3D Laserscanner macht eindringliche Kunstwerke

Zwei Historiker auf einer Mission, um die Erhaltung historischer Bausubstanz in Äthiopien versehentlich verwandelt eine innovative 3D Scan-Gerät in ein Tool zum Erstellen von Kunstwerken.

Lidar-Technologie verwendet Laser Lichtimpulse, die Konturen der 3D Oberflächen und Strukturen abzubilden.

Z. B. 2D Fotos können die wichtigsten Funktionen einer Landschaft zu erfassen, aber Lidar zeigt jeden Sprung, Graben und Aufstieg. Es zeigt die volle Größe des Felsbrocken, die tiefe Schluchten. Einige Lidar-Technologien können durch Laub zu sehen und wurden verwendet, um die Jagd nach verlorenen Städte begraben im Dschungel. In ähnlicher Weise 2D Fotos von Skulpturen und Fresken verlieren eine ganze Dimension des Kunstwerks – es wäre wie ein Van Gogh fotografieren Lackierung in schwarz und weiß. [Siehe weitere erstaunliche 3D Lidar Kunstwerke]

LIDAR ist ausgiebig in der Öl- und Gas-Industrie für die Vermessung von Landschaften, aber die Liste der Anwendungen wird erweitert.

Derzeit sind Lidar-Geräte zu langsam, um bewegte Objekte wie Menschen Bild; aber wenn Charles Matz und Jonathan Michael Dillon nach Äthiopien ging, 3D-Scans von historischen Strukturen der Stadt zu nehmen, sie endete auch Scannen von Bildern von der heute dort lebenden Menschen. Das Ergebnis sind schöne und eindringlichen Darstellungen der Menschen leben in dieser historischen Stadt.

Die Wissenschaft der lidar

Die Stadt Harar, Äthiopien, ist als UNESCO-Weltkulturerbe aufgeführt und gilt als die vierte heiligste Stadt des Islam, nach Mekka, Medina und Jerusalem. Die Stadt enthält viele historische Bauwerke, wie die fünf Tore von Harar, die diente einst als Zugänge zu verschiedenen Viertel der Stadt. Aber die Tore waren in den 1500er aus Lehmziegeln gebaut, und heute sind bröckelt, zusammen mit vielen anderen Stücken der historischen Architektur der Stadt.

Während es, ein kleines Vermögen dauern würde, um körperlich Erhaltung oder Wiederherstellung der bröckelnden Stadtstrukturen, wollte Matz und Dillon zumindest sie Digital zu bewahren.

Matz hatte bereits 3D-Scans von Fresken in der Scuola Grande di San Rocco in Italien geschaffen. Die Scans, im Gegensatz zu optischen Fotografien bewahren die Konturen und die Tiefe dieser Strukturen.

Das Team arbeitete mit den regionalen Governorate Harari Zustand an einem Projekt, viele der Stadtstrukturen mit LIDAR-Daten zu scannen.

Laut der National Ocean Service steht Lidar für Lichterkennung und angefangen, obwohl einige Quellen sagen, daß das Wort entstand als eine Kombination der Worte "Licht" und "Radar".

Die verwendete von Matz und Dillon Lidar-Technologie basiert auf einer einfachen Idee: ein Gerät von der Größe einer Mikrowelle sendet Einzelimpulse des Laserlichts. Ein Puls eine Oberfläche trifft, prallt es und kehrt zurück an die Box. Der Detektor im Feld misst die Zeit dauerte es, den Puls des Lichts zurückkehren, oder es ist Zeit des Fluges. Flugzeit von jedem Impuls ist was die Software dann verwendet, um festzustellen, wie weit ein Objekt ist, was hilft eine 3D-Karte der Struktur zu bauen. [Bilder: One of a Kind Orte auf der Erde]

Nach dem ersten Scan das Gerät wird dann an eine andere Stelle im gleichen Bereich verschoben, und wieder einmal Millionen von Laserpulse aussendet. Manchmal bewegt die Laserquelle mehrmals in der gleichen Gegend, was die 3D die Scan-Auflösung erhöht. Kombinieren mehrere Scans des gleichen Gebietes entsteht ein komplett in 3D Bild, die gedreht und aus verschiedenen Blickwinkeln untersucht werden kann.

"Erkunden Sie das virtuelle Modell [auf] den Computer – in ihm bewegen, herumlaufen," Matz sagte.

Verschiedene Arten von LIDAR-Daten gibt es für verschiedene Zwecke. Von der Öl- und Gas Industrie verwendet werden aus einem Flugzeug betrieben und werden verwendet, um detaillierte Karten von den Konturen der Landschaft zu schaffen. LIDAR wurde verwendet, um Städte und Landschaften nach Erdbeben und andere Naturkatastrophen zu studieren. In einigen Fällen kann dies helfen, Geologen, die verstehen, wie Erdbeben Fehler Verhalten.

Andere Lidar-Geräte können auf sehr kleine Details, wie die Suche nach Mängel und Defekte in den Strukturen, die strukturell perfekt sein müssen gerichtet werden. Lidar-Geräte, die in Luft-und Raumfahrttechnik, verwendet können z. B. so präzise Bilder erstellen, dass sie einen Haarriss in einer Jet-Engine zu offenbaren.

In der Tatort Forensik Lidar bietet noch einmal eine genauere Alternative zu 2D Bilder und beugt Kontamination der Tatorte. Spezialisierte Software-Pakete ermöglichen es, Lidar, Blut Spritzer oder Kugel Trajektorien zu identifizieren und zu beurteilen, die Höhen von Zeugen und Verdächtigen zu verwenden.

Lidar-Technologie in den 1960er Jahren entstanden. NASA verwendet Lidar während der Mission Apollo 17 im Jahr 1972 zum Bild der Oberfläche des Mondes. Aber Matz sagte, dass es erst vor kurzem geworden ist zugänglicher für nichtgewerbliche Nutzer durch kostengünstigere Einheiten Scan und Scan-Einheiten, die vermietet werden können, nicht gekauft.

Geschichte in Kunst

Matz und Dillon ging um Harar in 2011, und mit Hilfe des regionalen Gouvernements, begann Scannen von historischen Strukturen der Stadt.

"Harar ist abseits der ausgetretenen Pfade und in einem abgelegenen Teil des Ost-Äthiopien" schrieb Matz in einer e-Mail. "Es ist ein Markt-Kreuzung in einer landwirtschaftlich geprägten Region. Es ist alt noch in Manierismus und Austausch." Die Bereiche von Harar oft besucht von Matz und Dillon gehostet Märkte wo Menschen Nahrung und Gütern von Ständen oder decken auf dem Boden verkauft wurden. Jeden Morgen eine Gruppe von Governorate Personal kamen und Menschen aus der Gegend, die Matz und Dillon Vermessung waren klar.

"Eines Tages kamen sie zu spät, und wir ging trotzdem und fing an, während der Markt noch im Begriff war, zu scannen" Metz sagte.

In den Bildern, die das Team erobert, die Leute sind verschwommen und oft aussehen, als wären sie mit vertikalen Bleistiftlinien skizziert wurden — die Formen ihres Körpers sind offensichtlich, aber ihre Eigenschaften gehen verloren. Jeder Lidar-Scan dauert ca. 9 Sekunden, und zwei bis drei Scans sind erforderlich, um eine 3D Karte bekommen. Wenn eine Person bewegt, bevor das Lidar-Gerät ist getan, das Licht zu sammeln die Laserpulse werden abprallen ihre Gesichter oder Körper mehrmals, so dass mehrfache Reflexionen vom Gerät erfasst werden und hinzugefügt, um das Bild. Es vermittelt den Eindruck von Bewegung und Vergänglichkeit, umrahmt von den Gebäuden, die stabil und unbeweglich aussehen.

Harar ist eine bunte Stadt: die Gebäude sind in hellen Blues, gemalt, während die Frauen vibrantly farbigen Stoff in gelb, rot und Purpur tragen. Aber in der Lidar-Bilder, diese leuchtenden Farben glatt, unnatürlich schwarzen Hintergrund abheben. Dies ist, wo die Laserpulse haben sich in den Weltraum reiste und eine Oberfläche, aus der die Beine nie begegnen, so dass das Gerät keine Daten über jene Bereiche empfängt. In den letzten Bildern sieht es aus als ob die Stadt am Rande eines Abgrundes liegt. [Fotos: World Heritage Sites Dazzle mit Kultur & Schönheit]

Ein besonders eindrucksvolles Bild zeigt einen jungen vor einem pechschwarzen Hintergrund, einen Stock in den Schmutz ziehen. Seine Kleider sind in brillanten Details durch das Lidar-System erfasst – auch die Textur des Gewebes ergibt. Aber den Kopf erscheint Split in zwei Hälften.

"Ich glaube, er drehte den Kopf in der Mitte der Scan und verzeichneten wir es und das daraus resultierende 3D-Modell hatte dieses Spalt drin. "Das ist, was es diesen eindringlichen Ausdruck gab," sagte Matz. Sprechen durch einen Übersetzer, erzählte der junge Matz und Dillon war er Waise.

"Wir erfuhren, dass viele jungen Reisen in Gruppen zu suchen, Agrar, Landarbeiter Arbeit weit von ihre Geburtsorte und viele kamen aus der Konfliktzone, wie ihre Eltern getötet wurden," schrieb Matz in einer e-Mail. Matz, sagte der junge Geschichte das Bild eine "thematischen Nachricht" hinzufügt. "Ich halte diese thematischen Nachricht macht diese"Kunst", sondern [einfach ein Stück der wissenschaftlichen Studie als]."

Künstlerische Werkzeuge für die Zukunft

Matz sagte gibt es ein paar andere Gruppen, die mit LIDAR-Daten für die Erstellung von bildenden Kunst experimentiert haben, aber er weiß nicht, jemand anderes tut dies mit menschlichen Probanden. Die langsame Geschwindigkeit der Scan-Technologie macht es unerschwinglich als ein imaging-Tool zum Verschieben von Objekten verwenden.

"[Lidar] Technologie noch nicht ganz entwickelt, wo es diese Informationen schnell ansammeln kann weil die Datensätze sehr dicht sind. Wir Gigabyte Gigabyte an Informationen sprechen,"sagte Matz. Großen Budgets können schnellere Computer-Prozessoren kaufen, aber für viele Anwender, die hohe Datenausgabe ist unerschwinglich. Matz zieht eine Parallele zwischen Lidars Aktueller Zustand und dem Zustand der frühen optische Fotografie, wenn die Technologie auch sehr lange Belichtungszeiten erforderlich. Lidar-Technologie schneller wird, denkt Matz, es wird häufiger für künstlerische und ästhetische Anwendungen verwendet werden.

Die Lidar-Bilder von Harar werden die Infrastruktur der Stadt bewahren, aber Matz sagt schließlich, dass er eine volle 3D Replikation der Stadt zur Verfügung online für Menschen sehen, die die Gegend erkunden wollen, aber kann nicht persönlich dorthin reisen möchte.

"Wir sind interessiert bei der Bereitstellung von virtuellen Walkthroughs oder Zugang zu Kunstwerken ohne tatsächlich den Raum besuchen", sagte Matz. "So, sind zum Beispiel viele dieser UNESCO-Welterbestätten unzugänglich oder sehr schwer zu erreichen. "Wir sind interessiert, sie aufzunehmen und macht sie als Public Domain zur Verfügung, so dass Menschen erleben können, was diese Orte wie auf dem Computer sind."

Matz sagte, er ist auf der Suche nach einem Ort für diese virtuelle Touren und sammelt weitere Standort-Scans. Er ist jetzt im Gespräch mit dem Vertreter des Nomad Two Worlds, eine künstlerische Zusammenarbeit erstellt, indem der Fotograf Russell James und einheimischen Gruppen der Aborigines, erwerben die Berechtigung, eine heilige Stätte in Westaustralien zu scannen, die für Besucher geschlossen ist.

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