio软件中处理Space Spider扫描的马背上的马尔斯雕像
图片来源：Heritage360

生成的3D模型现已在约克郡博物馆内和官网上使用。Sketchfab模型链接的二维码放置在了藏品的旁边，为博物馆的参观者提供参与的互动感。

约克郡博物馆与世界分享3D资源

约克郡博物馆并没有止步于此。他们还打算将这些3D模型分享到维基共享资源这样的网站上，预计每周浏览量达数百万次。
伍兹解释这背后的原因：“对于世界各地那些可能永远没有机会看到它们，或者来到博物馆参观的人们，通过这种方式，将我们的藏品带给他们。把这些3D扫描分享给这些人们，我们之间也能更加轻松的互动。”

约克郡博物馆计划提供赖代尔青铜器的3D模型免费下载，包括低分辨率和高分辨率版本。欢迎教师、艺术家、研究人员和其他人下载和使用扫描数据。

用于教育的精美3D打印复制品

作为教育活动的一部分，约克郡博物馆和Heritage360决定用Space Spider扫描创建3D打印“可触摸”版本的赖代尔青铜器，供学校参观使用。

3D打印和手绘的赖代尔宝藏。图片来源：约克博物馆信托基金

由于团队内部还不具备这方面的专业知识和技术，他们联系了ThinkSee3D的3D数字文物专家史蒂文·戴伊(Steven Dey)。自2015年公司成立以来，戴伊已经为英国和其他地区的博物馆及客户制作了数百个数码制作、还原度极高的复制品。

戴伊从Heritage360收到了赖代尔青铜器的3D模型(OBJ文件)后，整个3D打印过程大约用了三个小时，四个物体都是使用石膏在3D Systems ColorJet打印机上直接打印出来的。

巧妙的做旧处理，呈现古朴外观

涂上底色涂料，然后再上环氧树脂作为表面涂层，表面半干时涂满铜粉。环氧树脂粉末凝固后，打磨抛光出闪亮的青铜外观，他们看起来就和崭新的一样。

接下来开始做旧处理，使用喷漆和蜡以还原文物相同的青铜色的外观。

3D打印和手绘的马可·奥勒留半身像复制品
图片来源：ThinkSee3D

现在，学生们可以亲自拿起并研究这些精美的、高度还原的复制品，使它们成为教科书中历史章节这一时期令人印象深刻的段落补充。

用3D扫描呈现历史

在成功地将赖代尔宝藏数字化之后，约克郡博物馆现在将目光投向了其他藏品，这些种类繁多且数以千计绝美藏品，包括剑和珠宝、灭绝的恐鸟、海雀和恐龙、可追溯到罗马不列颠时期复杂的马赛克地砖以及墓葬铸件等等。

Heritage360团队詹姆斯·奥斯本在约克郡博物馆的赖代尔宝藏展
图片来源：Heritage360

伍兹对3D扫描所带来的变化发表了观点：“一场优秀的博物馆策展不仅仅是简单地给人们呈现历史，而是真正做到让所有年龄的人都能拥有一个自我探索的旅程，他们用自己的方式去发现这些藏品的独特之处。而这正是Artec 3D扫描帮助我们完成的。”

源文来自 :Artec3D埃太科三维

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一小时生成4件约克郡博物馆赖代尔宝藏的数字孪生

分类：产业应用
发布时间：2023-03-30 09:57
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挑战：约克郡博物馆收藏了距今1800年历史的罗马不列颠时期的赖代尔宝藏，他们需要以一种快速并且零风险的方法，从精确还原历史的角度，创建四个绝无仅有的3D数字副本，缔造创新的策展设计，与来自世界各地的参观者分享。

方案：Artec Space Spider, Artec Studio, 3D Systems ColorJet打印机

成果：传统的摄影测量法需要大量的处理和定位，而且要用一整天的时间来执行拍摄过程，额外还需要多一天的时间从照片中创建3D模型。相比之下，四件赖代尔宝藏，分别都在不到5分钟的时间内完成了精细的3D扫描；并且在一个小时内，所有的扫描和处理都完成了，从而产生了整个系列四个令人惊叹的3D数字副本。

当他们瞥见青铜色的时候，便立刻停止了挖掘。起初，他们以为那是青铜器时代的斧头边缘。几分钟后，当他们把马可·奥勒留(Marcus Aurelius)的小半身像从英格兰赖代尔一位农民田间的坑中抬出时，金属探测专家马克·迪德里克(Mark Didlick)和詹姆斯·斯帕克(James Spark)屏住了呼吸。

被金属探测器探测到的马可·奥勒留的半身铜像。图片来源:马克·迪德里克

当他们小心翼翼地拂去了古代皇帝脸上的泥土,似乎过了几分钟,两个人竟都哑口无言。

这座半身像是他们今天的第二个发现。之后他们又继续在该地区进行搜索。当他们结束搜索后，除了半身像，还发现了另外三件文物：一个铅锤，一个罗马神马尔斯的雕像，以及一个马形刀柄。

迪德里克将几张照片发给了前考古学家布赖恩·沃克(Brian Walker)，他对这一发现感到震惊，判断这些很可能都是古罗马时期的文物，可以追溯到公元2世纪。

从农民的田间到约克郡博物馆的展览厅

在接下来的几周里，这批距今1800年的文物--罗马不列颠时期最精美的藏品之一--被鉴定并命名为赖代尔宝藏(Ryedale Hoard)。后来由约克博物馆信托基金收购，此后在约克郡博物馆展出。

约克郡博物馆高级策展人安德鲁·伍兹(Andrew Woods)：“以前英国从未在同一时间、同一地点出土过如此数量精美的古罗马时期的文物。所有这些文物都呈现出美轮美奂令人难以置信的制作工艺。我们确信，它们是古罗马帝国鼎盛时期在英国制造的。”

赖代尔宝藏物中，古罗马皇帝马可·奥勒留的半身铜像。图片来源：约克博物馆信托基金

这座精雕细琢的马可·奥勒留半身像最初是嵌在古罗马帝国祭司的权杖上，毫无疑问，它在皇帝举行的仪式和典礼上被经常使用。

创作这件非凡作品的艺术家很可能是英国当地人，他从未见过皇帝本人，而是根据现有的雕塑和钱币上的描绘来进行创作。

约克郡博物馆高级策展人安德鲁·伍兹与赖代尔宝藏马背上的马尔斯雕像。图片由约克博物馆信托基金提供，版权归Charlotte Graham Photography所有。

在整个帝国中，罗马神马尔斯经常被描绘成马背上的战士。这尊小雕像正是描绘了古老的神祗在战场上激烈驰骋，然而曾经他挥舞的长矛和盾牌早已在几个世纪中消失。

赖代尔宝藏—马形刀柄。图片来源：约克博物馆信托基金

在古罗马时期，非常流行以动物造型装饰的日常用品。这个马形手柄原本是把刀柄，推测是在下葬前有意将刀折断了。

在过去的2000年里，赖代尔宝藏中的铅锤设计几乎没有变化，它在罗马不列颠时期发挥了重要作用，为建造新的道路、堡垒和村庄提供了精准的测量。

赖代尔宝藏。图片来源：约克博物馆信托基金

研究人员得出结论，这些文物是在公元2世纪后期作为献给神的祭品被埋入地下的。为了更清楚地了解这些无价文物的重要性以及它们为何以这种方式被埋入地下，研究工作仍在继续推进中。

创建赖代尔宝藏的数字副本

约克郡博物馆专注于成为数字化平台的领导者、扩大其影响力并建立起在线与世界分享藏品的模式，他们决定以3D方式呈现赖代尔宝藏。

过去，他们主要通过摄影测量法，与约克大学的Heritage360合作完成此类项目

但由于摄影测量法的性质，包括冗长的摄影时间（当使用一台单镜头相机设置时）同时需要大量的处理来定位和重新定位每个被拍摄的对象，因此类似的项目需要策展人提前几周，甚至几个月来计划。

Artec Space Spider对马可·奥勒留半身像的3D扫描。图片来源：Heritage360

来自Heritage360团队的帕特里克·吉布斯(Patrick Gibbs)介绍：“对历史文物进行拍摄涉及的内容非常多。这不是简单地把它拿出来，在几分钟内就能完成拍摄。考虑到藏品损坏的一些潜在风险以及策展人在场的要求，我们需要与博物馆不断的进行沟通，制定出最佳和最安全的一套方案。”

他继续说：“使用单镜头机摄影测量设置，我们可能要花两天时间来处理一件文物，只是为了确保我们需要的一切都被拍摄下来。所有的后勤问题可能又需要两到三个月来安排。”

如果他们继续沿用同样的方法，约克郡博物馆的赖代尔青铜器藏品的数字化将需要几个月的时间来计划和完成。更不用说博物馆里还有数千件藏品等待着被数字化。

赖代尔宝藏马背上的马尔斯雕像。图片来源：约克博物馆信托基金

寻找传统摄影测量法的替代方案

这就迫使吉布斯和他的数字技术专家詹姆斯·奥斯本(James Osborn)去探索市场，寻找其他可能。他们通过在线搜索找到了Artec3D大使级经销商Central Scanning公司，该公司是保护文化遗产以及其他行业的3D扫描专家。

以至于在第一个演示完成之前，他们两人就找到了解决方案：Artec Space Spider。

Space Spider多年来一直是全世界考古学家、文化遗产专家和许多其他专业人士青睐的手持式3D扫描仪。

Space Spider能够以亚毫米级的精度以及逼真的3D色彩呈现捕捉对象复杂的细节，无需标记和喷剂。扫描可以用于在线和现场展览、数字云存储、3D打印教学模型等等。

Central Scanning公司的亚历克斯·张使用Artec Space Spider扫描罗马人像陶罐。
图片来源：Heritage360

伍兹谈到扫描仪如何帮助约克郡博物馆实现项目时说：“为参观者呈现出即使走进博物馆也不一定能够发现的细节，对我们来说十分重要。”

他进一步解释道：“在对藏品本身零风险的情况下，通过虚拟的方式拿起，转动，研究它们，顺着策展人编写的标签和注释，了解每件藏品相关的无数沧桑的历史和背后动人的故事，您将拥有一段既难忘又独特的体验。”

一小时内完成赖代尔宝藏的3D扫描

使用全新Space Spider对赖代尔青铜器藏品进行3D扫描时，吉布斯和奥斯本以及在旁协助项目的策展人都大吃一惊。

四件文物被逐一放置在Artec转盘上，分别在5分钟内进行扫描。仅仅10分钟后，通过Artec Studio软件的处理就将扫描结果生成为令人惊叹的3D模型。

“在对藏品本身零风险的情况下，通过虚拟的方式拿起，转动，研究它们，您将拥有一段既难忘又独特的体验。”

设置、扫描和处理所有对象并创建各自的3D模型所需的总时长不到一个小时。与之前所使用的摄影测量法形成了鲜明对比。

Artec Studio软件中处理Space Spider扫描的马可·奥勒留半身像
图片来源：Heritage360

在谈及这一点时，奥斯本说：“仅仅用摄影测量法来拍摄这些对象，就需要一整天的时间。如果在拍摄期间光线发生了轻微的变化，我们就不得不请求策展人再次把藏品拿出来，在相同的光线条件重新拍摄。甚至不可能在同一天完成。所以我们必须额外拍摄大量的照片来弥补这一点，寄希望于所有的照片都能够顺利完成，在处理阶段才会得到最终的结果。”

他补充道：“如果一切按计划顺利进行，第二天才能开始处理所有的照片。使用Space Spider的一个小时相当于在摄影测量法上所花费的两天时间，更不用说没有摄影测量中将每个对象操纵到设定位置的各种小道具所带来的额外风险。”

将扫描结果生成逼真3D模型

在Artec Studio中处理的过程既快速又简单。首先，使用基底移除，删除对象以外不必要的数据。完成后，对齐扫描，将所有几何图形组合在一起。

然后，应用0.1mm尖锐融合，当导出3D模型在线查看时，他们减少了多边形数量，以优化文件大小和显示速度。

Artec Studio软件中处理Space Spider扫描的马背上的马尔斯雕像
图片来源：Heritage360

生成的3D模型现已在约克郡博物馆内和官网上使用。Sketchfab模型链接的二维码放置在了藏品的旁边，为博物馆的参观者提供参与的互动感。

约克郡博物馆与世界分享3D资源

约克郡博物馆并没有止步于此。他们还打算将这些3D模型分享到维基共享资源这样的网站上，预计每周浏览量达数百万次。
伍兹解释这背后的原因：“对于世界各地那些可能永远没有机会看到它们，或者来到博物馆参观的人们，通过这种方式，将我们的藏品带给他们。把这些3D扫描分享给这些人们，我们之间也能更加轻松的互动。”

约克郡博物馆计划提供赖代尔青铜器的3D模型免费下载，包括低分辨率和高分辨率版本。欢迎教师、艺术家、研究人员和其他人下载和使用扫描数据。

用于教育的精美3D打印复制品

作为教育活动的一部分，约克郡博物馆和Heritage360决定用Space Spider扫描创建3D打印“可触摸”版本的赖代尔青铜器，供学校参观使用。

3D打印和手绘的赖代尔宝藏。图片来源：约克博物馆信托基金

由于团队内部还不具备这方面的专业知识和技术，他们联系了ThinkSee3D的3D数字文物专家史蒂文·戴伊(Steven Dey)。自2015年公司成立以来，戴伊已经为英国和其他地区的博物馆及客户制作了数百个数码制作、还原度极高的复制品。

戴伊从Heritage360收到了赖代尔青铜器的3D模型(OBJ文件)后，整个3D打印过程大约用了三个小时，四个物体都是使用石膏在3D Systems ColorJet打印机上直接打印出来的。

巧妙的做旧处理，呈现古朴外观

涂上底色涂料，然后再上环氧树脂作为表面涂层，表面半干时涂满铜粉。环氧树脂粉末凝固后，打磨抛光出闪亮的青铜外观，他们看起来就和崭新的一样。

接下来开始做旧处理，使用喷漆和蜡以还原文物相同的青铜色的外观。