Ein Freilichtmuseum wird mit den Scannern Artec Leo und Ray II in 3D abgebildet

3D-Scanner

Herausforderung: Das Archäologische und Ethnografische Museum in Łódź, Polen, musste mehrere historische Stätten, darunter eine mittelalterliche Festung und alles, was sich darin befand, sicher und schnell digitalisieren. Ziel war es, erstklassige digitale Zwillinge der Stätten und Objekte für die Archivierung und Erhaltung sowie 3D-Visualisierungen zur Nutzung in VR, Bildung und Forschung zu erstellen.

Lösung: Artec Leo, Artec Ray II, Artec Studio, Blender, ZBrush

Ergebnis: Präzise, vollfarbige 3D-Modelle der Festung und anderer Gebäude, Artefakte und sogar ausgedehnter Landschaften, die für Bildungspräsentationen, immersive VR-Erlebnisse und digitale Ausstellungen verwendet werden können.

Warum Artec? Der Einsatz von Leo und Ray II ermöglichte eine gründliche Erfassung sowohl kleiner Details als auch großer Flächen. Die hohen Geschwindigkeiten, die punktgenaue Präzision und die nahtlose Scanner-Integration in Verbindung mit dem Fachwissen des Teams von 3D Master sorgten für einen reibungslosen Arbeitsablauf und hervorragende Ergebnisse.

Einrichtung von Artec Ray II zum Scannen der Festung in Tum, Polen. Bild mit freundlicher Genehmigung von 3D Master

Die Frage lautet: Was kann den Besuch eines ethnografischen Museums wirklich zu einem atemberaubenden Erlebnis machen? Wenn man einen Ort betritt, an dem jedes Möbelstück, jeder Haushaltsgegenstand, jedes große und kleine Bauwerk vor Dutzenden oder Hunderten von Jahren entstanden ist, wird man idealerweise nicht anders können, als sich selbst als Bewohner einer alten Stadt vorzustellen. Stellen Sie sich nun noch vor, Sie könnten einen solchen Ort von überall auf der Welt aus betreten, alltägliche Geräte entdecken und direkt erfahren, wie sich der Tag für diejenigen anfühlte, die lange vor Ihnen geboren wurden. Diese Art von Erfahrung ist durch die Zusammenarbeit zwischen einem Artec Ambassador und dem Museum für Archäologie und Ethnografie in Łódź, Polen, nun Wirklichkeit geworden.

Bewahrung der Geschichte im digitalen Zeitalter

Das 1918 gegründete Museum verfügt über umfangreiche Sammlungen zu Themen wie Archäologie, Ethnografie und Numismatik. Um mit der Zeit zu gehen, werden zur Archivierung und Bewahrung des kulturellen und historischen Erbes auch modernen Technologien angeschafft und auch eingesetzt. Im Rahmen dieser Bemühungen war das Museum Gastgeber der MuzeOn, einer Konferenz für Konservierungs-Experten. Mit dabei war auch 3D Master, Artec 3D Ambassador in Polen, um sein Fachwissen und seine Scan-Technologie vorzustellen. Beeindruckt vom Gesehenen machte sich das Museum bald vor, seine Freilichtausstellungen zu digitalisieren, darunter eine Festung und ein riesiger Freiluftkomplex. Und 3D Master machte sich seinerseits eifrig an die Arbeit, die Stätten für Visualisierungen, Animationen und virtuelle Rundgänge digital zu erfassen.

Scan und Animation der Festung mit Artec Ray II. Video mit freundlicher Genehmigung von 3D Master

Der ethnografische Komplex in Kwiatkówek ist ein integraler Bestandteil der Kulturlandschaft der Region und umfasst verschiedene Bauwerke, von einem Wohnhaus aus Lehm über einen Erdkeller bis hin zu einem Töpfer- sowie einem Brotbackofen. Einige der Gebäude sind Rekonstruktionen nach Originalen aus dem späten 19. bis frühen 20. Jahrhundert. Erhalten sind aber auch historische Kleinode wie eine Windmühle aus dem Jahr 1820, eine Ölmühle aus der Mitte des 20. Jahrhunderts, die selbst noch wesentlich ältere Elemente enthält, und eine Schmiede aus dem frühen 20. Jahrhundert. Die Innenräume des Komplexes stellen ein typisches ländliches Familienhaus aus der späten Zwischenkriegszeit dar. Neben den historischen Exponaten ziehen auch die Werkstätten der örtlichen Künstler und Handwerker zahlreiche Besucher an.

Die Festung in Tum wiederum bietet einen Einblick in das mittelalterliche Erbe der Region. Die Siedlung stammt aus dem frühen Mittelalter und weist Überreste von Befestigungsanlagen auf, darunter Erdwälle und Verteidigungsstrukturen. Es versteht sich von selbst, dass das geplante Projekt bei einer derartigen Vielfalt an zu scannenden Objekten sowohl das richtige Fachwissen als auch die richtigen Werkzeuge erforderte.

Die richtige Lösung, das richtige Team

Obwohl das Museum bereits einen Artec Space Spider besaß und ihn für kleinere Projekte einsetzte, stellte die Digitalisierung des gesamten Museums eine weitaus größere Herausforderung dar, insbesondere für den einzusetzenden 3D-Scanner. Aus diesem Grund entschied sich 3D Master für den Einsatz des LiDAR-Scanners Artec Ray II mit seiner großen Reichweite sowie des KI-gesteuerten kabellosen Artec Leo, um die Exponate in ihrer Gesamtheit zu erfassen und ein digitales Museum zu schaffen, das Innen- und Außenräume miteinander verbindet.

Die Kombination der beiden Scanner hatte sich bereits in einer Vielzahl von Anwendungen als äußerst effektiv erwiesen, so auch in der Denkmalpflege und im Kulturgüterschutz. Ray II und Leo passen perfekt zusammen, wenn es daran geht, ganze Kulturstätten – von empfindlichen Gegenständen bis hin zu riesigen Bauwerken wie Schlössern und Kirchen – in 3D zu erfassen. Mit ihrem vielseitigen Scan-Fähigkeiten leisten diese Geräte Fachleuten gute Dienste, wenn verzierte Objekte oder auch ganze Denkmäler lückenlos erfasst werden sollen.

Scannen im Freilichtmuseum. Bild mit freundlicher Genehmigung von 3D Master

„Die Tragbarkeit von Leo war ein großer Vorteil, da er kein Stromkabel benötigt, unempfindlich gegenüber Lichtverhältnissen ist und während des Betriebs nicht an einen Laptop angeschlossen werden muss“, erklärt Rafał Wypysiński, CTO und Projektleiter bei 3D Master. „Er ist schneller, für den Außeneinsatz geeignet und kann große Flächen ebenso gut bearbeiten wie kleine Teile. Außerdem ermöglicht er eine einfache und schnelle Datenintegration von verschiedenen Scannern, was beeindruckende Endergebnisse ermöglicht.“

Das Team begann die Digitalisierung mit Ray II und scannte über 60 Orte auf dem Museumsgelände. Während Karol Komorowski den Ray II bewegte und bediente, nutzte Piotr Wieczorek Leo, um kleinere, komplexe Teile der Exponate zu erfassen. An nur einem Tag arbeitet sich das Team von einem Ort zum nächsten und erfasste sowohl die Festung und eine Schmiede als auch alle Räume in den Museumsgebäuden sämtliche alle Exponate im Freigelände des Komplexes. Nach der Rückkehr ins Büro importierten die Spezialisten die Daten in Artec Studio, wo sie die Scans mit Hilfe des Algorithmus Global Registration ausrichteten und ein Dreiecksnetz erstellten, um erste 3D-Modelle zu erstellen.

Die scheinbar günstigen Wetterbedingungen waren für das Scannen nicht unbedingt ideal: Viel Sonnenlicht und starker Wind stellten das Team vor einige Herausforderungen, denn es galt, Texturunterschiede zu beseitigen und die nötige Stabilität zu gewährleisten, während Ray II mit einem Stativ hochgehoben wurde. Nichtsdestotrotz meisterte 3D Master die Aufgabe und führte sogar noch einige Experimente durch, um die Texturausgaben von Ray II und Leo zu vergleichen. Danach ging es an die letzte Phase: die Verarbeitung der Daten.

Vergleich der Farberfassung von kleineren Elementen beim Scannen eines Wandgemäldes: Artec Leo (links) vs. Artec Ray II (rechts). Bild mit freundlicher Genehmigung von 3D Master

Verarbeiten, verbessern und verblüffen

Die hochauflösenden Daten von Leo eigneten sich ideal für die Verfeinerung detaillierter Abschnitte, etwa komplizierter architektonischer Elemente, während die Scans von Ray II größere Bereiche abdeckten. „Sobald beide Datensätze fertig waren, kombinierten wir die Punktwolken und erstellten ein endgültiges Polygonnetz, das die Daten beider Scanner integrierte“, so Piotr Wieczorek, Gold-zertifizierter Artec 3D-Scanning-Specialist. „Der Vorteil dieses Ansatzes ist, dass die kleineren Teile, die mehr Detailgenauigkeit erfordern, mit der hohen Auflösung Leo bearbeitet werden, während größere Bereiche, wie Gebäude oder Schmieden, mit Ray II erfasst werden. Der Arbeitsablauf war wie aus einem Guss, uns unsere einzige Herausforderung war die RAM-Kapazität des Rechners.“

Während Artec Studio die gesamte anfängliche Bearbeitung schulterte, verwendete 3D Master für eine detailliertere Visualisierung und Animation zusätzliche Tools wie Blender und ZBrush. Agata Jochimek, die Grafikdesignerin des Teams, nutzte diese Software, um das Modell zu verfeinern, kleinere Unvollkommenheiten zu beseitigen und ein abgeschlossenes Polygonnetz zu erstellen. UV-Mapping und Texturverfeinerung in ausgewählten Bereichen machten das fertige Modell unglaublich lebensecht und ideal geeignet für VR-Walkthroughs und Werbezwecke.

„Eine weitere Herausforderung für uns ist, dass wir als Ingenieure anders an Texturen und Modellvorschauen herangehen. Vor etwa fünf Jahren hatten wir eine professionelle Ausbildung in ZBrush, aber ohne einen eigenen Grafikdesigner wäre es für uns schwierig gewesen, zwischen technischen und künstlerischen Aufgaben zu wechseln“, bemerkt Wypysiński.

Verschiedene Bearbeitungsstufen vor und nach dem Auftragen der Textur. Bild mit freundlicher Genehmigung von 3D Master

Eine Erfahrung, die in Erinnerung bleibt

Für 3D Master bedeutet dieses Projekt zweifellos eine Abwechslung im Vergleich zu üblichen technischen Anwendungen wie Reverse Engineering. Das Scannen eines ganzen Museums mit so unterschiedlichen Strukturen wie einer Festung, einer Schmiede oder mit Artefakten gefüllten Räumen war eine spannende Herausforderung, der man sich erst einmal stellen musste. Die Scans der Innenräume, die in verblüffender Klarheit wiedergegeben wurden, erinnerten in der fertigen Fassung an Szenen aus einem Videospiel oder einem Film. Wie Piotr Wieczorek sagte, machte die immersive Qualität der Scans in Verbindung mit der Möglichkeit, jeden Winkel virtuell zu erkunden, das Projekt besonders lohnend.

Neben der ästhetischen Befriedigung konnte man auf eine gut gemachte Arbeit zurückschauen, die zudem die Ressourcen des Kunden schont. „Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Zeiteffizienz. Projekte konnten sehr zeitaufwändig sein, wenn man ein stetiges Maß an Details und Qualität erreichen möchten. Mit den beiden Scannern und der effizienten Zusammenarbeit unter unseren Spezialisten konnten wir das Scannen in etwa acht bis neun Arbeitsstunden abschließen. Diese Geschwindigkeit und Effizienz sind sowohl für uns als auch für potenzielle Kunden, die einen neuen Scanner in Erwägung ziehen, von großem Vorteil“, so Wypysiński abschließend.

Technik trifft auf Kunst: die Zukunft der Museen

Der CEO von 3D Master, Rafał Lis, und sein Team haben festgestellt, dass die Kunden nicht nur großartige Scans erwarten, sondern auch neugierig sind, was sie sonst noch mit der Technologie erreichen können.

3D-Scannen des ethnografischen Freilichtmuseums mit Artec Leo und Ray II. Video mit freundlicher Genehmigung von 3D Master

Für Museen sind die Möglichkeiten grenzenlos. „Es ist eine großartige Gelegenheit, ins Innere zu schauen und zu erforschen, wie das Leben zu jener Zeit war, wie die Menschen damals lebten“, sagt Karol Komorowski. „Einige Scans zeigen einen Raum in einem Haus und geben Einblick in das Innere. Auf der anderen Seite haben wir die Schmiede, die wir ebenfalls im Detail gescannt haben. So können wir alles im Inneren untersuchen, von den Hämmern bis zu den Rädern und anderen Werkzeugen. Die Möglichkeit, diese Räume so gründlich zu erfassen, war faszinierend“. Das fertige Modell lieferte einen hervorragenden Inhalt für die Website des Museums, die sicherlich viele zu einem Besuch anregen wird.

Während das Projekt fortschreitet, bereitet sich 3D Master darauf vor, die Endergebnisse auf kommenden Konferenzen zu präsentieren. Das Erreichte zeigt, wie die Kombination aus professionellem Fachwissen, technischer Präzision und künstlerischer Raffinesse einen neuen Standard für den Einsatz von 3D-Scannern schaffen kann. Das Team hat ein 3D-Projekt gemeistert, das Museen auf der ganzen Welt als Inspiration dienen kann – und gezeigt, wie eindringlich, lehrreich und visuell beeindruckend 3D-Visualisierungen sein können.