Für die Ewigkeit: IMA Solutions scannt Napoleon-Denkmal mit Artec Eva

Das Scannen großer Objekte ist eine enorme Herausforderung: Sowohl komplexe Geometrien und spiegelnde Oberflächen, als auch schwer zugängliches Gelände ohne Stromversorgung machen den Einsatz von 3D-Scannern direkt vor Ort oft schwer. Da große Objekte in mehreren Schritten eingescannt werden, entstehen häufig große Überlappungen, die in der Nachbearbeitung aufwendig angeglichen werden müssen.

Einer, der sich mit diesen Problemen auskennt, ist Benjamin Moreno, Geschäftsführer von IMA Solutions SARL. Das Unternehmen mit Sitz in Toulouse, Frankreich, nutzt 3D-Technologien zur Entwicklung neuartiger multimedialer Tools, wie beispielsweise interaktive 3D-Systeme für Museen. Dabei setzte IMA Solutions bereits Projekte für das British Museum, das Akropolis Museum sowie das Louvre-Lens Kunstmuseum im nordfranzösischen Lens um.

Im Auftrag des Musée de la Révolution Française in Vizille, Frankreich, scannte Moreno vor Kurzem ein Reiterstandbild aus Bronze, das Napoleon auf einem Pferd zeigt. Das Denkmal soll auf diese Weise nicht nur für die Nachwelt erhalten, sondern auch als 3D-Modell für eine Ausstellung zum 200. Jahrestag der Rückkehr Napoleons aus seinem Exil auf der Insel Elba ausgestellt werden. Das Denkmal wurde 1867 von Emmanuel Frémiet, einem der bedeutendsten französischen Bildhauer des 19. Jahrhunderts, entworfen und ist nahe Laffrey, Frankreich, zu besichtigen. Um das große, detailreiche Kunstwerk zu scannen, setzte Moreno auf die bewährte Technologie von Artec 3D: den handgeführten 3D-Scanner Artec Eva sowie die neue Version der Scansoftware – Artec Studio 10.

Pferde gehören zu den kompliziertesten Scanobjekten
„Ich habe bereits einige Reiterstandbilder gescannt und jedes Mal dachte ich mir: Pferde gehören wegen ihrer Beine und versteckten Bereiche mit zu den schwersten Scanobjekten“, so Moreno. „In der Vergangenheit verwendete ich anderes 3D-Scannerequipment, wie etwa an Armen montierte Laserköpfe, und ich kann sagen, dass nur die Artec-Technologie in der Lage ist, 3D-Scannen an dieser Art Kunstwerk durchzuführen: ohne Vorbereitung auch unter schweren Umgebungsbedingungen.“

Bevor IMS Solutions die hochauflösenden Handscanner von Artec 3D nutzte, verwendete das Unternehmen hauptsächlich Laserscanner. „Jetzt setzen wir Artec Eva und Spider ein und können unter jeglichen Umständen eine größere Bandbreite an Kunstwerken scannen, als es mit unserem vorigen Digitalisierungssystemen je möglich gewesen wäre. Zielmarker oder Referenzsysteme werden nicht benötigt, was besonders bei der Arbeit an Museumsstücken hilfreich ist“, so Moreno.

„Außerdem können die Scanner von Artec 3D auch die Textur in Echtzeit aufzeichnen, das ist wirklich eine großartige Eigenschaft“, fügt er hinzu. „Früher zeichneten wir 3D-Texturen auf, indem wir zunächst Laserscanner einsetzten und anschließend Bilder machten, um die Textur auf dem Modell per Hand zu rekonstruieren. Das war eine sehr zeitaufwendige Aufgabe – mit oft unpräzisen Ergebnissen. Jetzt werden die Texturen präzise aufgenommen und auf die Geometrie aufgetragen.“

Flexibles Scannen dank Akkupack
Für das Napoleon-Denkmal benötigte Moreno nur ein Gerüst, um das Denkmal von allen Seiten zu erreichen. Zudem setzte er ein Akkupack für Artec Eva ein, welches er hauptsächlich zum Scannen des oberen Teils des Reiterstandbildes benötigte. Die meiste Zeit arbeitete Moreno mit einem Laptop und dem an einen Generator angeschlossenen Eva-Scanner. „Die einzige Beschränkung beim 3D-Scannen ist nicht das Artec Akkupack selbst, sondern die Batterie des Computers“, so Benjamin Moreno.

Bei seiner täglichen Arbeit leistet das Akkupack Moreno gute Dienste. Vor einiger Zeit scannte er eine prähistorische Mammut-Gravur, die sich in einer Höhle vier Meter unter der Erdoberfläche befindet. „Ich konnte schnell und direkt vor Ort mit Eva und dem Akkupack scannen“, sagt Moreno.

Stück für Stück zum detaillierten 3D-Modell
Da die Oberfläche des Denkmals vergleichsweise groß ist, musste Moreno eine eigene Strategie für das 3D-Scan-Projekt entwickeln. „Ich teilte meine Arbeit in 18 Bereiche ein (18 Artec Studio 10 Projekte), wobei ich darauf achtete, große überlappende Bereiche für die Verknüpfung in der Nachbearbeitung zu haben.“

Insgesamt dauerte das Scannen zwei Tage; für die Nachbearbeitung benötige Moreno aufgrund der großen Datenmenge von 57 GB weitere zehn Tage. Um den Nachbearbeitungsprozess zu verkürzen, führte er für jede der 18 Scan-Projekte eine scharfe Fusionierung mit einer 1 mm hohen Auflösung durch. So konnte Moreno jeden der 18 Scan-Projekte von 25 Millionen Polygonen auf 1,5 Millionen verringern. Dann führte er eine nicht-starre Ausrichtung und eine weitere scharfe Fusionierung mit einer 1 mm hohen Auflösung durch, um die Gesamtzahl der Polygone auf 20 Millionen zu reduzieren. Am Ende wendete er die beim Scannen aufgenommenen Farbbilder auf das optimierte geometrische Modell an. Den letzten Schliff erhielt das Modell mithilfe der 3D-Modellierungssoftware Zbrush.

Zuverlässig und schnell mit Artec Studio 10
IMA Solutions ist einer der ersten Kunden, der auf Artec Studio 10 (AS 10) aufgerüstet hat. „Wenn ich AS9 mit AS10 vergleiche, bemerke ich die schnellere Ausführung der Fein- und Grobregistrierung sowie eine stark verbesserte Fortsetzung der ‚Aufzeichnung des vorigen Scans’, fügt Moreno hinzu. „Grundsätzlich lässt sich sagen, dass AS10 zuverlässiger und schneller als AS9 ist.“

Normalerweise stellt IMA Solutions drei Arten von 3D-Modellen für seine Kunden her: ein Meistermodell in hoher Auflösung für die vorberechnete 3D-Visualisierung sowie zum Vermessen von Kulturdenkmälern, ein optimiertes 3D-Modell für den 3D-Druck und ein optimiertes Modell für das 3D-Echtzeit-Rendering.

„Das Museum ist sehr zufrieden mit dem Ergebnis, besonders da das 3D-Modell nun auch virtuell verändert und das Denkmal mit einem Mausklick aus jedem Winkel betrachtet werden kann“, freut sich Benjamin Moreno.