ARTEMIS

Modele 3D ale monumentelor - partea 2

Prin documentarea 3D a clădirilor și monumentelor istorice se înțelege documentarea cu precizie a reliefului suprafețelor acestora cu scopul de a genera replici digitale tridimensionale cu informații metrice care pot fi folosite pentru obținerea de secțiuni, ortofotografii în cadrul proceselor de evaluare a monumentului sau pentru prezentări grafice ale acestuia. Astăzi documentarea digitală 3D este un proces inevitabil în administrarea bunurilor de patrimoniu.

Principala metodă utilizată pentru documentarea digitală 3D a suprafețelor din ultimii ani este scanarea cu laser 3D. În timp ce oferă rezultate la precizii foarte mari (~0.02 mm) fără prea mult efort fizic această metodă este dependentă de o sursă de curent și este dificil de manevrat și transportat în zonele de munte, întregul echipament depășind 20kg (fără generator de curent). Din acest motiv, în cadrul evaluării preliminare s-a stabilit ca metodă de înregistrare 3D să fie fotogrametria, o metodă mai veche de documentare 3D dar care în ultimii ani datorită dezvoltării puternice a sistemelor de calcul și a algoritmilor software de procesare a datelor a devenit un concurent redutabil metodei de scanare cu laser. Pe scurt, fotogragmetria este o știință și artă de a obține replici digitale 3D utilizând fotografii 2D. Fotogrametria oferă o versatilitate și mobilitate deosebită în schimbul efortului fizic: daca în in cazul scanării cu laser, echipamentul era poziționat astfel încât din câteva scanări să acopere toate unghiurile suprafeței investigate, în cazul fotogrametriei, operatorul se deplasează pentru a efectua fiecare înregistrare trebuind să acopere fiecare suprafață cu suprapuneri de 30-60% între fotografiile adiacente. Acest fapt duce la un volum crescut de muncă în faza colectării de date.

În cazul nostru, fotogrametria pe lângă mobilitate ne-a permis înregistrarea unor suprafețe din unghiuri închise care ar fi fost imposibil de atins cu un scaner cu laser. Un alt plus este posibilitatea obținerii de texturi în culori naturale a suprafețelor înregistrate. În acest caz însă, calitatea texturilor depinde direct de lumina ambientală și de prezența umbrelor în special în situațiile de exterior, unde nu se poate bloca lumina soarelui.

Echipament

Înregistrările au fost efectuate cu un aparat foto profesional Nikon D810, aparat ce dispune de un senzor full-frame cu o rezoluție de 36.3 Mpx (7360x4912 pixeli) fără filtru low-pass (permite captarea mai multor detalii). Obiectivul utilizat în toate înregistrările a fost Nikkor 35 mm f/2D, un obiectiv larg, fix, ce permite înregistrarea la o calitate foarte bună a unor cadre foarte largi, fără distorsiuni majore (care sunt ușor de interpretat de algoritmii software de procesare pentru fotogrametrie).

Au mai fost folosite lămpi LED portabile pentru asigurarea unei iluminări egale pe suprafețele interioare, suspendate pe stative.

Pentru scalare au fost folosită o țintă alb negru cu dimensiuni precise.

Rezumatul înregistrărilor și procesarea datelor din etapa 2-a

În această etapă au fost procesate și reconstrucțiile 3D ale ultimelor 2 monumente: Complexul Rupestru Aluniș și Fundu Peșterii. Aceste două monumente au fost lăsate la final datorită complexității lor și a dificultății de înregistrare dar și procesare.

Complexul rupestru Aluniș: Chilia A1

Nr. Imagini	1100
[GB]	18.7
Calitate	medium
Format	OBJ
Mesh procesat [mil poligoane]	339
Mesh exportat [mil poligoane]	2
Stocare [MB]	150
Timp procesare	3d7h
Comentarii	Chilia fost fotografiată atât la interior cât și la exterior, modelul 3D fiind procesat cu totul (1100 imagini aliniate din 1118). Fotografiile de la exterior au surprins umbre puternice pe suprafața stâncii, fiind însă doar un inconvenient estetic. Structural și calitativ modelul este complet.
Ansamblul rupestru Alunis - Chilie sus by CERTO on Sketchfab

Complex rupestru Aluniș: Chilia cu două încăperi

Nr. Imagini	1328
[GB]	21,6
Calitate	medium
Format	OBJ
Mesh procesat [mil poligoane]	347
Mesh exportat [mil poligoane]	2
Stocare [MB]	225/td>
Timp procesare	4d23h
Comentarii	Chilia a fost fotografiată atât în interior cât și în exterior. În interior, în camera a doua sunt portțiuni lipsă din podea. În exterior intrarea a fost reconstruită foarte bine doar peretele cu ferestrele a fost ocluzionat de vegetație și reconstruirea este sumar. Modelul este complet.
Ansamblul rupestru Alunis - chilia de jos by CERTO on Sketchfab

Complex rupestru Aluniș: Biserica

Nr. Imagini	292
[GB]	4,63
Calitate	High
Format	OBJ
Mesh procesat [mil poligoane]	500
Mesh exportat [mil poligoane]	2
Stocare [MB]	226
Timp procesare	24h
Comentarii	Fotografierea s-a făcut doar în interior cu tot cu mobilier. Pereții bisericii sunt acoperiți complet de un strat gros de fum. A fost nevoie de utilizarea unor surse suplimentarea de lumină. Interiorul bisericii a fost reconstruit complet mai puțin podeaua și o mică porțiune de tavan. Altarul nu a fost fotografiat. Modelul este incomplet.
Ansamblul rupestru Alunis - Pronaosul Bisericii by CERTO on Sketchfab

Fundu Peșterii

Nr. Imagini	681
[GB]	11,1
Calitate	High
Format	OBJ
Mesh procesat [mil poligoane]	93,9
Mesh exportat [mil poligoane]	0
Stocare [MB]	-
Timp procesare	-
Comentarii	Fotografierea interiorului peșterii s-a realizat printr-o metodă improvizată din cauza faptului ca nu am avut acces înauntru. Obiectivul este protejat cu o poartă din plasă de metal cu lacăt. Podeaua peșteri este acoperită de frunze uscate, fotografierea făcându-se de la nivelul frunzelor în sus. Sunt porțiuni din pereți care nu au fost acoperiți de fotografii sau dacă au fost fotografiați nu au avut suficientă suprapunere între ele. Modelul este incomplet și a fost exportat ca nor dens de puncte. Meshul nu poate fi procesat. Se pot extrage secțiuni cu detalii din inscripții pentru studii ulterioare.

Procesarea datelor de fotogrametrie a fost realizată cu un software specializat Agisoft Photoscan PRO. Fluxul de lucru pe scurt, presupune selecția imaginilor, alinierea și extragerea pozițiilor camerelor în spațiu, generarea unui nor dens de puncte, generarea suprafeței 3D (a meshului), curățarea scenei, generarea texturii, exportarea modelului final într-un format general acceptat (ex: OBJ) iar în final publicarea/prezentarea acestuia (www.sketchfab.com este un exemplu de platforma pentru publicarea online a modelelor 3D pentru vizualizare interactivă).