Model 3D membantu melestarikan bangunan terkenal seperti Notre Dame |  NOVA
PBS

Model 3D membantu melestarikan bangunan terkenal seperti Notre Dame | NOVA

Teknologi + RekayasaTeknologi & Rekayasa

Teknologi pemindaian laser dapat membuat model 3D situs budaya yang sangat mendetail, menghidupkannya secara online—dan membantu para ahli memulihkannya jika terjadi bencana.

Katedral Notre Dame terbakar pada April 2019. Kredit gambar: Wandrille de Préville, Wikimedia Commons

Di desa Neolitik Skara Brae di lepas pantai utara Skotlandia, lereng hijau berkelok-kelok menutupi sisa-sisa komunitas yang begitu lengkap sehingga banyak rumah memiliki tempat tidur batu, meja rias, dan lemari — meskipun desa itu lebih tua dari Stonehenge dan piramida Giza. Situs yang dulunya merupakan rumah bagi sekitar 50 orang ini menghadap ke Teluk Skaill yang berangin kencang. Selama ribuan tahun, angin dan air perlahan-lahan menggerogoti bukit-bukit di sekitar reruntuhan, menempatkan mereka pada risiko kehancuran pada akhirnya.

Selama dekade terakhir, organisasi pelestarian Lingkungan Bersejarah Scotland (HES) telah mengunjungi Skara Brae mengembangkan strategi untuk melindungi apa yang kadang-kadang dikenal sebagai “Pompeii Skotlandia” dari erosi yang melanggar batas. Salah satu upaya mereka yang paling sukses tidak ada hubungannya dengan kayu atau batu dan semuanya berkaitan dengan cahaya. Setiap dua tahun, konservator HES membawa pemindai laser ke pulau utara yang terpencil untuk mengumpulkan gambar 3D Skara Brae, termasuk strukturnya serta bukit pasir dan tebing di sekitarnya. Membandingkan kumpulan data yang dihasilkan dengan pendahulunya telah membantu mereka mengidentifikasi hingga milimeter bagaimana lanskap telah berubah.

“Untuk dapat memantau apa yang terjadi adalah penting,” kata Sophia Mirashrafi, yang membantu mengoordinasikan proyek digital HES dan menyiapkannya untuk dipresentasikan kepada publik. “Pemindaian tidak menghentikan air dari mengikis situs, tetapi dapat digunakan untuk membantu menginformasikan keputusan tentang bagaimana itu dapat dilindungi.” Dia dan timnya juga menggunakan pemindaian—dikenal sebagai model point-cloud—untuk menciptakan pengalaman virtual interaktif yang memberikan akses jarak dekat kepada publik ke bagian-bagian desa.

Ketika kita berpikir tentang melestarikan warisan budaya, kata Mirashrafi, kita biasanya berpikir tentang fisik: menopang batu berukir, merekonstruksi kayu lapuk, mengungkap logam mulia. Namun, seperti yang digunakan di Skara Brae, pemindaian laser (juga dikenal sebagai LIDAR) telah menjadi alat penting di situs budaya di seluruh dunia, dari Notre Dame hingga Rapa Nui, dalam meningkatkan pelestarian fisik, membantu konservator membuat keputusan yang lebih baik, dan memperkaya pengalaman situs untuk ilmuwan dan publik.

Lingkungan Bersejarah Skotlandia telah menggunakan drone yang dilengkapi dengan pemindai LIDAR dan fotogrametri untuk membuat model 3D udara dari situs Neolitik Skara Brae, yang lebih tua dari Stonehenge. Gambar milik Lingkungan Bersejarah Skotlandia

Pada tingkat paling dasar, model point-cloud adalah kumpulan koordinat 3D yang dapat digunakan oleh konservator, sejarawan seni, dan peneliti untuk “mencontoh realitas”, kata arsitek dan ilmuwan komputer Livio De Luca, yang mengepalai tim besar ilmuwan yang berlomba. untuk melestarikan Katedral Notre Dame di Paris setelah kebakaran dahsyat yang menghancurkan atapnya pada April 2019. Sensor laser yang dipasang pada kepala yang berputar mengumpulkan data pada lebih dari 100 titik tiga dimensi per detik pada sumbu 180 derajat dengan mengukur jumlah waktu yang dibutuhkannya. membutuhkan cahaya untuk meninggalkan sensor, memantul dari tempat tertentu pada struktur atau objek, dan kembali.

Pengguna memindahkan pemindai dengan resolusi berbeda (beberapa untuk menangkap detail halus, lainnya untuk lanskap yang lebih besar) secara bertahap di sekitar situs untuk menghasilkan titik awan digital. Setiap kumpulan data tumpang tindih dengan yang terakhir, memungkinkan mereka untuk menggabungkan kumpulan data tersebut dalam proses algoritmik yang disebut pendaftaran, dan membuat “gambar” 360 derajat dari situs itu—seperti melakukan teka-teki gambar 3D. Meskipun laser mengumpulkan begitu banyak data dengan sangat cepat, prosesnya masih lambat dan melelahkan. Butuh tim lebih dari dua minggu untuk memindai Notre Dame, kata De Luca, menggunakan sekitar 400 stasiun pemindaian untuk menangkap titik data sebanyak mungkin.

Setelah teka-teki awal selesai, langkah selanjutnya adalah mengubah awan titik menjadi “jaring kedap air” menggunakan program komputer—mengonversinya dari konstelasi padat ke permukaan yang saling berhubungan. Konservator sering menggabungkan mesh ini dengan data dari teknik pengumpulan data digital lain yang disebut fotogrametri, yang dapat mengumpulkan informasi tentang tekstur, warna, dan bentuk umum struktur dari foto yang tumpang tindih dari struktur tersebut.

LIDAR (singkatan dari Light Detection and Ranging) “memberi Anda akurasi terukur,” kata arsitek dan insinyur komputer John Ristevski, CEO lembaga nonprofit warisan digital CyArk, yang misinya berkisar pada pemindaian situs sejarah dan budaya yang menarik di seluruh dunia. “Sebaliknya, fotogrametri memberikan tekstur yang bagus dan geometri yang indah, tetapi tidak sepenuhnya dapat diandalkan. Kami menginginkan keduanya.”

Seiring dengan kemajuan teknologi, model point-cloud telah memainkan peran penting ketika situs warisan mengalami kerusakan. Rekan Ristevski di CyArk selesai memindai salah satu Bagan, kuil batu besar Myanmar hanya tiga bulan sebelum gempa berkekuatan 7,1 melanda kota itu pada tahun 2016. Menggunakan pemindaian mereka, CyArk mampu membuat penilaian rinci tentang kerusakan dan membantu rencana restorasi. Demikian pula, seorang profesor Vassar, sebuah perusahaan pariwisata 3D, dan perusahaan yang membuat video game Assassin’s Creed semuanya telah memindai Katedral Notre Dame sebelum kebakaran. “Awan titik mewakili sumber utama untuk membangun kembali sesuatu, menggunakan informasi geometris dengan cara yang tepat dan akurat,” kata De Luca. “Jika dengan jenis restorasi lain kami dapat memperkirakan bentuk di masa lalu, sekarang kami dapat mereproduksi bentuk milimeter demi milimeter.”

Pemodelan titik-awan juga dapat membantu konservator melakukan eksperimen yang tidak mungkin dilakukan dalam kehidupan nyata. Di Notre Dame, fase baru rekonstruksi dimulai bulan ini untuk membangun kembali tulang rusuk batu yang pernah menahan lengkungan di langit-langit. Sebelum upaya ini dimulai dengan sungguh-sungguh, anggota tim katedral akan memindai masing-masing batu, sebuah proses yang memungkinkan mereka membangun kembali tulang rusuk secara virtual—memastikan mereka tidak membahayakan sisa struktur sebelum dibangun kembali di kehidupan nyata. “Kami dapat lebih aman dan, dari sudut pandang ilmiah, lebih akurat menguji bagaimana mereka akan berperilaku dalam pembangunan kembali,” kata De Luca.

Untuk HES, pemodelan point-cloud tidak hanya penting dalam pemantauan erosi; itu juga telah menjadi alat pengajaran yang penting. Menggunakan pemindai LIDAR dan drone yang mampu melakukan fotogrametri, organisasi tersebut telah mampu memindai bagian atas dinding (dikenal sebagai “kepala dinding”), memungkinkan para konservator melihat struktur yang jauh lebih lengkap daripada sebelumnya. “Perancah sangat mahal, dan sulit untuk membawa orang ke sana,” kata Mirashrafi. Memiliki akses ke model titik-awan dari bagian atas bangunan telah memungkinkan konservator dan tukang batu yang bekerja di banyak situs HES peduli untuk bangun dekat dengan langit-langit mereka tidak dapat mengakses sebaliknya dan untuk lebih memantau kesehatan kepala dinding tersebut —bahkan menggunakan rekan virtual mereka sebagai alat pengajaran untuk tukang batu-dalam-pelatihan.

Staf dari warisan digital nirlaba CyArk melakukan perjalanan ke Rapa Nui (Pulau Paskah) pada awal 2020. Di sana, mereka mengajar lokakarya dalam pemodelan point-cloud, yang akan memungkinkan manajer sumber daya lokal dan kelompok Pribumi untuk memantau erosi 500 moai di pulau itu, atau patung batu kuno yang sangat besar. Kredit Gambar: CyArk

CyArk didirikan oleh Ben Kacyra keturunan Irak-Amerika sebagai cara untuk melawan jenis perusakan budaya yang menjadi ciri khas Taliban dan ISIS di Irak dan Afghanistan selama beberapa dekade terakhir. Tetapi karena teknologi pemodelan menjadi lebih murah dan lebih portabel, misi perusahaan juga berubah, kata Ristevski, dengan lebih sedikit penekanan pada penyimpanan data yang aman dan proyek individu dan lebih pada akses terbuka dan pendidikan.

Sejak didirikan, misalnya, CyArk telah menyimpan salinan dari setiap situs yang dipindainya di fasilitas aman 200 kaki di bawah tanah—fasilitas yang sama yang, menurut legenda urban, menyimpan kaset master Elvis Presley. “Kami masih melakukan itu, tetapi itu adalah pekerjaan kami yang kurang menarik,” kata Ristevski. Dua tahun lalu, CyArk juga mulai menempatkan kumpulan datanya secara online di bawah lisensi Creative Commons. “Hal-hal yang terkubur di suatu tempat adalah satu jalan, tapi sekarang lebih tentang berbagi dan membuka data,” katanya.

Demikian pula, di mana CyArk pernah berusaha untuk mendigitalkan 500 situs warisan budaya di bawah tenaga mereka sendiri, Ristevski mengatakan apa yang sekarang menggairahkan dia adalah lokakarya pendidikan organisasi berjalan di seluruh dunia. “Kami telah melihat lebih banyak adopsi ini, terutama dalam tiga atau empat tahun terakhir,” katanya. Pada awal 2020, misalnya, Ristevski dan staf CyArk lainnya melakukan perjalanan ke Pasifik Selatan untuk memberikan lokakarya bagi staf monumen dan komunitas Pribumi setempat di Rapa Nui, yang juga dikenal sebagai Pulau Paskah. Situs itu, seperti Skara Brae, menghadapi kerusakan terus-menerus dari angin dan ombak, jadi CyArk melakukan serangkaian model awan titik awal untuk bertindak sebagai garis dasar, memungkinkan pemantauan tahunan tentang bagaimana masing-masing patung batu besar di pulau itu mengalami pelapukan. Membantu otoritas lokal memantau situs mereka sendiri memungkinkan untuk memindai semua 500 situs di pulau itu, katanya, sedangkan CyArk mungkin hanya memiliki waktu atau sumber daya untuk satu atau dua.

Teknik seperti pemodelan point-cloud juga dapat menciptakan peluang untuk memilah dan menyimpan banyak jenis informasi. Notre Dame adalah contoh sempurna. “Bahkan jika hari ini kami sedang membangun banyak data seputar aspek fisik ini, kami juga sedang membangun ‘katedral pengetahuan’ pada saat yang sama,” kata De Luca. Bagi timnya, itu berarti membangun “kembaran digital” katedral, tiruan virtual real-time dari objek fisik yang merekam lebih dari sekadar dimensi geometris katedral sebelum dan sesudah kebakaran. Kembar digital ini juga mengelola banyak sekali data kimia, fisika, sejarah seni, arkeologi, dan teknik yang dihasilkan oleh banyak proyek restorasinya—mulai dari mengelola penopang terbang hingga membuat katalog masing-masing dari ribuan keping kayu terbakar yang kusut yang pernah menjadi bagian “ hutan” di loteng katedral—dan membuatnya tersedia dalam beberapa menit setelah koleksinya.

Gambar awan titik dari patung batu besar di Rapa Nui, juga dikenal sebagai Pulau Paskah. Kredit Gambar: CyArk

Melewati Skara Brae, bahkan lebih jauh ke utara menuju lautan Atlantik yang dingin, terdapat Mousa Broch, menara batu Zaman Besi setinggi 40 kaki yang dibangun sekitar 300 SM di tebing yang menghadap ke laut. Bahkan untuk beberapa pengunjung yang berhasil mencapai Kepulauan Shetland, Mousa Broch sulit diakses, membutuhkan pendakian yang berat. Tapi pemodelan point-cloud telah memungkinkan tim Mirashrafi tidak hanya mengumpulkan catatan penting dari bangunan untuk anak cucu tetapi juga untuk membuka situs (atau versinya) untuk umum.

Sebagai bagian dari upaya pemindaian, mereka telah menerjemahkan Mousa Broch versi point-cloud ke dalam versi yang dapat ditangani sebagian besar komputer, melalui situs bernama SketchFab (yang oleh Mirashrafi disebut sebagai “YouTube model 3D.”) “Berbagi untuk pendidikan dan interpretasi adalah sesuatu yang sama-sama kami minati,” katanya. Kawanan petrel badai bertengger di Mousa Broch pada malam hari, jadi sebagai sentuhan ekstra imersif, tim melapisi rekaman burung laut di atas model animasi. Hasilnya: pengalaman virtual yang kaya yang sebelumnya sebagian besar tidak dapat diakses.

Dalam nada ini, Mirashrafi mengatakan dia sangat terkesan dengan potensi pemodelan point-cloud untuk mendongeng. Mampu membuat ulang struktur atau benda secara digital dengan akurasi seperti itu membantu timnya melawan kecenderungan arkeologi untuk melucuti benda-benda dari konteks budaya mereka. Meskipun digital tidak akan pernah bisa menggantikan fisik—“Ketika Anda keluar dan memindai sebuah situs, itu tidak meniadakan kebutuhan sejarawan dan konservator”—replika digital adalah alat yang ampuh, katanya, apakah itu digunakan untuk membantu menciptakan kembali situs sebelum batu jatuh atau untuk membantu pengalaman publik sedikit sejarah baru.

Melalui model point-cloud, situs yang hilang atau hancur dapat direkonstruksi; sebuah artefak dapat diletakkan kembali secara virtual di tempat asalnya ditemukan. “Seringkali dalam konteks museum, lepas tangan, jangan sentuh, jangan bicara, jangan bertanya,” katanya. “Lingkungan virtual semacam ini mendorong manipulasi dan pertanyaan,” dengan cara yang lebih kaya daripada yang mungkin Anda lihat di balik kaca.

Posted By : togel hongķong 2021