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Informatik : Götter in Gigabyte

  • -Aktualisiert am

Der Apoll als zu einem Gitter verbundene Punktwolke, die der 3D-Scanner aus den Daten von neun Digitalkameras errechnet. Sie ist umso dichter, je komplexer die Oberfläche ist. Bild: Fraunhofer IGD

Eine nagelneue Technik erlaubt, Museumsstücke wie am Fließband digital zu kopieren. Wer braucht das?

          4 Min.

          Versonnen blickt Vinzenz Brinkmann zu seinem Schatz hinüber. Eine 41 Zentimeter hohe Bronzestatue, teilweise vergoldet. „Die Metalle reflektieren stark“, sagt der Archäologe. „Kein ganz einfaches Objekt.“ Es ist der Apoll von Belvedere des Pier Jacopo Alari-Bonacolsi, genannt L’Antico. Dieser war ein bedeutender Künstler der Renaissance und sein Apoll ist einer der wertvollsten Objekte des Frankfurter Liebieghauses, dessen Antikensammlung Brinkmann leitet.

          An diesem Sommertag war dort etwas aufgebaut, was sich zwischen den altägyptischen Reliefs und gotischen Madonnen ausnahm wie eine Raumschiff-Landebahn aus Lego. Tatsächlich ist es ein Scanner für dreidimensionale Kulturgüter. „Cultlab3D“ wurde vom Fraunhofer Institut für Graphische Datenverarbeitung (IGD) in Darmstadt gebaut – ein Prototyp. Im Liebieghaus soll an diesem Tag zu ersten Mal ein Original eingescannt werden, eben jener Apoll des Antico.

          Nun ist die Digitalisierung von Skulpturen nichts Neues. Die Büste der Nofretete etwa wurde 2011 auf 30 Mikrometer genau eingescannt. Doch das war bisher eine zeitraubende und teure Prozedur, die man nur wenigen ausgewählten Stücken angedeihen lassen konnte. Mit Cultlab3D aber soll das bald wie am Fließband gehen. Auf ein solches wird der Apoll nun gestellt, und damit in den Fokus zweier Bögen befördert, die, kaum ist die Statue dort angekommen, hintereinander neun Positionen einnehmen. An einem Bogen sitzen neun Kameras, an dem anderen ebenso viele Lampen. Insgesamt wird der Gott damit aus neun mal neun Richtungen abgelichtet.

          6561 Bilder für eine 3D-Kopie

          „Heute fahren wir die Bögen nur synchron, um Geometrie und Textur aufzunehmen“, erklärt Pedro Santos, der Projektleiter am IGD. „Das dauert dann eine Minute.“ Möchte man auch optische Materialeigenschaften aufzeichnen, etwa die vom Lichteinfall bestimmte Erscheinung von Edelsteinen, nimmt der Kamerabogen seine neun Positionen bei jeder der neun möglichen Stellung des Lichtquellenbogens ein. Es entstehen damit neun hoch vier oder 6561 Bilder, was nicht länger als zehn Minuten dauert, in der angestrebten Version inklusive Rechenzeit. Denn natürlich besteht ein 3D-Scan nicht einfach nur aus den 30 Gigabyte Rohdaten der Kameras. Vielmehr errechnet eine Software aus den 81 oder 6561 Bildern eine Wolke von Raumpunktdaten, aus der dann zu jeder beliebigen Ansicht des Objekts bei jeder Beleuchtung zurückgerechnet werden kann.

          Der Apoll von Belvedere aus dem Jahr 1498, eines der Prunkstücke der Skulpturensammlung im Frankfurter Liebieghaus.

          Doch auch neun Kameras unter neun verschiedenen Winkeln erfassen nicht immer alles. Der Frankfurter Apoll etwa hat Problemzonen unter den Armen und in den Falten seines Mantels, aus denen die 81 vorgegebenen Perspektiven der Bogenkameras zu wenig Information erhalten. Daher läuft das Fließband weiter, nachdem die Bögen ihr Werk getan haben. Und bringt die Figur zu einem kamerabewehrten Roboterarm, der nun überall dort genauer hinschaut, wo noch Datenpunkte fehlen.

          Das Ergebnis ist ein Datenfile von einigen zehn Megabyte Größe, das die Figur in diesem Fall auf 400 Mikrometer genau abbildet – Farbigkeit und Oberflächenstruktur inklusive, und das nun archiviert, kopiert und verschickt werden kann: um Repliken für den Museumsshop zu erstellen; damit Wissenschaftlern sich mit Objekten befassen können, ohne zu ihnen reisen zu müssen; damit Hollywoodregisseure oder Computerspieldesigner originalgetreue Bildnisse fremder Zeiten und Kulturen in ihre Werke einbauen können; oder schlicht als Sicherungskopie, falls dem Original einmal etwas zustößt. Das ist in etwa das Spektrum der Anwendungsmöglichkeiten, die Pedro Santos und sein Team sich für Cultlab3D vorstellen können. Dabei ist der Darmstädter Prototyp, den man mit Objekten bis maximal 60 Zentimeter Höhe und 50 Kilogramm Gewicht beschicken kann, erst der Anfang. Roboterarme, die meterhohe Statuen einscannen, funktionieren nach dem gleichen Prinzip und ähnlicher Software. Auch das Einscannen ganzer Fassaden mittels Kamera- und Lichtquellenbestückter Drohnen ist möglich.

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