Райт Флайер, легендарный самолет, построенный братьями Райт и направленный в небо над Китти Хоук в 1903 году, был приобретен Смитсоновским институтом в 1948 году. С тех пор он почти постоянно выставлялся на всеобщее обозрение.
Конечно, посетителям не разрешается прикасаться к самолету, и преподаватели, преподающие уроки на флаере, вынуждены были использовать модели, чтобы дать студентам возможность справиться с ним и увидеть его с разных позиций. Инженеры и историки столкнулись с аналогичными ограничениями, неспособными залезть внутрь, чтобы исследовать его внутренние механизмы или взять рулетку, чтобы оценить его характеристики.
Однако теперь любой, кто подключен к Интернету, может работать с виртуальной 3D-версией Flyer и распечатывать копию в любом масштабе. Представленное выше средство просмотра 3D-моделей, наряду с 20 другими 3D-моделями, выпущенными сегодня в рамках Смитсоновской X 3D-конференции Офиса программы по оцифровке, является результатом многолетнего труда Винса Росси, Адама Металло и других сотрудников отдела оцифровки. Продолжая работу по цифровому сканированию как можно большего числа 137 миллионов артефактов Смитсоновского института, 3D-проводник Смитсоновского института - это средство, с помощью которого они обнародуют эти ценные трехмерные данные.
«Некоторое время нам удавалось создавать эти невероятные 3D-модели с высоким разрешением, но с точки зрения открытого доступа к данным мы были действительно ограничены», - говорит Росси. «Разрабатывая эти инструменты, мы можем поделиться своей работой с миром».
Каждая модель представляет собой упрощенную версию «облака точек» - тысячи точек, составляющих контуры поверхности элемента, - которые они собирают с помощью инструментов трехмерного сканирования. Поскольку фактическое облако точек слишком велико по размеру, чтобы его можно было использовать в веб-браузере, необходимо некоторое цифровое сжатие.
«Если вы играете в любую видеоигру, вы смотрите на полигональную модель, и это также то, на что вы смотрите в зрителе», - говорит Росси. По сути, трехмерные контуры объекта сглаживаются, образуя тысячи полигонов (в основном треугольников), которые представляют поверхность объекта. Как многоугольники, эти треугольники могут быть представлены в двух измерениях - в этот момент цвета, тени и текстуры добавляются к поверхности объекта - затем искажаются обратно в трехмерную форму, которая захватывает большую часть визуальных деталей оригинала, но имеет небольшой размер файла достаточно загрузить в веб-браузере.
Например, во время рендеринга канонерской лодки Филадельфия пользователи могут изучить текстурированные доски судна, чтобы увидеть место, где оно было поражено британским пушечным ядром в октябре 1776 года.
Средство просмотра позволяет пользователям детально исследовать эти модели - вращать элементы, изолировать их различные компоненты, измерять их с помощью встроенных инструментов и создавать конкретные представления, которые можно передавать через социальные сети или размещать на веб-сайте или в блоге, как видео. Это также дает возможность совершить виртуальную экскурсию по объекту (нажав на значок глобуса) с текстом, изображениями и видео, которые сопровождают определенный набор видов и позволяют пользователям изучать исторический и научный фон. «Исследователь 3D позволяет вам рассказать историю», - говорит Росси. «По сути, вы можете использовать 3D-модель в качестве подмостей, чтобы рассказать историю объекта».
Сотрудники отдела оцифровки видят десятки потенциальных применений этих моделей: учителя могут использовать их в качестве образовательных инструментов, исследователи могут использовать их для анализа своих собственных артефактов и делиться ими с коллегами, и, прежде всего, они позволят общественности более легко оцените миллионы смитсоновских объектов, как выставленных на показ, так и спрятанных в архивах. Когда-то гипсовые маски, такие как маска Авраама Линкольна, сделанная вскоре после его смерти, были высшей технологией, используемой для сохранения трехмерной формы образца или артефакта. Теперь цифровую съемку контуров предмета в трех измерениях можно выполнить с помощью лазеров и компьютерного программного обеспечения.
В дополнение к сжатым версиям этих артефактов, доступных в средствах просмотра, Управление по оцифровке также предоставило для загрузки полноразмерные 3D-наборы данных, которые позволят пользователям использовать 3D-принтеры для воссоздания объектов с полной детализацией в любом масштабе. Хотя 3D-печать в домашних условиях все еще находится в стадии становления, она становится все более экономичной, поскольку базовые модели теперь доступны за несколько сотен долларов. «Мы думаем, что последствия этого довольно велики», - говорит Росси.
На сегодняшний день Офис оцифровки проверил сотни объектов. Для первой партии видимых предметов они выбрали выборку, представляющую все области исследования, в которых участвует Смитсоновский институт - искусство, история и наука, переданные бесценными артефактами, древними образцами и, в случае орхидеи, реальной жизнью организмы.
Это ископаемое китов, например, было отсканировано, когда в Чили были обнаружены десятки останков семи миллионов лет назад на пути к предстоящему строительству Панамериканского шоссе. Чтобы сохранить образцы в их геологическом контексте, Металло, Росси и другие сканировали их в 3D. «Ник Пенсон уже планирует использовать этих зрителей для обмена информацией с исследователями в Чили», - говорит Росси. «Таким образом, этот сайт больше не существует в Чили, но любой по-прежнему может проводить его измерения и использовать эти данные».
Сканирование также использовалось в качестве части внутренних проектов Смитсоновского института, таких как комплексное сканирование Зала Динозавров, для документирования положения всех образцов зала до его закрытия в следующем году для реконструкции с нуля. В рамках проекта команда отсканировала шерстистого мамонта, представленного выше.
«Это было сложно не только из-за размера, но и из-за сложности», - говорит Росси. Чтобы захватить контуры каждой реберной кости и клыка, ему и Металло пришлось расположить свои сканеры в более чем 60 различных точках зрения, а затем тщательно связать наборы данных, чтобы получить полноценное животное.
Они тоже стали маленькими, с такими экземплярами, как пчела наверху, взятыми из энтомологической коллекции Смитсоновского института. Чтобы захватить такие мелкие детали, как волоски на животе, Металло и Росси использовали микро-КТ-сканер, который похож на медицинский КТ-сканер, но способен захватывать более мелкие объекты с высоким разрешением.
Росси и Металло планируют продвигать технику сканирования и использовать новые способы обмена данными с публикой, чтобы расширить масштабы своей работы. «Следующий шаг становится большим - сканирование сотен или тысяч объектов в год вместо нескольких десятков», - говорит Росси. Может оказаться невозможным захватить в цифровом виде все 137 миллионов предметов Смитсоновского института, но они хотят отсканировать столько, сколько возможно.
Для остальной части первой партии моделей - включая цифровые версии летного костюма Амелии Эрхарт, скульптуру «Космический Будда» 550 года с искусной резьбой и остатки далекой сверхновой - отправляйтесь на 3D-сайт Смитсоновского института X. Конференция распродана, но одновременно транслируется онлайн, и соответствующая демонстрация 3D-технологий открыта для общественности.
