С каждым днем все больше интегрируются в жизни человека технологии, как виртуальной, так и дополненной реальности. Технологии виртуальной и дополненной реальности на сегодняшний момент очень популярны, так как охватывают широких спектр всевозможных областей деятельности, именно по этому, тема курсовой работы является актуальной.
Предметом исследования является исследование трехмерного сканирования в области культуры и искусств.
Объектом исследования является трехмерное сканирование в области культуры и искусств.
Целью курсовой работы является выявить основные аспекты трехмерного сканирования в области культуры и искусств. Для достижения поставленной цели нужно решить следующие задачи:
¾ изучить понятие «Трехмерное сканирование»;
¾ рассмотреть методы трехмерного сканирования;
¾ проанализировать классификацию устройств трехмерного сканирования;
¾ рассмотреть устройства трехмерного сканирования;
¾ проанализировать применение трехмерного сканирования в области культуры и искусств.
Методы исследования: анализ литературы, классификация устройств трехмерного сканирования, анализирование основных понятий.
Трехмерное сканирование – это такая технология, которая позволяет на высоком уровне решать задачи по получению оцифрованных 3D-моделей реальных и физических объектов, которые имеют сложную пространственную форму [5]
Трехмерное сканирование – это процесс перевода физического объекта в цифровую форму, при этом данный процесс может происходить, как бесконтактно, так и с помощью контактно.
На сегодняшний день, имеется большое количество методов для получения проекционных данных, с помощью которых можно построить модель трехмерных объектов. Все эти методы направлены на выдачу результатов в виде облака точек, которые описывают поверхность объекта.
Облако точек – это набор вершин в трехмерной системе координат. Данные вершины определяются следующими координатами X, Y и Z и они используются для проектирования внешней поверхности объекта.
Обычно облако точек преобразуют в полигонную сетку, либо модели с поверхностями – NURBS, либо модели – CAD, с помощью реконструкции поверхности.
Имеется большое количество способов преобразования облака точек в трехмерные поверхности. Одни из таких способов, создают сетку треугольников сверху имеющихся вершин, а другие преобразуют облака точек в поле объёмных расстояний и восстанавливают неявные поверхности, и после этого уже определяют их с помощью алгоритма Marching cubes.
Основные методы, которые применяются для получения трехмерных моделей, показаны на рисунке 1.
К устройствам трехмерного сканирования относятся трехмерные сканеры.
Трехмерный сканер – это устройство, которое предназначено для получения точных моделей реального мира в цифровом виде [2]. Трехмерный сканер конвертирует объект реального мира в цифровое трехмерное изображение. После сканирования трехмерную модель редактируют в пакетах трехмерного моделирования.
Устройства для трехмерного сканирования делятся на два вида:
1. устройства, которые используют контактные методы сканирования – контактные сканеры;
2. устройства, которые использует бесконтактные методы сканирования – бесконтактные сканеры [1, 412 c.]
Контактные трехмерные сканеры. Контактные трехмерные сканеры осуществляют обследование реального объекта на «ощупь», и при этом передают трехмерные координаты компьютеру.
Принцип работы контактного трехмерного сканера: объект сканирования устанавливается на вращающуюся подставку, затем по всей поверхности объекта двигается «щуп», поступающаяся информация со «щупа» записывается на компьютер, а затем обрабатывается.
Преимуществами контактных трехмерных сканеров: такие сканеры просты в использовании; хорошая детализация объекта; они не зависят от освещения помещения; могут сканировать призматические части; и не большой объем получаемых моделей.
А недостатками таких сканеров являются: большие временные затраты, так как модели обводятся вручную; риск повреждения хрупких объектов сканирования.
Контактный сканер показан на рисунке 2.
Технологии трехмерного кодирования широко применяются практически во всех областях. В области культуры и искусств трехмерное сканирование применяют:
1. для сохранения и виртуального воспроизведения предметов культурного наследия и памятников архитектуры, и благодаря этому можно производить восстановление утерянных исторических памятников и культурных ценностей;
2. для создания виртуальных туров, экскурсий, а также для создания виртуального туризма;
3. для создания виртуальных галерей и музеев;
4. для создания трехмерного кино и телевидения (спецэффектов и презентаций).
Сохранение цифрового наследия
Трехмерное сканирование позволяет на более высоком уровне решать задачи, при работе с объектами сложной формы, которые имеют большое историко-культурное значение.
Трехмерное сканирование успешно используется для решения следующих историко-культурных задач:
¾ разработка виртуальных музеев;
¾ сканирование памятников, скульптур и других объектов старины, для того чтобы их реставрировать или впоследствии воспроизвести;
¾ разработка и создание виртуальных коллекций находок археологии.
Существует большое количество объектов, которые имеют значимую историко-культурную ценность, и которые требуеются в сохранении. Для сохранения их используется оцифровка.
Оцифровка помогает добиться следубщих результатов:
Технологии трехмерного сканирования не стоят на месте, а постоянно развиваются. На данный момент рынок имеет большое множество сканирующих устройств. И такие технологии имеют и значительно преимуществ, а именно: высокая скорость при сканировании; высокая точность; быстрая обработка и трехмерная визуализация.
Трехмерные технологии хорошо используются в области культуры и искусств, они позволяют создавать виртуальные музеи, туры, виртуальный туризм и сохранять в цифровом виде объекты исторических памятников.
Благодаря применению технологий трехмерного сканирования и визуализации можно решить целый ряд задач. К таким задачам относятся: осуществлять виртуальную реставрацию и реконструкцию различных экспонатов, при этом любых размеров и сложности; хранить объекты историко-культурного наследия в цифровом виде; свободно воспроизводить и копировать данных сканирования и результатов реставрации; оперативно передавать и обрабатывать данные для экспертных оценок, либо же для обменов между музеями.
Виртуальные музеи позволяют увидеть музейные экспонаты, которые не все могут просмотреть в виду различных обстоятельств. Трехмерные технологии позволяют создавать новые виртуальные экспозиции, и для их создания не будет таких ограничений реального мира, как: размер помещения и обеспечение экспонатам определенных условий хранения. Благодаря созданию трехмерных копий объектов, имеется возможность сохранения объектов истории, культуры и искусств в виртуальном пространстве, и при необходимости – обеспечивают воссоздания точной копии объекта.
Виртуальный туризм позволяет получать более точную демонстрацию о месте, будь то туристическая достопримечательность, исторические памятники либо памятники архитектуры и многое другое.
