Το Ινστιτούτο Πολιτιστικής και Εκπαιδευτικής Τεχνολογίας του Ερευνητικού Κέντρου «Αθηνά» ανακοινώνει ότι ξεκίνησε η λειτουργία της διαδικτυακής πύλης ενημέρωσης σε θέματα τρισδιάστατης ψηφιοποίησης πολιτιστικού αποθέματος DIGITECH III-2.
Δελτίο Τύπου
Διαδικτυακή Πύλη
Tuesday, 9 December 2008
Τεχνολογία, Πολιτισμός και Αρχαιολογία
H Αρχαιολογία βρίσκεται μονίμως αντιμέτωπη με το πρόβλημα της καταγραφής και μελέτης αντικειμένων ανυπολόγιστης αξίας. Από την στιγμή της ανασκαφής τα κειμήλια εκτίθενται σε μια προοδευτική και συχνά ανίατη διαδικασία παραμόρφωσης που μπορεί να καταλήξει και σε ολική καταστροφή. Τα δεδομένα που καταγράφονται για μία αρχαιολογική έρευνα έχουν διττό σκοπό: τη δημιουργία ενός μέσου που θα επιτρέπει την υψηλής πιστότητας δημοσίευση του αντικειμένου αλλά και την εικονική διατήρηση του ακόμα και στο απλούστερο επίπεδο της διάσωσης της ιδίας της αρχαιολογικής πληροφορίας που εμπεριέχει.
Η προστασία και διατήρηση αρχαιολογικών – πολιτιστικών αντικειμένων δεν είναι ένα απλό θεωρητικό πρόβλημα. Η αρχαιολογία είναι, εξ ορισμού,καταστροφική κατά την διάρκεια της αποκάλυψης του παρελθόντος. Η απαραίτητη καταστροφή του ανασκαφικού συνόλου αποβλέπει στην αποκάλυψη του εκάστοτε αντικειμένου. Μετά την ανασκαφή, το αντικείμενο εκτίθεται σε ένα πλήθος νέων περιβαλλοντικών επιθέσεων (φυσικοχημική και τουριστική μόλυνση). Σε πολλές περιπτώσεις είναι αναπόφευκτη η φθορά του και πραγματοποιείται σε πολύ σύντομο σε σχέση με την ηλικία του χρονικό διάστημα. Για την αντιμετώπιση αυτής της προοδευτικής και ανίατης φθοράς, οι αρχαιολόγοι χρησιμοποιούν διάφορες τεχνικές καταγραφής και αρχειοθέτησης. Σε αντίθεση με μια γενικότερη άποψη που επικρατεί, η φωτογραφία δεν πληρεί τις ανάγκες καταγραφής της Αρχαιολογίας και της Ιστορίας Τέχνης. Προβάλει πάντα το αντικείμενο από μία οπτική γωνία, μειώνοντας τον όγκο του αντικειμένου σε δύο διαστάσεις, εισάγοντας συχνά οπτικές παραμορφώσεις. Από την άλλη οι ερμηνευτικές παραστάσεις, οι οποίες βοηθούν στην μελέτη του αντικειμένου, είναι πολλές φορές αδύνατο να πραγματοποιηθούν πάνω στη φωτογραφία. Τα αποτελέσματα της παραδοσιακής φωτογράφησης ξεθωριάζουν με τον καιρό. Για όλους τους προηγούμενους λόγους οι αρχαιολόγοι και οι ιστορικοί τέχνης βασίζονται συνήθως και σε άλλες μεθόδους αρχειοθέτησης όπως είναι η σχεδίαση και η ζωγραφική. Τις περισσότερες φορές τα σχέδια αυτά γίνονται με αργούς ρυθμούς, ώστε να έχουν μεγάλη ακρίβεια, παρουσιάζοντας το μειονέκτημα να προσαρμόζονται δύσκολα σε τεχνικές διαχείρισης και οργάνωσης.Η αρχειοθέτηση στην Αρχαιολογία και στην Ιστορία Τέχνης έχει να αντιμετωπίσει δύο ουσιώδη προβλήματα τα όποια σχετίζονται απόλυτα μεταξύτους. Αυτά είναι:
Η τεκμηρίωση της πολιτισμικής κληρονομιάς επιβάλει την καταγραφή των αντικειμένων από κοντινές αποστάσεις. Τα πολιτιστικά αντικείμενα ποικίλουν σε διαστάσεις. Τα ακανόνιστα σχήματα και η μορφολογική πολυπλοκότητα των επιφανειών τους είναι ένα συνηθισμένο φαινόμενο. Ο διαθέσιμος χρόνος για μετρήσεις είναι τις περισσότερες φορές ελάχιστος και στο παρελθόν η φωτογραμμετρία ήταν η μόνη μέθοδος που μπορούσε να εφαρμοστεί σε τόσο στενά χρονικά περιθώρια. Η αρχειοθέτηση με σκοπό τη μόνιμη διατήρηση της πολιτιστικής μας κληρονομιάς αντιμετωπίζει μεγάλες προκλήσεις καθώς βαδίζουμε τη νέα χιλιετία. Νέες τεχνολογίες έρχονται να δώσουν απαντήσεις στο πρόβλημα της καταγραφής και προβολής του πολιτιστικού μας θησαυρού. Η οπτική αναπαράσταση και η μετάδοση της ψηφιακής πληροφορίας είναι από τα πλέον σημαντικά ερευνητικά πεδία που επιτρέπουν σε όλους τους φορείς που ασχολούνται με τον πολιτισμό να προβάλουν τα αποτελέσματα της δουλειά τους με πολλαπλούς νέους και δυναμικούς τρόπους. Άλλωστε, πολλά αρχαιολογικά μνημεία είναι κλειστά προς το ευρύ κοινό για την αποφυγή πιθανών ζημιών. Η χρήση τρισδιάστατων φωτορεαλιστικών μοντέλων και η παρουσίασή τους μέσω εικονικής πραγματικότητας στο διαδίκτυο ή σε οπτικούς δίσκους μπορεί να βοηθήσει σημαντικά τόσο στην εκπαίδευση όσο και στη διάδοση της γνώσης σε πολύ ευρύτερο κοινό.
Οι τρισδιάστατοι σαρωτές λέιζερ μπορούν, λοιπόν, να εφαρμοστούν με επιτυχία στην αρχαιολογία ως ένα σημαντικό εργαλείο για τρισδιάστατες αναπαραστάσεις και ψηφιακές αποδόσεις.Η τρισδιάστατη ψηφιοποίηση αποτελεί στις μέρες μας ένα αναπόσπαστο πλέον κομμάτι της προσπάθειας αρχειοθέτησης της πολιτιστικής και πολιτισμικής μας κληρονομιάς. Προσφέρει δυνατότητες καταγραφής αρχιτεκτονικών δημιουργιών, αρχαιολογικών ευρημάτων, ιστορικών μνημείων και μνημείων τέχνης. Η επικράτηση των τρισδιάστατων σαρωτών τα τελευταία χρόνια έχει επιφέρει την αύξηση του ενδιαφέροντος στην χρήση τρισδιάστατων μοντέλων σε πλήθος αρχαιολογικών μελετών. Την ίδια στιγμή η αύξηση στις ταχύτητες μετάδοσης δεδομένων αλλά και επεξεργασίας τρισδιάστατων γραφικών επιτρέπουν στο μέσο χρήστη να έχει πρόσβαση σε υψηλού επιπέδου υλικοτεχνική υποδομή και να διαθέτει την απαραίτητη υπολογιστική ισχύ για την προβολή τόσο μεγάλου όγκου τρισδιάστατης πληροφορίας. Τα κίνητρα για την τρισδιάστατη ανακατασκευή πολιτιστικών αντικειμένων και μνημείων είναι πολλά:
Στην πραγματικότητα κάθε ένα από τα παραπάνω κίνητρα καθορίζει και ένα πλήθος απαιτήσεων. Μερικές από αυτές είναι οι εξής:
Η σειρά προτεραιότητας των απαιτήσεων αυτών μεταβάλλεται ανάλογα με τις ανάγκες της εκάστοτε εφαρμογής. Διαφορετική σημασία θα είχε ο φωτορεαλισμός σε μια εφαρμογή ψηφιοποίησης πήλινων αντικειμένων και διαφορετική στην δημιουργία ενός εικονικού μουσείου. Μέχρι τη στιγμή της συγγραφής της παρούσας Μελέτης, μπορούμε να πούμε με σιγουριά πως δεν έχει, ακόμα,αναπτυχθεί κάποιο εμπορικό σύστημα σάρωσης που να καλύπτει τις απαιτήσεις όλων των περιπτώσεων. Για μικρά και μεσαίου μεγέθους αντικείμενα, οι σαρωτές ακτίνων λέιζερ κοντινών αποστάσεων μπορούν να προσφέρουν λεπτομερή τρισδιάστατα μοντέλα. Από την άλλη όμως, καθώς είναι σχετικά νέα τεχνολογία, και καθώς ο αντίστοιχος εξοπλισμός δεν παράγεται σε μεγάλες ποσότητες, το κόστος των σαρωτών παραμένει υψηλό.Μια διαφορετική τοποθέτηση στο πρόβλημα της τεκμηρίωσης έχει δοθεί από το Marco Gaiani (2000). Ο Gaiani αναφέρει πως στην πραγματικότητα δεν είναι τίποτα διαφορετικό από ένα ακόμα πρόβλημα «μετάφρασης». Μια δύσκολη μετάφραση της αρχιτεκτονικής πραγματικού κόσμου σε εικονικό ψηφιακό. Η λέξη «μετάφραση» στη συγκεκριμένη περίπτωση χρησιμοποιείται για να δηλώσει τη μεταφορά κάποιου αντικειμένου από ένα χώρο σε κάποιον άλλο, χωρίς να δεχθεί την παραμικρή μεταβολή. Κάτι τέτοιο βέβαια δεν είναι απόλυτο, ακόμα και σε γλωσσικό επίπεδο, αφού ίδιες λέξεις διαφέρουν σημασιολογικά από γλώσσα σε γλώσσα. Η άποψη αυτή δεν απέχει πολύ από την πραγματικότητα, αφού η τρισδιάστατη αποτύπωση αντιμετωπίζει πολλά προβλήματα στον χώρο της πολιτιστικής κληρονομιάς. Η ψηφιοποίηση μπορεί και πρέπει να αποτελέσει τη μέθοδο εκπλήρωσης του χρέους μας απέναντι στην πολιτιστική παρακαταθήκη των προγόνων μας.
Η προστασία και διατήρηση αρχαιολογικών – πολιτιστικών αντικειμένων δεν είναι ένα απλό θεωρητικό πρόβλημα. Η αρχαιολογία είναι, εξ ορισμού,καταστροφική κατά την διάρκεια της αποκάλυψης του παρελθόντος. Η απαραίτητη καταστροφή του ανασκαφικού συνόλου αποβλέπει στην αποκάλυψη του εκάστοτε αντικειμένου. Μετά την ανασκαφή, το αντικείμενο εκτίθεται σε ένα πλήθος νέων περιβαλλοντικών επιθέσεων (φυσικοχημική και τουριστική μόλυνση). Σε πολλές περιπτώσεις είναι αναπόφευκτη η φθορά του και πραγματοποιείται σε πολύ σύντομο σε σχέση με την ηλικία του χρονικό διάστημα. Για την αντιμετώπιση αυτής της προοδευτικής και ανίατης φθοράς, οι αρχαιολόγοι χρησιμοποιούν διάφορες τεχνικές καταγραφής και αρχειοθέτησης. Σε αντίθεση με μια γενικότερη άποψη που επικρατεί, η φωτογραφία δεν πληρεί τις ανάγκες καταγραφής της Αρχαιολογίας και της Ιστορίας Τέχνης. Προβάλει πάντα το αντικείμενο από μία οπτική γωνία, μειώνοντας τον όγκο του αντικειμένου σε δύο διαστάσεις, εισάγοντας συχνά οπτικές παραμορφώσεις. Από την άλλη οι ερμηνευτικές παραστάσεις, οι οποίες βοηθούν στην μελέτη του αντικειμένου, είναι πολλές φορές αδύνατο να πραγματοποιηθούν πάνω στη φωτογραφία. Τα αποτελέσματα της παραδοσιακής φωτογράφησης ξεθωριάζουν με τον καιρό. Για όλους τους προηγούμενους λόγους οι αρχαιολόγοι και οι ιστορικοί τέχνης βασίζονται συνήθως και σε άλλες μεθόδους αρχειοθέτησης όπως είναι η σχεδίαση και η ζωγραφική. Τις περισσότερες φορές τα σχέδια αυτά γίνονται με αργούς ρυθμούς, ώστε να έχουν μεγάλη ακρίβεια, παρουσιάζοντας το μειονέκτημα να προσαρμόζονται δύσκολα σε τεχνικές διαχείρισης και οργάνωσης.Η αρχειοθέτηση στην Αρχαιολογία και στην Ιστορία Τέχνης έχει να αντιμετωπίσει δύο ουσιώδη προβλήματα τα όποια σχετίζονται απόλυτα μεταξύτους. Αυτά είναι:
- H αντικειμενικότητα περιγραφής του αντικειμένου (πιστότητα)
- H ταχύτητα και η προσαρμοστικότητα της πραγματοποίησης της καταγραφής
Η τεκμηρίωση της πολιτισμικής κληρονομιάς επιβάλει την καταγραφή των αντικειμένων από κοντινές αποστάσεις. Τα πολιτιστικά αντικείμενα ποικίλουν σε διαστάσεις. Τα ακανόνιστα σχήματα και η μορφολογική πολυπλοκότητα των επιφανειών τους είναι ένα συνηθισμένο φαινόμενο. Ο διαθέσιμος χρόνος για μετρήσεις είναι τις περισσότερες φορές ελάχιστος και στο παρελθόν η φωτογραμμετρία ήταν η μόνη μέθοδος που μπορούσε να εφαρμοστεί σε τόσο στενά χρονικά περιθώρια. Η αρχειοθέτηση με σκοπό τη μόνιμη διατήρηση της πολιτιστικής μας κληρονομιάς αντιμετωπίζει μεγάλες προκλήσεις καθώς βαδίζουμε τη νέα χιλιετία. Νέες τεχνολογίες έρχονται να δώσουν απαντήσεις στο πρόβλημα της καταγραφής και προβολής του πολιτιστικού μας θησαυρού. Η οπτική αναπαράσταση και η μετάδοση της ψηφιακής πληροφορίας είναι από τα πλέον σημαντικά ερευνητικά πεδία που επιτρέπουν σε όλους τους φορείς που ασχολούνται με τον πολιτισμό να προβάλουν τα αποτελέσματα της δουλειά τους με πολλαπλούς νέους και δυναμικούς τρόπους. Άλλωστε, πολλά αρχαιολογικά μνημεία είναι κλειστά προς το ευρύ κοινό για την αποφυγή πιθανών ζημιών. Η χρήση τρισδιάστατων φωτορεαλιστικών μοντέλων και η παρουσίασή τους μέσω εικονικής πραγματικότητας στο διαδίκτυο ή σε οπτικούς δίσκους μπορεί να βοηθήσει σημαντικά τόσο στην εκπαίδευση όσο και στη διάδοση της γνώσης σε πολύ ευρύτερο κοινό.
Οι τρισδιάστατοι σαρωτές λέιζερ μπορούν, λοιπόν, να εφαρμοστούν με επιτυχία στην αρχαιολογία ως ένα σημαντικό εργαλείο για τρισδιάστατες αναπαραστάσεις και ψηφιακές αποδόσεις.Η τρισδιάστατη ψηφιοποίηση αποτελεί στις μέρες μας ένα αναπόσπαστο πλέον κομμάτι της προσπάθειας αρχειοθέτησης της πολιτιστικής και πολιτισμικής μας κληρονομιάς. Προσφέρει δυνατότητες καταγραφής αρχιτεκτονικών δημιουργιών, αρχαιολογικών ευρημάτων, ιστορικών μνημείων και μνημείων τέχνης. Η επικράτηση των τρισδιάστατων σαρωτών τα τελευταία χρόνια έχει επιφέρει την αύξηση του ενδιαφέροντος στην χρήση τρισδιάστατων μοντέλων σε πλήθος αρχαιολογικών μελετών. Την ίδια στιγμή η αύξηση στις ταχύτητες μετάδοσης δεδομένων αλλά και επεξεργασίας τρισδιάστατων γραφικών επιτρέπουν στο μέσο χρήστη να έχει πρόσβαση σε υψηλού επιπέδου υλικοτεχνική υποδομή και να διαθέτει την απαραίτητη υπολογιστική ισχύ για την προβολή τόσο μεγάλου όγκου τρισδιάστατης πληροφορίας. Τα κίνητρα για την τρισδιάστατη ανακατασκευή πολιτιστικών αντικειμένων και μνημείων είναι πολλά:
- Η καταγραφή ιστορικών κτηρίων, τοποθεσιών και αντικειμένων για ανακατασκευή ή αναπαλαίωση σε περιπτώσεις που έχουν υποστεί καταστροφές από φωτιές, σεισμούς, πλημμύρες, πολέμους ή, όπως, είναι φυσικό από διάβρωση.
- Η δημιουργία εκπαιδευτικού υλικού για ερευνητές και μαθητές της ιστορίας και του πολιτισμού.
- Η εικονική ανακατασκευή ιστορικών μνημείων και αντικειμένων που πλέον δεν υπάρχουν ή υπάρχουν μερικώς.
- Η εικονική τρισδιάστατη εξομοίωση μνημείων και αντικειμένων με επιλογές επανόρθωσης και ανάπλασης τμημάτων του τρισδιάστατου μοντέλου.
- Η εικονική τρισδιάστατη απόδοση αρχαιολογικών ανασκαφών.
- Η ανάλυση κατασκευαστικών και επανορθωτικών τεχνικών.
- Η αναπαράσταση χώρων από οπτικές γωνίες που είναι αδύνατον να πραγματοποιηθούν στον πραγματικό κόσμο εξαιτίας των μεγεθών ή της θέσης.
- Η αλληλεπίδραση με τα πολιτιστικά αντικείμενα (σε εικονικό περιβάλλον) χωρίς τον φόβο για κάποια ζημιά.
- Οι εφαρμογές προβολής του πολιτιστικού μας πλούτου π.χ. εικονικός τουρισμός και εικονικά μουσεία.
- Η κατασκευή ρεαλιστικών τρισδιάστατων μοντέλων που μπορούν να βοηθήσουν ουσιαστικά στη μελέτη αντικειμένων από απόσταση, καθώς και στη διεύρυνση του πλήθους ατόμων που μπορούν να μελετήσουν ταυτόχρονα κάθε αντικείμενο.
- Η συγκέντρωση και παρουσίαση όλων των πληροφοριών που απαιτούνται για την τεκμηρίωση μέσω μίας τρισδιάστατης βάσης δεδομένων.
Στην πραγματικότητα κάθε ένα από τα παραπάνω κίνητρα καθορίζει και ένα πλήθος απαιτήσεων. Μερικές από αυτές είναι οι εξής:
- H γεωμετρική ακρίβεια
- H δυνατότητα αποτύπωσης τυχόν λεπτομερειών
- O φωτορεαλισμός
- Tο χαμηλό κόστος
- Η φορητότητα
- Η προσαρμοστικότητα
- Τα μεγέθη πληροφορίας που φέρουν τα τρισδιάστατα μοντέλα
- Ο χρόνος ψηφιοποίησης και μοντελοποίησης
- Η εξειδίκευση προσωπικού και η τεχνική υποστήριξη
Η σειρά προτεραιότητας των απαιτήσεων αυτών μεταβάλλεται ανάλογα με τις ανάγκες της εκάστοτε εφαρμογής. Διαφορετική σημασία θα είχε ο φωτορεαλισμός σε μια εφαρμογή ψηφιοποίησης πήλινων αντικειμένων και διαφορετική στην δημιουργία ενός εικονικού μουσείου. Μέχρι τη στιγμή της συγγραφής της παρούσας Μελέτης, μπορούμε να πούμε με σιγουριά πως δεν έχει, ακόμα,αναπτυχθεί κάποιο εμπορικό σύστημα σάρωσης που να καλύπτει τις απαιτήσεις όλων των περιπτώσεων. Για μικρά και μεσαίου μεγέθους αντικείμενα, οι σαρωτές ακτίνων λέιζερ κοντινών αποστάσεων μπορούν να προσφέρουν λεπτομερή τρισδιάστατα μοντέλα. Από την άλλη όμως, καθώς είναι σχετικά νέα τεχνολογία, και καθώς ο αντίστοιχος εξοπλισμός δεν παράγεται σε μεγάλες ποσότητες, το κόστος των σαρωτών παραμένει υψηλό.Μια διαφορετική τοποθέτηση στο πρόβλημα της τεκμηρίωσης έχει δοθεί από το Marco Gaiani (2000). Ο Gaiani αναφέρει πως στην πραγματικότητα δεν είναι τίποτα διαφορετικό από ένα ακόμα πρόβλημα «μετάφρασης». Μια δύσκολη μετάφραση της αρχιτεκτονικής πραγματικού κόσμου σε εικονικό ψηφιακό. Η λέξη «μετάφραση» στη συγκεκριμένη περίπτωση χρησιμοποιείται για να δηλώσει τη μεταφορά κάποιου αντικειμένου από ένα χώρο σε κάποιον άλλο, χωρίς να δεχθεί την παραμικρή μεταβολή. Κάτι τέτοιο βέβαια δεν είναι απόλυτο, ακόμα και σε γλωσσικό επίπεδο, αφού ίδιες λέξεις διαφέρουν σημασιολογικά από γλώσσα σε γλώσσα. Η άποψη αυτή δεν απέχει πολύ από την πραγματικότητα, αφού η τρισδιάστατη αποτύπωση αντιμετωπίζει πολλά προβλήματα στον χώρο της πολιτιστικής κληρονομιάς. Η ψηφιοποίηση μπορεί και πρέπει να αποτελέσει τη μέθοδο εκπλήρωσης του χρέους μας απέναντι στην πολιτιστική παρακαταθήκη των προγόνων μας.
Διαχωρισμός κινητών και ακίνητων μνημείων
Τα τρισδιάστατα μοντέλα των αντικειμένων μεγάλης πολιτιστικής αξίας μπορεί να διακριθούν ανάλογα με το μέγεθος τους και τη δυνατότητα της ψηφιοποίησης τους. Έτσι διακρίνονται δυο κατηγορίες τα κινητά και τα ακίνητα αντικείμενα.
Τα κινητά μπορεί να είναι οποιαδήποτε μικρού μεγέθους και διαστάσεων εύκολα στη μεταφορά αντικείμενα των οποίων η ψηφιοποίηση μπορεί να γίνει σε ειδικά εργαστήρια με χρήση ειδικών μετρητικών διατάξεων όπως είναι οι σαρωτές laser. Η χρήση των τεχνικών ψηφιοποίησης μπορεί να οδηγήσει στον υπολογισμό της θέσης στο χώρο (σε ένα ανεξάρτητο και αυθαίρετο τρισορθογώνιο σύστημα συντεταγμένων) των σημείων που συνθέτουν την εξωτερική επιφάνεια του αντικειμένου. Κατά καιρούς έχουν προταθεί πολλές συσκευές ψηφιοποίησης για την δημιουργία των τρισδιάστατων μοντέλων σε αναλογία 1:1 με το αντικείμενο. Η επιλογή των σημείων που θα μετρηθούν πολλές φορές δεν είναι δυνατόν να καθοριστεί από το χειριστή της συσκευής ψηφιοποίησης. Έτσι, για την τρισδιάστατη αναπαράσταση τους υπολογίζεται αυθαίρετα ένα μεγάλο μέρος σημείων (νέφος σημείων) που συνθέτουν την εξωτερική επιφάνεια τους. Με τον τρόπο αυτό γίνεται μια προσπάθεια για την καταγραφή όσο γίνεται μεγαλύτερης πληροφορίας για την αποφυγή των σφαλμάτων που προέρχονται από την αυτοματοποιημένη διαδικασία που χρησιμοποιείται. Ο μεγάλος αριθμός των σημείων στο χώρο που προέρχεται από τη χρήση της συσκευής δεν είναι σε θέση να αποδώσει πλήρες και άμεσα το μοντέλο του αντικειμένου. Χρειάζεται να εφαρμοστεί μια τεχνική φιλτραρίσματος για την εξάλειψη των πλεοναζόντων σημείων και ανακατασκευής της επιφάνειας του με χρήση τεχνικών τριγωνισμού για τη δημιουργία των πολυγώνων που συνθέτουν την συνολική εξωτερική τους επιφάνεια. Γενικά η δημιουργία της εξωτερικής επιφάνειας των αντικειμένων πρέπει να οδηγήσει σε ένα στερεό αντικείμενο και να ακολουθήσει η εφαρμογή της εικόνας του αντικειμένου που θα δώσει την υφή και την τελική του μορφή. Το παραπάνω πρόβλημα όπως και άλλα που πιθανόν παρουσιαστούν στην τρισδιάστατη καταγραφή και μοντελοποίηση των αντικειμένων, έχουν λυθεί από πολλές εφαρμογές και αυτή τη στιγμή υπάρχει ένα σημαντικός αριθμός συσκευών ψηφιοποίησης μικροαντικειμένων με ποικίλα χαρακτηριστικά (κόστος, τεχνική μετρήσεων, τελική ακρίβεια αναπαράστασης του μοντέλου κ.α.).
Κινητά αντικείμενα που χρήζουν τεκμηρίωση με έναν από τους τρόπους ψηφιοποίησης μπορεί να είναι: αγάλματα, αγγεία, σκεύη, κοσμήματα και άλλα είδη λαϊκής τέχνης .
Τα ακίνητα ενός κτιρίου ή ενός αρχαιολογικού σκάμματος είναι το υπόβαθρο της μελέτης όταν τα αντικείμενα είναι κτίρια και γενικά ανθρώπινες κατασκευές που εμφανίζουν ιδιαίτερη αξία από αρχαιολογική και αρχιτεκτονική πλευρά. Μπορεί να πρόκειται για υφιστάμενα κτίσματα αλλά και για μεγάλους ή μικρούς αρχαιολογικούς χώρους που προέρχονται από ανασκαφές. Η χρήση μιας τεχνικής ψηφιοποίησης οδηγεί στο εικονικό μοντέλο των αντικειμένων αυτών αλλά τα σημαντικά προϊόντα που αποτελούν τα εργαλεία της μελέτης των αντικειμένων αυτών είναι σχέδια υπό κλίμακα που παρουσιάζουν χαρακτηριστικές όψεις, κατόψεις ή τομές τους. Για τον αρχιτέκτονα μηχανικό αλλά και για τον έμπειρο αρχαιολόγο ένα διάγραμμα υπό κλίμακα μιας όψης που θα οδηγήσει είτε σε μία μελέτη συντήρησης και ανάδειξης του κτιρίου ή σε εξαγωγή σημαντικών αρχαιολογικών συμπερασμάτων από μία ανασκαφή. Η δημιουργία του τρισδιάστατου μοντέλου με εξωτερική υφή την εικόνα τωνόψεων του ακίνητου μνημείου-αντικειμένου αποτελεί ένα επιπλέον προϊόν επισκόπησης του αντικειμένου και η παρουσίασή του στην οθόνη του Η/Υ του γίνεται με χρήση ειδικών τεχνικών τρισδιάστατης παρουσίασης (πχ. Open GL,VRML αρχείων). Συνήθως όμως, μόνο ορισμένα ποιοτικά χαρακτηριστικά εμφανίζονται στην τρισδιάστατη παρουσίαση των αντικειμένων αυτών, ώστε ηχρήση τους να βοηθά στην οπτικοποίηση του ίδιου του αντικειμένου και τη σύνδεση του με τον περιβάλλοντα χώρο. Μια γενική κατηγοριοποίηση που οδηγεί στο διαχωρισμό των μνημείων και τον τρόπο τεκμηρίωσης και ψηφιοποίησης του μπορεί να καθοριστεί σύμφωνααν απαντηθούν τα παρακάτω γενικά ερωτήματα που αφορούν τα μνημεία:
Υπάρχουν και περιπτώσεις που το μνημείο – χώρος δεν υφίσταται αλλά μπορεί να γίνει η ψηφιοποίηση του με χρήση τεχνικών φωτογραμμετρίας απόφωτογραφίες ιστορικών αρχείων του μνημείου – χώρου.
Μνημεία – χώροι που θα πρέπει να τεκμηριωθούν με έναν από τους τρόπους ψηφιοποίησης μπορεί να είναι:
Τα κινητά μπορεί να είναι οποιαδήποτε μικρού μεγέθους και διαστάσεων εύκολα στη μεταφορά αντικείμενα των οποίων η ψηφιοποίηση μπορεί να γίνει σε ειδικά εργαστήρια με χρήση ειδικών μετρητικών διατάξεων όπως είναι οι σαρωτές laser. Η χρήση των τεχνικών ψηφιοποίησης μπορεί να οδηγήσει στον υπολογισμό της θέσης στο χώρο (σε ένα ανεξάρτητο και αυθαίρετο τρισορθογώνιο σύστημα συντεταγμένων) των σημείων που συνθέτουν την εξωτερική επιφάνεια του αντικειμένου. Κατά καιρούς έχουν προταθεί πολλές συσκευές ψηφιοποίησης για την δημιουργία των τρισδιάστατων μοντέλων σε αναλογία 1:1 με το αντικείμενο. Η επιλογή των σημείων που θα μετρηθούν πολλές φορές δεν είναι δυνατόν να καθοριστεί από το χειριστή της συσκευής ψηφιοποίησης. Έτσι, για την τρισδιάστατη αναπαράσταση τους υπολογίζεται αυθαίρετα ένα μεγάλο μέρος σημείων (νέφος σημείων) που συνθέτουν την εξωτερική επιφάνεια τους. Με τον τρόπο αυτό γίνεται μια προσπάθεια για την καταγραφή όσο γίνεται μεγαλύτερης πληροφορίας για την αποφυγή των σφαλμάτων που προέρχονται από την αυτοματοποιημένη διαδικασία που χρησιμοποιείται. Ο μεγάλος αριθμός των σημείων στο χώρο που προέρχεται από τη χρήση της συσκευής δεν είναι σε θέση να αποδώσει πλήρες και άμεσα το μοντέλο του αντικειμένου. Χρειάζεται να εφαρμοστεί μια τεχνική φιλτραρίσματος για την εξάλειψη των πλεοναζόντων σημείων και ανακατασκευής της επιφάνειας του με χρήση τεχνικών τριγωνισμού για τη δημιουργία των πολυγώνων που συνθέτουν την συνολική εξωτερική τους επιφάνεια. Γενικά η δημιουργία της εξωτερικής επιφάνειας των αντικειμένων πρέπει να οδηγήσει σε ένα στερεό αντικείμενο και να ακολουθήσει η εφαρμογή της εικόνας του αντικειμένου που θα δώσει την υφή και την τελική του μορφή. Το παραπάνω πρόβλημα όπως και άλλα που πιθανόν παρουσιαστούν στην τρισδιάστατη καταγραφή και μοντελοποίηση των αντικειμένων, έχουν λυθεί από πολλές εφαρμογές και αυτή τη στιγμή υπάρχει ένα σημαντικός αριθμός συσκευών ψηφιοποίησης μικροαντικειμένων με ποικίλα χαρακτηριστικά (κόστος, τεχνική μετρήσεων, τελική ακρίβεια αναπαράστασης του μοντέλου κ.α.).
Κινητά αντικείμενα που χρήζουν τεκμηρίωση με έναν από τους τρόπους ψηφιοποίησης μπορεί να είναι: αγάλματα, αγγεία, σκεύη, κοσμήματα και άλλα είδη λαϊκής τέχνης .
Τα ακίνητα ενός κτιρίου ή ενός αρχαιολογικού σκάμματος είναι το υπόβαθρο της μελέτης όταν τα αντικείμενα είναι κτίρια και γενικά ανθρώπινες κατασκευές που εμφανίζουν ιδιαίτερη αξία από αρχαιολογική και αρχιτεκτονική πλευρά. Μπορεί να πρόκειται για υφιστάμενα κτίσματα αλλά και για μεγάλους ή μικρούς αρχαιολογικούς χώρους που προέρχονται από ανασκαφές. Η χρήση μιας τεχνικής ψηφιοποίησης οδηγεί στο εικονικό μοντέλο των αντικειμένων αυτών αλλά τα σημαντικά προϊόντα που αποτελούν τα εργαλεία της μελέτης των αντικειμένων αυτών είναι σχέδια υπό κλίμακα που παρουσιάζουν χαρακτηριστικές όψεις, κατόψεις ή τομές τους. Για τον αρχιτέκτονα μηχανικό αλλά και για τον έμπειρο αρχαιολόγο ένα διάγραμμα υπό κλίμακα μιας όψης που θα οδηγήσει είτε σε μία μελέτη συντήρησης και ανάδειξης του κτιρίου ή σε εξαγωγή σημαντικών αρχαιολογικών συμπερασμάτων από μία ανασκαφή. Η δημιουργία του τρισδιάστατου μοντέλου με εξωτερική υφή την εικόνα τωνόψεων του ακίνητου μνημείου-αντικειμένου αποτελεί ένα επιπλέον προϊόν επισκόπησης του αντικειμένου και η παρουσίασή του στην οθόνη του Η/Υ του γίνεται με χρήση ειδικών τεχνικών τρισδιάστατης παρουσίασης (πχ. Open GL,VRML αρχείων). Συνήθως όμως, μόνο ορισμένα ποιοτικά χαρακτηριστικά εμφανίζονται στην τρισδιάστατη παρουσίαση των αντικειμένων αυτών, ώστε ηχρήση τους να βοηθά στην οπτικοποίηση του ίδιου του αντικειμένου και τη σύνδεση του με τον περιβάλλοντα χώρο. Μια γενική κατηγοριοποίηση που οδηγεί στο διαχωρισμό των μνημείων και τον τρόπο τεκμηρίωσης και ψηφιοποίησης του μπορεί να καθοριστεί σύμφωνααν απαντηθούν τα παρακάτω γενικά ερωτήματα που αφορούν τα μνημεία:
- Αποτελούνται από μία ή περισσότερες επίπεδες (οριζόντιες –κατακόρυφες επιφάνειες);
- Συνθέτουν ένα πολύπλοκο τρισδιάστατο αντικείμενο με επιφάνειες που δεν είναι δυνατό να μοντελοποιηθούν από απλά σχήματα;
- Αποτελούνται από εσωτερικούς χώρους και εξωτερικούς χώρους;
- Βρίσκονται σε κατάσταση συνεχούς μεταβολής της μορφής και του σχήματος τους (ανασκαφές);
- Είναι δυσπρόσιτα δηλ. είναι δύσκολη η μετάβαση των ειδικών επιστημόνων για τη μέτρηση των μεγεθών του λόγω της θέσης του (π.χ. στο χείλος ενός γκρεμού) ή της κατάστασης τους (ευπαθές ή τελεί υπό κατάρρευση);
Υπάρχουν και περιπτώσεις που το μνημείο – χώρος δεν υφίσταται αλλά μπορεί να γίνει η ψηφιοποίηση του με χρήση τεχνικών φωτογραμμετρίας απόφωτογραφίες ιστορικών αρχείων του μνημείου – χώρου.
Μνημεία – χώροι που θα πρέπει να τεκμηριωθούν με έναν από τους τρόπους ψηφιοποίησης μπορεί να είναι:
- Χριστιανικοί ναοί (παλαιοχριστιανικοί, βυζαντινοί κα.)
- Ανασκαφές (επίγειες και ενάλιες)
- Κτίρια ιδιαίτερης αρχιτεκτονικής αξίας (νεοκλασικά, κ.α.)
Ψηφιοποίηση μνημείων
Ψηφιοποίηση ενός μνημείου μπορεί να οριστεί η ακριβής αποτύπωση και καταγραφή των γεωμετρικών χαρακτηριστικών του με τρόπο ώστε να αναπαρίσταται αξιόπιστα η γεωμετρική μορφή και θέση του στο χώρο με τη χρήση διαγραμμάτων και δισδιάστατων απεικονίσεων αλλά και τρισδιάστατων εικονικών μοντέλων στη μνήμη αλλά και στη οθόνη ενός Η/Υ.
Η αναγκαιότητα της καταγραφής των ιστορικών μνημείων πολιτιστικής κληρονομιάς της ανθρωπότητας αιτιολογείται από τη σύσταση και λειτουργία διεθνών οργανισμών που έχουν σα κύριο στόχο την διατήρηση τους, που κατά πολλούς αποτελεί τη θεμέλιο λίθο του πολιτισμού. Αυτό είναι ορατό και από τον τίτλο του διεθνούς συνεδρίου που διοργανώθηκε τo 2000 στην Κρακοβία όπου συστήθηκε και το καταστατικό της Διεθνούς Επιτροπής Διαχείρισης της Αρχαιολογικής Κληρονομιάς (ICAHM - Int'l Committee for Archaeological Heritage Management) με τίτλο "Cultural Heritage as the Foundation of the Development of Civilisation». H ICAHM αποτελεί έναν από τους βασικούς κλάδους του ICOMOS δηλαδή του διεθνούς συμβουλίου των μνημείων και των τοποθεσιών (ICOMOS international Committee of Monuments and Sites) που έχει σα στόχο τη διάσωση των πολιτιστικών αγαθών σε παγκόσμιο επίπεδο. Το ελληνικό τμήμα του ICOMOS δημιουργήθηκε μετά από πρωτοβουλία του ΤΕΕ το 1972 και έχει σα κύριο στόχο τη διάσωση και προστασία των πολιτιστικών αγαθών τόσο στην Ελλάδα όσο και στο διεθνή χώρο. Συγκεκριμένα δραστηριοποιείται συστηματικά στην περιοχή της Νοτιοανατολικής Ευρώπης και της Μεσογείου προωθώντας διμερείς σχέσεις και συνεργασίες. Ιδιαίτερη έμφαση δίνονται στη διάσωση των μνημείων της Βαλκανικής Χερσονήσου που κινδυνεύουν από πολέμους και φυσικά αίτια όπως πχ σεισμοί, πλημμύρες κ.α.
Σύμφωνα με την έκθεση "Principles for the Recording of Monuments, Groups of Buildings and Sites" του ICOMOS κάθε υπεύθυνος εθνικός ή διεθνής οργανισμός που έχει υπό την άμεση εποπτεία του μνημεία αναλαμβάνει την καταγραφή τους. Η δε καταγραφή πρέπει να γίνεται σύμφωνα με το άρθρο 16 της διακήρυξης της Βενετίας: «Οι εργασίες συντήρησης, αποκατάστασης και ανασκαφής θα πρέπει να βασίζονται σε εξακριβωμένη τεκμηρίωση, δηλαδή σε αναλυτικές και κριτικές εκθέσεις, εικονογραφημένες με σχέδια και φωτογραφίες». Στην προσπάθεια της τεκμηρίωσης των μνημείων με τελικό στόχο τη διατήρηση των μνημείων συμμετέχουν ειδικευμένοι επιστήμονες πολλών διαφορετικών ειδικοτήτων καθώς «η συντήρηση και η αποκατάσταση των μνημείων αποτελεί έναν επιστημονικό κλάδο ο οποίος πρέπει να αποτείνεται στη συνεργασία όλων των επιστημών και όλων των τεχνών που μπορούν να συνεισφέρουν στη μελέτη και τη διάσωση της πολιτιστικής κληρονομιάς» (άρθρο 2 της διακήρυξης της Βενετίας).Το 1968 ιδρύθηκε μια από τις διεθνείς επιτροπές του ICOMOS, η CIPA (Comité International de Photogrammétrie Architecturale) σε συνεργασία με την Διεθνή Ένωση Φωτογραμμετρίας και Τηλεπισκόπησης (ISPRS International Society of Photogrammetry and Remote Sensing). O αρχικός στόχος της CIPA ήταν η μετάδοση της τεχνογνωσίας από τις επιστήμες των μετρήσεων σε εκείνους τους επιστημονικούς κλάδους που είναι υπεύθυνοι για την καταγραφή και τεκμηρίωση των αρχιτεκτονικών (και μη) μνημείων. Το αρχικό προσωνύμιο της CIPA δεν ανταποκρίνεται πλήρως στις δραστηριότητες της επιτροπής και για το λόγο αυτό καθιερώθηκε διεθνώς το όνομα “CIPA Heritage Documentation” για να περιγράψει τις δραστηριότητες της επιτροπής που υλοποιούνται στα πλαίσια ομάδων εργασίας (Working Groups) και ομάδων καθηκόντων (Task Groups) που καλύπτουν τις παρακάτω θεματικές περιοχές.
Πολλά ενεργά μέλη και εθνικοί εκπρόσωποι της CIPA είναι ειδικευμένοι επιστήμονες με εμπειρία στην καταγραφή-τεκμηρίωση μνημείων αλλά και στα συστήματα διαχείρισης πληροφορίας πολιτιστικής κληρονομιάς και ειδικότερα σε τομείς όπως:
Η αναγκαιότητα της καταγραφής των ιστορικών μνημείων πολιτιστικής κληρονομιάς της ανθρωπότητας αιτιολογείται από τη σύσταση και λειτουργία διεθνών οργανισμών που έχουν σα κύριο στόχο την διατήρηση τους, που κατά πολλούς αποτελεί τη θεμέλιο λίθο του πολιτισμού. Αυτό είναι ορατό και από τον τίτλο του διεθνούς συνεδρίου που διοργανώθηκε τo 2000 στην Κρακοβία όπου συστήθηκε και το καταστατικό της Διεθνούς Επιτροπής Διαχείρισης της Αρχαιολογικής Κληρονομιάς (ICAHM - Int'l Committee for Archaeological Heritage Management) με τίτλο "Cultural Heritage as the Foundation of the Development of Civilisation». H ICAHM αποτελεί έναν από τους βασικούς κλάδους του ICOMOS δηλαδή του διεθνούς συμβουλίου των μνημείων και των τοποθεσιών (ICOMOS international Committee of Monuments and Sites) που έχει σα στόχο τη διάσωση των πολιτιστικών αγαθών σε παγκόσμιο επίπεδο. Το ελληνικό τμήμα του ICOMOS δημιουργήθηκε μετά από πρωτοβουλία του ΤΕΕ το 1972 και έχει σα κύριο στόχο τη διάσωση και προστασία των πολιτιστικών αγαθών τόσο στην Ελλάδα όσο και στο διεθνή χώρο. Συγκεκριμένα δραστηριοποιείται συστηματικά στην περιοχή της Νοτιοανατολικής Ευρώπης και της Μεσογείου προωθώντας διμερείς σχέσεις και συνεργασίες. Ιδιαίτερη έμφαση δίνονται στη διάσωση των μνημείων της Βαλκανικής Χερσονήσου που κινδυνεύουν από πολέμους και φυσικά αίτια όπως πχ σεισμοί, πλημμύρες κ.α.
Σύμφωνα με την έκθεση "Principles for the Recording of Monuments, Groups of Buildings and Sites" του ICOMOS κάθε υπεύθυνος εθνικός ή διεθνής οργανισμός που έχει υπό την άμεση εποπτεία του μνημεία αναλαμβάνει την καταγραφή τους. Η δε καταγραφή πρέπει να γίνεται σύμφωνα με το άρθρο 16 της διακήρυξης της Βενετίας: «Οι εργασίες συντήρησης, αποκατάστασης και ανασκαφής θα πρέπει να βασίζονται σε εξακριβωμένη τεκμηρίωση, δηλαδή σε αναλυτικές και κριτικές εκθέσεις, εικονογραφημένες με σχέδια και φωτογραφίες». Στην προσπάθεια της τεκμηρίωσης των μνημείων με τελικό στόχο τη διατήρηση των μνημείων συμμετέχουν ειδικευμένοι επιστήμονες πολλών διαφορετικών ειδικοτήτων καθώς «η συντήρηση και η αποκατάσταση των μνημείων αποτελεί έναν επιστημονικό κλάδο ο οποίος πρέπει να αποτείνεται στη συνεργασία όλων των επιστημών και όλων των τεχνών που μπορούν να συνεισφέρουν στη μελέτη και τη διάσωση της πολιτιστικής κληρονομιάς» (άρθρο 2 της διακήρυξης της Βενετίας).Το 1968 ιδρύθηκε μια από τις διεθνείς επιτροπές του ICOMOS, η CIPA (Comité International de Photogrammétrie Architecturale) σε συνεργασία με την Διεθνή Ένωση Φωτογραμμετρίας και Τηλεπισκόπησης (ISPRS International Society of Photogrammetry and Remote Sensing). O αρχικός στόχος της CIPA ήταν η μετάδοση της τεχνογνωσίας από τις επιστήμες των μετρήσεων σε εκείνους τους επιστημονικούς κλάδους που είναι υπεύθυνοι για την καταγραφή και τεκμηρίωση των αρχιτεκτονικών (και μη) μνημείων. Το αρχικό προσωνύμιο της CIPA δεν ανταποκρίνεται πλήρως στις δραστηριότητες της επιτροπής και για το λόγο αυτό καθιερώθηκε διεθνώς το όνομα “CIPA Heritage Documentation” για να περιγράψει τις δραστηριότητες της επιτροπής που υλοποιούνται στα πλαίσια ομάδων εργασίας (Working Groups) και ομάδων καθηκόντων (Task Groups) που καλύπτουν τις παρακάτω θεματικές περιοχές.
- Καταγραφή, Τεκμηρίωση και Διαχείριση Πληροφοριών
- Πληροφοριακά Συστήματα Πολιτιστικής Κληρονομιάς
- Απλές Μέθοδοι Αρχιτεκτονικής Φωτογραμμετρίας
- Ψηφιακή Επεξεργασίας Εικόνας
- Αρχαιολογία
- Τοπογραφικές μέθοδοι
- Φωτογραφία και Πολιτισμικά Τοπία
Πολλά ενεργά μέλη και εθνικοί εκπρόσωποι της CIPA είναι ειδικευμένοι επιστήμονες με εμπειρία στην καταγραφή-τεκμηρίωση μνημείων αλλά και στα συστήματα διαχείρισης πληροφορίας πολιτιστικής κληρονομιάς και ειδικότερα σε τομείς όπως:
- Τοπογραφικών μετρήσεων χώρου
- Laser scanning
- Τοπογραφικών αποτυπώσεων κτιρίων
- Τεκμηρίωση αρχαιολογικών χώρων
- Δημιουργία τρισδιάστατων μοντέλων
- Συντήρηση μνημείων
- Αρχαιολογικών ανασκαφών
- Συστήματα πληροφοριών
- Επίγειας φωτογραμμετρίας
- Ανάλυση και χρήση αρχειακού φωτογραφικού υλικού
- Πολυμέσα και συστήματα εικονικής πραγματικότητας
- Τεκμηρίωσης πετρογλυφικών και ζωγραφικών μνημείων
Ψηφιοποίηση αντικειμένων
Η επιθυμία αποτύπωσης αντικειμένων και σχημάτων με οπτικά μέσα χρονολογείται στις αρχές του 19ου αιώνα. Στην ίδια χρονική περίοδος συναντούμε τιςρίζες της φωτογραφικής τέχνης. Από τότε η τεχνολογία αποτύπωσης με οπτικά μέσα έχει προχωρήσει με ραγδαίους ρυθμούς. Αυτή την τεχνολογική εξέλιξη την βιώνουμε πλέον καθημερινά.
Φανταστείτε ένα μοντέρνο γραφείο. Ένας τυπικός σαρωτής εγγραφών αποτελεί πλέον αναπόσπαστο κομμάτι του καθώς επιτρέπει την γρήγορη και αποτελεσματική ψηφιοποίηση οποιουδήποτε εγγράφου. Εξετάστε τώρα την ιδέα ψηφιοποίησης για αντικείμενα τριών διαστάσεων. Η διαδικασία απόκτησης τρισδιάστατων δεδομένων από πραγματικά αντικείμενα αποτελεί μείζων πρόβλημα ιδιαίτερα όταν η γεωμετρική τους πολυπλοκότητα ξεπερνά πρότυπα αντικείμενα (oπως σφαίρες, πυραμίδες, κύβοι). Παλαιότερα, η επίλυση του προβλήματος ήταν δύσκολη και οι τρόποι προσέγγισης χρονοβόροι. Η ανάπτυξη ισχυρών υπολογιστικών συστημάτων και ψηφιακών μετρικών διατάξεων κατάφεραν να καθιερώσουν μια συνεχώς εξελίξιμη αγορά τρισδιάστατων σαρωτών. Τα συστήματα αυτά επιτρέπουν την καταγραφή γεωμετρικής και χρωματικής πληροφορίας που φέρουν τα αντικείμενα μέσα σε ελάχιστο χρόνο. Οι αρχές λειτουργίας τους βασίζονται στην εφαρμογή γεωμετρικών αξιωμάτων και συναρτήσεων. Πρότυπα ακαδημαϊκά αλλά και εμπορικά συστήματα επιδιώκουν να δώσουν απάντηση στην τρισδιάστατη αποτύπωση, το καθένα από τη δική του σκοπιά, κάνοντας συγκεκριμένες παραδοχές. Το μεγάλο ενδιαφέρον της παγκόσμιας ερευνητικής κοινότητας εστιάζεται στην ανάλυση των μεθόδων αποτύπωσης αλλά και στην ανάπτυξη αλγορίθμων που θα επιτρέψουν την επεξεργασία των δεδομένων με αποδοτικότερους τρόπους. Η ανάπτυξη των τρισδιάστατων σαρωτών είναι αποτέλεσμα συλλογικής δουλείας επιστημόνων από διαφορετικά ερευνητικά πεδία, όπως είναι αυτά της όρασης υπολογιστών, των τρισδιάστατων γραφικών, της μηχανολογίας, των μετρήσεων με ηλεκτρονικά αισθητήρια, της φωτογραμμετρίας και, φυσικά, των μαθηματικών.
Βασικό ρόλο στην αύξηση της δημοτικότητας των τρισδιάστατων σαρωτών παίζει η δραματική βελτίωση των υπολογιστών στον τομέα των τρισδιάστατων γραφικών πραγματικού χρόνου. Η δυνατότητα διαχείρισης πολύπλοκης τρισδιάστατης γεωμετρίας σε πλατφόρμες χαμηλού κόστους βρίσκει άμεση εφαρμογή στην απεικόνιση λεπτομερών και υψηλής ακρίβειας τρισδιάστατων μοντέλων που δημιουργούν οι σαρωτές.
Απώτερος σκοπός όλων των ερευνητικών προσπαθειών είναι η ελαχιστοποίηση του χρόνου αποτύπωσης σε συνδυασμό με υψηλής πιστότητας αποτελέσματα. Μέχρι τη στιγμή της συγγραφής της παρούσας Μελέτης, μόνο η μέθοδος Σχήμα-Από-Σιλουέτες προσεγγίζει την ιδέα "σάρωσης με το πάτημα ενός πλήκτρου". Ωστόσο τα αποτελέσματά της έχουν εφαρμογή κυρίως στο ηλεκτρονικό εμπόριο όπου μια απλά ρεαλιστική και όχι υψηλής ακρίβειας τρισδιάστατη απόδοση του αντικείμενου είναι επαρκής. Σε περιπτώσεις όπου απαιτείται γεωμετρική ακρίβεια, εφαρμόζονται τεχνικές σάρωσης με ακτίνες λέιζερ.
Στην πραγματικότητα η διαδικασία τρισδιάστατης σάρωσης χαρακτηρίζεται μάλλον σύνθετη, και εμπλέκει μια ακολουθία διαφορετικών διαδικασιών που αναλύονται σε βάθος στις επόμενες εισαγωγικές παραγράφους:
Στο σημείο αυτό, θα ήταν χρήσιμο να ορίσουμε ως κινητά πολιτιστικά αντικείμενα όλα τα αντικείμενα της πολιτιστικής κληρονομιάς των οποίων οι διαστάσεις τους κυμαίνονται από κάποια εκατοστά έως και μερικά μετρά. Ο όρος «κινητά» δεν αφορά πάντα στην ιδιότητα του αντικειμένου να δύναται να μετακινηθεί αλλά έχει να κάνει και με την κατηγοριοποίησή του βάση της εφαρμοσιμότητας που έχουν συγκεκριμένες μεθοδολογίες αποτύπωσης.
Φανταστείτε ένα μοντέρνο γραφείο. Ένας τυπικός σαρωτής εγγραφών αποτελεί πλέον αναπόσπαστο κομμάτι του καθώς επιτρέπει την γρήγορη και αποτελεσματική ψηφιοποίηση οποιουδήποτε εγγράφου. Εξετάστε τώρα την ιδέα ψηφιοποίησης για αντικείμενα τριών διαστάσεων. Η διαδικασία απόκτησης τρισδιάστατων δεδομένων από πραγματικά αντικείμενα αποτελεί μείζων πρόβλημα ιδιαίτερα όταν η γεωμετρική τους πολυπλοκότητα ξεπερνά πρότυπα αντικείμενα (oπως σφαίρες, πυραμίδες, κύβοι). Παλαιότερα, η επίλυση του προβλήματος ήταν δύσκολη και οι τρόποι προσέγγισης χρονοβόροι. Η ανάπτυξη ισχυρών υπολογιστικών συστημάτων και ψηφιακών μετρικών διατάξεων κατάφεραν να καθιερώσουν μια συνεχώς εξελίξιμη αγορά τρισδιάστατων σαρωτών. Τα συστήματα αυτά επιτρέπουν την καταγραφή γεωμετρικής και χρωματικής πληροφορίας που φέρουν τα αντικείμενα μέσα σε ελάχιστο χρόνο. Οι αρχές λειτουργίας τους βασίζονται στην εφαρμογή γεωμετρικών αξιωμάτων και συναρτήσεων. Πρότυπα ακαδημαϊκά αλλά και εμπορικά συστήματα επιδιώκουν να δώσουν απάντηση στην τρισδιάστατη αποτύπωση, το καθένα από τη δική του σκοπιά, κάνοντας συγκεκριμένες παραδοχές. Το μεγάλο ενδιαφέρον της παγκόσμιας ερευνητικής κοινότητας εστιάζεται στην ανάλυση των μεθόδων αποτύπωσης αλλά και στην ανάπτυξη αλγορίθμων που θα επιτρέψουν την επεξεργασία των δεδομένων με αποδοτικότερους τρόπους. Η ανάπτυξη των τρισδιάστατων σαρωτών είναι αποτέλεσμα συλλογικής δουλείας επιστημόνων από διαφορετικά ερευνητικά πεδία, όπως είναι αυτά της όρασης υπολογιστών, των τρισδιάστατων γραφικών, της μηχανολογίας, των μετρήσεων με ηλεκτρονικά αισθητήρια, της φωτογραμμετρίας και, φυσικά, των μαθηματικών.
Βασικό ρόλο στην αύξηση της δημοτικότητας των τρισδιάστατων σαρωτών παίζει η δραματική βελτίωση των υπολογιστών στον τομέα των τρισδιάστατων γραφικών πραγματικού χρόνου. Η δυνατότητα διαχείρισης πολύπλοκης τρισδιάστατης γεωμετρίας σε πλατφόρμες χαμηλού κόστους βρίσκει άμεση εφαρμογή στην απεικόνιση λεπτομερών και υψηλής ακρίβειας τρισδιάστατων μοντέλων που δημιουργούν οι σαρωτές.
Απώτερος σκοπός όλων των ερευνητικών προσπαθειών είναι η ελαχιστοποίηση του χρόνου αποτύπωσης σε συνδυασμό με υψηλής πιστότητας αποτελέσματα. Μέχρι τη στιγμή της συγγραφής της παρούσας Μελέτης, μόνο η μέθοδος Σχήμα-Από-Σιλουέτες προσεγγίζει την ιδέα "σάρωσης με το πάτημα ενός πλήκτρου". Ωστόσο τα αποτελέσματά της έχουν εφαρμογή κυρίως στο ηλεκτρονικό εμπόριο όπου μια απλά ρεαλιστική και όχι υψηλής ακρίβειας τρισδιάστατη απόδοση του αντικείμενου είναι επαρκής. Σε περιπτώσεις όπου απαιτείται γεωμετρική ακρίβεια, εφαρμόζονται τεχνικές σάρωσης με ακτίνες λέιζερ.
Στην πραγματικότητα η διαδικασία τρισδιάστατης σάρωσης χαρακτηρίζεται μάλλον σύνθετη, και εμπλέκει μια ακολουθία διαφορετικών διαδικασιών που αναλύονται σε βάθος στις επόμενες εισαγωγικές παραγράφους:
- Αρχικά δίνεται ο ορισμός της τρισδιάστατης σάρωσης και γίνεται ο βασικός διαχωρισμός των διαθέσιμων μεθοδολογιών.
- Στη συνέχεια τονίζεται η ανάγκη ψηφιοποίησης και προβολής της πολιτιστικής κληρονομιάς.
- Η εισαγωγή κλείνει με την συγκέντρωση ορολογιών, ακρωνύμιων και χρήσιμων πληροφοριών που θα επιτρέψουν στον αναγνώστη να κατανοήσει τα επόμενα κεφάλαια, όπου περιγράφονται αναλυτικά οι τεχνικές ψηφιοποίησης.
Στο σημείο αυτό, θα ήταν χρήσιμο να ορίσουμε ως κινητά πολιτιστικά αντικείμενα όλα τα αντικείμενα της πολιτιστικής κληρονομιάς των οποίων οι διαστάσεις τους κυμαίνονται από κάποια εκατοστά έως και μερικά μετρά. Ο όρος «κινητά» δεν αφορά πάντα στην ιδιότητα του αντικειμένου να δύναται να μετακινηθεί αλλά έχει να κάνει και με την κατηγοριοποίησή του βάση της εφαρμοσιμότητας που έχουν συγκεκριμένες μεθοδολογίες αποτύπωσης.
Ορισμός τρισδιάστατης σάρωσης
Η ποικιλία των διαφορετικών μεθόδων υπολογισμού των τρισδιάστατων συντεταγμένων της επιφάνειας ενός αντικειμένου έχει οδηγήσει σε μια άστοχη φιλονικία για το αν τελικά η Τρισδιάστατη Σάρωση, ως έννοια, ανήκει στις γεωδαιτικές μελέτες ή στην φωτογραμμετρία και την όραση υπολογιστών. Βλέποντας όμως το θέμα από την πλευρά του χρήστη το αποτέλεσμα είναι αυτό που μετράει ανεξάρτητα της μεθόδου που χρησιμοποιήθηκε.
Γενικότερα, ως τρισδιάστατο σαρωτή θα μπορούσαμε να ορίσουμε οποιαδήποτε συσκευή δύναται να συλλέξει τρισδιάστατες συντεταγμένες από μία δεδομένη περιοχή πάνω στην επιφάνεια ενός αντικειμένου, η οποία πληρεί τα παρακάτω χαρακτηριστικά:
Ο τρόπος χρήσης μια τέτοιας συσκευής είναι:
Η σάρωση ενός αντικειμένου είναι πολλές φορές το εύκολο τμήμα μιας εργασίας ψηφιοποίησης. Η δημιουργία πιστών τρισδιάστατων αναπαραστάσεων που αποτελούνται από ακανόνιστες επιφάνειες απαιτούν συνήθως πολύ χρόνο και εργασία. Η τρισδιάστατη σάρωση είναι ένα σημαντικό νέο εργαλείο για την τεκμηρίωση αντικειμένων πολιτιστικής κληρονομιάς. Ως λύση, δεν αποτελεί πανάκεια, όπως πολλοί υποστηρίζουν (κυρίως οι εταιρίες ανάπτυξης τέτοιων συστημάτων). Χωρίς αμφιβολία οι τρισδιάστατοι σαρωτές ταιριάζουν απόλυτα σε εφαρμογές μετρήσεων ανώμαλων επιφανειών και πιθανότατα να είναι και η καλύτερη διαθέσιμη μέθοδος την παρούσα στιγμή. Ωστόσο η αμιγής και μόνο συλλογή δεδομένων δεν είναι επαρκής. Μεγάλη προσοχή πρέπει να δοθεί και στην μετέπειτα επεξεργασία των δεδομένων. Ο χρόνος που απαιτείται για την δημιουργία ενός υψηλής πιστότητας τρισδιάστατου μοντέλου είναι πολλές φορές πολύ μεγαλύτερος από τον χρόνο σάρωσης.
Γενικότερα, ως τρισδιάστατο σαρωτή θα μπορούσαμε να ορίσουμε οποιαδήποτε συσκευή δύναται να συλλέξει τρισδιάστατες συντεταγμένες από μία δεδομένη περιοχή πάνω στην επιφάνεια ενός αντικειμένου, η οποία πληρεί τα παρακάτω χαρακτηριστικά:
- Ακολουθεί μια αυτοματοποιημένη διαδικασία που βασίζεται σε κάποιο πρότυπο
- Πραγματοποιεί δειγματοληψία υψηλού ρυθμού (εκατοντάδες ή χιλιάδες σημεία ανά δευτερόλεπτο)
- Επιταχύνει τη διαδικασία, ώστε να πραγματοποιείται σε πραγματικό
(σχεδόν) χρόνο - Δύναται ή και όχι να διακρίνει χρωματική πληροφορία της εκάστοτε
επιφάνειας σε συνδυασμό με την τρισδιάστατη γεωμετρία της
Ο τρόπος χρήσης μια τέτοιας συσκευής είναι:
- είτε σταθερός σε κάποια συγκεκριμένη θέση
- είτε πάνω σε κάποιον κλασικό, φωτογραφικού τύπου, τρίποδα
- είτε σε παρόμοιες μεταφερόμενες βάσεις
- είτε εν πτήση όταν πρόκειται για τοπογραφικές εφαρμογές
Η σάρωση ενός αντικειμένου είναι πολλές φορές το εύκολο τμήμα μιας εργασίας ψηφιοποίησης. Η δημιουργία πιστών τρισδιάστατων αναπαραστάσεων που αποτελούνται από ακανόνιστες επιφάνειες απαιτούν συνήθως πολύ χρόνο και εργασία. Η τρισδιάστατη σάρωση είναι ένα σημαντικό νέο εργαλείο για την τεκμηρίωση αντικειμένων πολιτιστικής κληρονομιάς. Ως λύση, δεν αποτελεί πανάκεια, όπως πολλοί υποστηρίζουν (κυρίως οι εταιρίες ανάπτυξης τέτοιων συστημάτων). Χωρίς αμφιβολία οι τρισδιάστατοι σαρωτές ταιριάζουν απόλυτα σε εφαρμογές μετρήσεων ανώμαλων επιφανειών και πιθανότατα να είναι και η καλύτερη διαθέσιμη μέθοδος την παρούσα στιγμή. Ωστόσο η αμιγής και μόνο συλλογή δεδομένων δεν είναι επαρκής. Μεγάλη προσοχή πρέπει να δοθεί και στην μετέπειτα επεξεργασία των δεδομένων. Ο χρόνος που απαιτείται για την δημιουργία ενός υψηλής πιστότητας τρισδιάστατου μοντέλου είναι πολλές φορές πολύ μεγαλύτερος από τον χρόνο σάρωσης.
Χθές και σήμερα
Μέχρι πριν από μερικά χρόνια, όταν η τεχνολογία των Η/Υ και των μετρητικών διατάξεων δεν ήταν τόσο εξελιγμένη όσο σήμερα, η δημιουργία τρισδιάστατων μοντέλων μνημείων και μικροαντικειμένων (αρχαιολογικών ευρημάτων και αντικειμένων τέχνης και πολιτισμού) ήταν μια πολύ δύσκολη εργασία. Η δυσκολία αυτή οφειλόταν τόσο στη διαδικασία της αποτύπωσης με ικανοποιητική ακρίβεια του υπό μελέτη τρισδιάστατου αντικειμένου όσο και στην οπτικοποίηση του μοντέλου του.
Παλαιότερα, η κοινή πρακτική για την αποτύπωση των μνημείων και αντικειμένων γινόταν με τη χρήση μη αυτοματοποιημένων διαδικασιών για τη μέτρηση χαρακτηριστικών σημείων του αντικειμένου χρησιμοποιώντας απλές μετρητικές διατάξεις όπως πχ μιας μετροταινίας ή ενός γεωδαιτικού σταθμού όσον αφορά την αποτύπωση μεγάλων ακίνητων αντικειμένων ή ενός υποδεκάμετρου σε συνδυασμό με ένα παχύμετρο για τη μέτρηση μικροαντικειμένων πολιτιστικής κληρονομιάς. Τα παραγόμενα προϊόντα σε αυτή την περίπτωση δεν παρουσίαζαν το συνολικό τρισδιάστατο μοντέλο του αντικειμένου αλλά συνήθως παρουσίαζαν την αποτύπωση σε ένα χάρτινο φορέα υπό κλίμακα των χαρακτηριστικών όψεων, κατόψεων και τομών του αντικειμένου.
Η δημιουργία του ψηφιακού μοντέλου ενός τρισδιάστατου αντικειμένου έγινε πραγματικότητα με την εισαγωγή των ψηφιακών τεχνικών και των Η/Υ για την αναπαράσταση των αντικειμένων στις επιστήμες που ασχολούνταν με τη μελέτη τους (π.χ. τοπογραφία, αρχιτεκτονική, αρχαιολογία). Ειδικότερα, η ανάπτυξη εφαρμογών τρισδιάστατης παρουσίασης και οπτικοποίησης στην οθόνη ενός Η/Υ ενός τρισδιάστατου μοντέλου, ώθησε τη χρήση ψηφιακών τεχνικών τρισδιάστατης αποτύπωσης και μετρήσεων με χρήση νέων εξελιγμένων μετρητικών διατάξεων που είναι σε θέση να παρέχουν με αυτοματοποιημένες διαδικασίες τη θέση στο χώρο ενός μεγάλου αριθμού χαρακτηριστικών σημείων που απαρτίζουν την εξωτερική επιφάνεια και οριοθετούν το αντικείμενο είτε αυτό είναι ένα μικροαντικείμενο (π.χ. αγαλματίδιο) ή ένα αρχιτεκτονικό μνημείο ή κτήριο με ιδιαίτερα σημαντική πολιτιστική αξία.
Τα οφέλη που προκύπτουν από τη δημιουργία των τρισδιάστατων μοντέλωντων αντικειμένων πολιτιστικής κληρονομιάς είναι πάρα πολλά και σημαντικά και ωθούν ολοένα και περισσότερο στη χρήση νέων ψηφιακών τεχνικών αποτύπωσης από τα ινστιτούτα και τους οργανισμούς που ασχολούνται με τη μελέτη και συντήρηση τους.
Θα μπορούσαν να αναφερθούν μερικά από αυτά τα οφέλη που ενισχύουν την τρισδιάστατη καταγραφή τους:
Παλαιότερα, η κοινή πρακτική για την αποτύπωση των μνημείων και αντικειμένων γινόταν με τη χρήση μη αυτοματοποιημένων διαδικασιών για τη μέτρηση χαρακτηριστικών σημείων του αντικειμένου χρησιμοποιώντας απλές μετρητικές διατάξεις όπως πχ μιας μετροταινίας ή ενός γεωδαιτικού σταθμού όσον αφορά την αποτύπωση μεγάλων ακίνητων αντικειμένων ή ενός υποδεκάμετρου σε συνδυασμό με ένα παχύμετρο για τη μέτρηση μικροαντικειμένων πολιτιστικής κληρονομιάς. Τα παραγόμενα προϊόντα σε αυτή την περίπτωση δεν παρουσίαζαν το συνολικό τρισδιάστατο μοντέλο του αντικειμένου αλλά συνήθως παρουσίαζαν την αποτύπωση σε ένα χάρτινο φορέα υπό κλίμακα των χαρακτηριστικών όψεων, κατόψεων και τομών του αντικειμένου.
Η δημιουργία του ψηφιακού μοντέλου ενός τρισδιάστατου αντικειμένου έγινε πραγματικότητα με την εισαγωγή των ψηφιακών τεχνικών και των Η/Υ για την αναπαράσταση των αντικειμένων στις επιστήμες που ασχολούνταν με τη μελέτη τους (π.χ. τοπογραφία, αρχιτεκτονική, αρχαιολογία). Ειδικότερα, η ανάπτυξη εφαρμογών τρισδιάστατης παρουσίασης και οπτικοποίησης στην οθόνη ενός Η/Υ ενός τρισδιάστατου μοντέλου, ώθησε τη χρήση ψηφιακών τεχνικών τρισδιάστατης αποτύπωσης και μετρήσεων με χρήση νέων εξελιγμένων μετρητικών διατάξεων που είναι σε θέση να παρέχουν με αυτοματοποιημένες διαδικασίες τη θέση στο χώρο ενός μεγάλου αριθμού χαρακτηριστικών σημείων που απαρτίζουν την εξωτερική επιφάνεια και οριοθετούν το αντικείμενο είτε αυτό είναι ένα μικροαντικείμενο (π.χ. αγαλματίδιο) ή ένα αρχιτεκτονικό μνημείο ή κτήριο με ιδιαίτερα σημαντική πολιτιστική αξία.
Τα οφέλη που προκύπτουν από τη δημιουργία των τρισδιάστατων μοντέλωντων αντικειμένων πολιτιστικής κληρονομιάς είναι πάρα πολλά και σημαντικά και ωθούν ολοένα και περισσότερο στη χρήση νέων ψηφιακών τεχνικών αποτύπωσης από τα ινστιτούτα και τους οργανισμούς που ασχολούνται με τη μελέτη και συντήρηση τους.
Θα μπορούσαν να αναφερθούν μερικά από αυτά τα οφέλη που ενισχύουν την τρισδιάστατη καταγραφή τους:
- Καθώς πολλά από τα αντικείμενα της πολιτιστικής κληρονομιάς είναιπαλαιά και εν μέρη ή στο σύνολό τους υπό κατάρρευση η δημιουργίατου μοντέλου οδηγεί
- Στη μελέτη για πιθανή αποκατάσταση τους εάν πρόκειται για κτίρια και μεγάλα ακίνητα μνημεία
- Στη μελέτη του μοντέλου αντί του ίδιου αντικειμένου με σκοπό την αποφυγή ενεργειών που θα επιφέρουν σημαντικές βλάβεςστο ίδιο εφόσον πρόκειται για μικροαντικείμενα
- Τα τρισδιάστατα μοντέλα που δημιουργούνται μπορούν να αποτελέσουν ένα επιπλέον στοιχείο καταγραφής τους που είναι δυνατόν να ενσωματώνεται σε μια συλλογή (Βάση Δεδομένων) όλων των παρόμοιων αντικειμένων πχ αγαλματιδίων που παρουσιάζουν μια συγκεκριμένη μορφή ή ανήκουν σε συγκεκριμένη ανασκαφή ενός αρχαιολογικού χώρου. Είναι ιδιαίτερα σημαντικό για ένα αρχαιολόγο ή γενικά μελετητή να έχει συγκεντρωμένα όλα τα στοιχεία που αφορούν το αντικείμενο της μελέτης του. Ένα από τα σημαντικότερα στοιχεία που θα πρέπει να έχει ο μελετητής στη διάθεσή του είναι και η μορφή και η γεωμετρία του αντικειμένου που μελετά και ο πλέον ενδεδειγμένος τρόπος είναι η χρήση τρισδιάστατων μοντέλων που μπορεί να παρουσιαστούν στην οθόνη ενός τυπικού Η/Υ. Η απλή φωτογραφική απεικόνιση των αντικειμένων δεν είναι σε θέση να προβάλει σε ικανοποιητική ακρίβεια τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά των αντικειμένων καθώς δεν παρουσιάζουν συνολικά τη μορφή τους και δεν παρέχουν την πληροφορία της κλίμακας και οπότε και τις διαστάσεις τους. Για το λόγο αυτό το τρισδιάστατο εικονικό μοντέλο των αντικειμένων είναι το πλέον κατάλληλο εργαλείο για τη μελέτη τους από ένα έμπειρο επιστήμονα.
- Η δημιουργία ενός εικονικού μουσείου μέσω του διαδικτύου, που θα περιέχει τα τρισδιάστατα μοντέλα αντικειμένων μεγάλης αρχαιολογικής και αρχιτεκτονικής αξίας θα μπορέσει να αποτελέσει ένα από τα σημαντικότερα προϊόντα για την ανάδειξη της πολιτιστικής κληρονομιάς της χώρας μας. Θα δοθεί δυνατότητα σε ένα μεγάλο μέρος πολιτών να έρθουν σε επαφή και να γνωρίσουν τον πολιτιστικό πλούτο που διαθέτει η χώρα μας χωρίς να είναι υποχρεωμένοι να ταξιδεύσουν στο χώρο που φιλοξενούνται τα ίδια τα αντικείμενα. Επίσης, είναι πολύ σημαντικό για τη χώρα μας να παρουσιαστεί παγκοσμίως αυτός ο ιδιαίτερης ομορφιάς αρχαιολογικός και αρχιτεκτονικός πλούτος και ο καλύτερος τρόπος είναι με τη χρήση εικονικών μουσείων μέσω του διαδικτύου. Το εικονικό μουσείο μπορεί κάλλιστα να μην είναι προσβάσιμο από το διαδίκτυο αλλά να τοποθετείται σε πληροφοριακά περίπτερα (information kiosk) είτε εντός του κτιρίου του μουσείου ή σε χαρακτηριστικά σημεία της πόλης που φιλοξενεί το μουσείο. Η προβολή των εκθεμάτων του μουσείου μπορεί να προκαλέσει την επίσκεψη του περιηγητή αλλά και να δώσει μια διαφορετική οπτική γωνία στην παρουσίαση των εκθεμάτων, εφόσον συνδυαστεί το τρισδιάστατο μοντέλο των αντικειμένων με τεχνικές πολυμέσων πχ. με ήχο αφήγησης και την κίνηση ή την εικονική πλοήγηση του.
Subscribe to:
Posts (Atom)