用3D技术重塑历史秦始皇兵马俑数字化身

2019-06-08 08:44:25 来源: 郴州信息港

用3D技术重塑历史 秦始皇兵马俑数字化身

原标题:用3D技术重塑历史

数码照片软件将使文物遗迹获取轻而易举

叠加3D模型显示出耳朵形状上的细微差别。图片来源:A. Bevan et al. J. Archaeol. Sci.

作为中国着名的历史遗迹之一,秦始皇兵马俑由成千上万名工匠花费数十年时间建成,而仅用几分钟制作出的数字“化身”便能破解一直存在的悬而未决之谜。通过建立这个拥有2200年历史的雕像群3D模型,考古学家希望能确认其中的士兵是否代表了由不同个体组成的真实军队。

3D技术起初被当作一种计算机视觉技术而广为人知。它能使一些机器,如工厂机器人、火星探测器,利用照相机图像绘制3D图景。不过,当下3D技术正在悄然改变着考古学和古生物学,让真实的骨头、文物和完整的挖掘现场毫发无损地供科学家共享和研究。

英国伦敦大学学院考古学家Andrew Bevan参与了利用计算机视觉技术为秦始皇兵马俑中真人大小的士兵建立数字模型的工作。他认为,未来极有可能出现的一种情况是这些方法将成为记录一处考古遗址的标准配备。

自1974年兵马俑在西安附近的一个皇帝陵园被发现以来,历史学家一直为士兵的面部细节是否仿效真实的士兵而争论不休。“这些武士是对不同个体的真实描绘,还是类似于《玩具总动员》中‘薯头先生’的创作方式,鼻子、胡子和耳朵都是随便造出的?”Bevan表示,计算机视觉模型或许能为此提供答案。

科学家能够快速、廉价地获取数字照片而无须“惊扰”这些雕像。为每个士兵从多角度拍摄的几十张高质量照片,可以为计算机程序提供足够的数据以确定每一幅图像来自那个位置,并在几分钟内创建出一张3D地图。这个由一套x、y、z坐标组成的模型,能和其他模型进行比较,也可以拿来分析,甚至可以利用3D打印机做出铸型。

在近发表的一项初步研究中,Bevan团队建立了30位武士的面部模型,发现没有两只耳朵是相同的,这表明兵马俑由不同的个体组成。研究人员比较了这些耳朵,因为它们都是的,而且很可能以真人为原型建造而成。同时,科学家还打算分析其他结构特征以研究这些士兵是否在种族上有所不同,或者承载了不同工匠的手艺。Bevan强调,这些工作只是处于早期阶段。

考古学家和古生物学家利用计算机建模已有数十年的时间。例如,他们会借助激光扫描仪绘制挖掘现场图,或在计算机断层扫描的帮助下研究骨头。不过,计算机视觉技术的支持者认为,上述技术花费巨大,不可能在考古领域作日常使用。

英国约克大学考古学家Sarah Duffy表示,这就好比人们谈论拥有一台相机和一套随时待命、价值3万英镑设备之间的差异。当一些90万年前的足迹去年在英格兰东部的诺福克“现身”时,Duffy是那些跑去拍摄出土现场并利用3D技术捕捉这些足迹的团队成员之一。合成模型显示,这些足迹是一位人类祖先留下的,这也是在非洲之外发现的古老的类似遗迹。等到研究人员在一周后拖着激光扫描仪到达现场时,这些足迹已几近消失。

来自柏林德国考古研究所的Benjamin Ducke同样认为,3D技术在保存正在消失的考古遗迹方面拥有很大潜力。去年10月,他利用装有摄影机的遥控飞机在数十天内创建了墨西哥一处前哥伦比亚时期较大居民点的3D地图。他的团队,即Archaeocopter工程组,计划分析乌兹别克斯坦和意大利庞贝城的考古现场。Ducke表示,通过将红外摄像机安装在遥控飞机上,3D技术能绘制出被茂密森林遮掩的考古遗址。

强大的计算机视觉软件价格实惠且可随时待命,但其支持者,如柏林自然历史博物馆古人类学家Heinrich Mallison认为,该技术的价值远远不止节省时间和金钱。“它同时意味着我们有可能在十年之内看到成千上万件物品的数字版本,因为每个人都能利用这些作研究。” Ducke则认为,这项技术很有潜力打破一些理论占上风的学者的“言论垄断”,因为其他人缺少获取特定文物或遗骸的途径。

Jean-Jacques Hublin是德国莱比锡马普学会进化人类学研究所古人类学家。他希望博物馆尽量限制藏品模型的建立和流传,正如一些博物馆限制对藏品进行CT扫描。博物馆担心会失去对藏品的控制,但Hublin认为,科学家的这种需求将不可避免地把更多藏品推向络。考虑到计算机视觉技术的发展,今年5月欧盟开始接受一项1400万欧元的资助申请,用于建立典型欧洲文化遗产的3D模型。

不过,Mallison认为,数据窃取会成为一大隐忧。“我可以到北京的一家博物馆,拿出相机,一边游玩,一边研究其中的高分辨率化石3D模型。”学术界或许不会冒险在未经允许的情况下收集数据,但仿制品卖家可能会利用计算机视觉软件偷窃博物馆藏品。不过,Mallison预言,博物馆藏品3D模型的广泛传播只是时间问题。“问题只不过在于是在5年后、10年后还是15年后实现。 ”(闫洁)

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稿源:人民

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