Skenera trīsdimensionālā redze

Jau esam pieraduši, ka mainīgajā un vienmēr attīstībā esošajā tehnoloģiju vidē ik pa laikam parādās kāds revolucionārs jauninājums jeb „modes kliedziens”, kas sākotnēji šķiet kas aizraujošs un pārsteidzošs, taču vēlāk kļūst ierasts un pašsaprotams. Šķiet, ka vēl pat samērā nesenā pagātnē elektronisko ierīču pasaulē sevi diezgan skaļi pieteica jauna tehnoloģija, kuru mēs iepazinām un joprojām atpazīstam ar apzīmējumu „3D”. 3D ir trīsdimensiju attēlveidošanas princips, kas pats par sevi nav nekas pilnīgi jauns, taču tieši pēdējo gadu laikā šī tehnoloģija ir piedzīvojusi īpaši strauju izplatību un lieliem soļiem ienākusi arī komerciālajā apritē.

Visredzamāk 3D tehnoloģijas ienāca izklaides industrijā – populāras kļuva 3D kinofilmas un videospēles, elektrotehnikas veikalos pārdošanā parādījās televizori ar 3D skatīšanās funkciju. Taču šī tehnoloģija tika atzinīgi novērtēta arī citās svarīgās jomās – 3D modelēšanas iespējas sāka izmantot rūpnieciskajā dizainā, protezēšanā, medicīnā, inženierzinātnēs u.c.

Viena no iespējām, kā izveidot digitālu trīsdimensionālu modeli, ir izmantot datoru ar šim nolūkam paredzētu programmatūru, otra iespēja – trīs dimensijās digitalizēt kādu reālu priekšmetu. Un to ir iespējams veikt ar 3D skenera palīdzību.

3D skeneris ir ierīce, kas analizē reālajā pasaulē eksistējošu objektu ar nolūku iegūt datus par tā formu, lai pēc tam konstruētu šī objekta trīsdimensionālu digitālo modeli. Datus par objektu skeneris fiksē ar zemas jaudas lāzera stara un kameras palīdzību, precīzi izmērot objekta virsmu (bez jebkāda fiziska kontakta ar to).

Tradicionālajiem jeb „parastajiem” skeneriem, kas skenē tikai vienu objekta plakni, šīs darbības veikšanai nepieciešams veikt tikai vienu skenējumu, savukārt 3D skenerim objektu nepieciešams skenēt no dažādām tā pusēm, tāpēc arī veikto skenējumu skaits ir lielāks, turklāt process, kurā visi šie skenējumi tiek sakombinēti vienā digitālā trīsdimensiju modelī, ir arī ļoti komplicēts.

Kā jau gandrīz visām elektroniskajām ierīcēm, arī 3D skeneriem ir dažādu ražotāju dažādi modeļi, kuri atšķiras ar savām tehniskajām kvalitātēm, priekšrocībām un cenām. Nozīmīgi 3D skeneru parametri ir precizitāte un attālums, no kāda skeneris ir spējīgs veikt skenēšanu. Turklāt šie abi rādītāji ir savstarpēji saistīti – jo tuvāk skenējamais objekts atrodas, jo labāku attēla precizitāti iespējams iegūt.

Ja līdz šim bijām pieraduši, ka skenēt iespējams tikai grāmatas vai, ja skenera virsma ir pietiekami liela, arī plakātus un ģeogrāfiskās kartes, tad tagad ar 3D skeneru palīdzību iespējams digitalizēt daudz lielākus objektus – skulptūras, pieminekļus, arheoloģiskos izrakumus. Ņemot vērā, ka bibliotēku kolekcijās visbiežāk iekļautie objekti joprojām ir grāmatas, žurnāli un citi iespieddarbi, 3D skeneru priekšrocības vairāk novērtē muzeji, kuri tos veiksmīgi sākuši izmantot savu eksponātu digitalizēšanai. Agrāk šis process bija dārgs un nepraktisks, taču, tehnoloģijām kļūstot pieejamākām, atsevišķi pasaules muzeji ir uzsākuši sava kultūras mantojuma digitalizēšanas projektus, kuru rezultātā tapuši daudzu eksponātu 3D modeļi, no kuriem daļu interneta lietotājiem ir iespēja aplūkot tiešsaistē muzeju tīmekļa vietnēs. Tā, piemēram, Krievijā mākslas objektu skenēšanu atbalsta un finansē Kultūras ministrija, un līdz šim ir tikuši digitalizēti vairāki Ermitāžas muzeja (Sanktpēterburga) kolekcijās esošie objekti. Šādas muzeju eksponātu 3D modeļu digitālās kolekcijas interesentiem ļauj mākslas darbus aplūkot no dažādiem skatpunktiem (nevis kā agrāk – tikai vienā plaknē), tādējādi sniedzot daudz precīzāku priekšstatu par to, kā šie darbi izskatās dabā. Tas ir lielisks veids, kā pievērst uzmanību muzeja kolekcijās esošajām vērtībām un ļaut tās datora monitorā saskatīt vēl nebijušā kvalitātē.

Lai gan 3D skenēšanas tehnoloģiju attīstība jau ir sasniegusi pietiekami augstu līmeni, joprojām eksistē dažas līdz galam vēl neatrisinātas problēmas. Piemēram, 3D skeneriem rodas grūtības, ja nepieciešams skenēt caurspīdīgus, mirdzošus objektus, kā arī tādus, kam ir neierasta, neviendabīga struktūra (spalvas, mati, atsevišķi audumu veidi u.tml.), izteikti asi stūri vai kustīgas detaļas. Svarīgs ir arī apgaismojums, jo tikai pienācīgi apgaismota objekta trīsdimensiju attēls būs kvalitatīvs, un krāsas tajā būs attēlotas precīzi.  Turklāt pati skenēšana ir tikai viens posms – lielu trīs dimensijās ieskenētu objektu apstrādei un arī apskatei nepieciešama speciāla programmatūra, kas ērti ļauj veikt attēlu rotēšanu un skatīšanu no dažādiem leņķiem. Datoriem, kuros paredzēts uzglabāt lielu daudzumu šādu 3D modeļu, jābūt jaudīgiem, ātriem un ar lielu cietā diska ietilpību.

Nav šaubu, ka nākotnē 3D skeneru izmantošanas intensitāte pieaugs – tie kļūs gan lētāki, gan parocīgāki (tirgū jau tagad ir pieejami neliela izmēra 3D rokas skeneri). Visdrīzāk, ka ar šo skenēšanas veidu vēl aktīvāk nodarbosies muzeji un citas par kultūrvēsturiskā mantojuma saglabāšanu atbildīgas institūcijas, taču nav izslēgta iespējamība, ka jau visai drīz arī ar modernajām tehnoloģijām aizrautīgi pārņemtie skolēni vēlēsies trīs dimensijās digitalizēt savu piemigušo jūrascūciņu.

 

Dažas no tiešsaistē piedāvātajām muzeju 3D kolekcijām apskatāmas šeit:

The Virtual Hampson Museum
http://hampson.cast.uark.edu/

Smithsonian National Museum of Natural History
http://humanorigins.si.edu/evidence/3d-collection

Amarna Virtual 3D Museum
http://amarna.cast.uark.edu/index.html

 

Materiāla sagatavošanā izmantoti šādi avoti:

1. 3-D Effects to Help Preserve Art [tiešsaiste]. Pieejams: http://rt.com/art-and-culture/news/3d-technology-scanner-art-976/
2. 3D Scanner [tiešsaiste]. Pieejams: http://en.wikipedia.org/wiki/3D_scanner
3. Wachowiak, Melvin J. 3D Scanning and Replication for Museum and Cultural Heritage Applications / Melvin J. Wachowiak, Vicky Karas [tiešsaiste]. Pieejams: http://www.si.edu/mci/imagingstudio/papers/scanning_paper.pdf