Digitizarea Si Conservarea Digitala

Încadrarea temei de cercetare în domeniul științific

Introducere

Tema de cercetare propusă se încadrează în domeniul științific al ingineriei industriale având ca scop reconstituirea artefactele istorice distruse sau incomplete cu ajutorul softurilor CAD, al tehnologiilor de scanare 3D și de prototipizare rapidă. Modelele 3D reprezentând artefactele restaurate vor fi valorificate cu ajutorul mediilor virtuale interactive, medii de realitate virtuală și realitate augmentată.

Ingineria industrială este o ramură a ingineriei care se ocupă cu optimizarea proceselor sau a sistemelor complexe. Aceasta este axată pe dezvoltarea, îmbunătățirea, implementarea și evaluarea sistemelor integrate care înglobează oameni, bani, echipamente, energie, materiale precum și științele matematice. Principiile și metodele de proiectare au rolul cel mai important pentru a specifica, prezice și să evalueze rezultatele. Conceptele de bază se suprapun considerabil cu anumite discipline orientate spre business cum ar fi gestionarea operațiunilor.

Inginerii industriali folosesc cunoștințele și abilitățile lor de a îmbunătăți procesele sistematice, prin utilizarea analizei statice, comunicarea interpersonală, proiectare, planificare, control al calității, managementul operațiunilor, simularea pe calculator și de rezolvare a problemelor. [1]

Termenul ”industrială” aplicat inițial datorită axării pe fabricație poate induce în eroare, domeniul acesta a crescut pentru a cuprinde orice abordare metodica sau cantitativa pentru a optimiza modul în care funcționează un proces, sistem sau o organizație.

Unele universități de inginerie și agenții de învățământ din întreaga lume au schimbat termenul de “industrial” la termini mai largi, cum ar fi “producție” sau “sisteme”.

Realizarea obiectivelor temei de cercetare necesită cunoștințe avansate din domeniul inginerie precum utilizarea softurilor CAD (Proiectare asistată de calculator) [2], utilizarea tehnologiilor de scanare 3D, cunoștințe în realizarea mediilor virtuale și augmentate și cunoștințe în utilizarea echipamentelor CAM (Fabricație asistată de calculator). [3]

Noutatea și importanța temei abordate

Prima utilizare a patrimoniului virtual ca un exponat de muzeu, precum și derivarea termenului de “tur virtual” a fost in 1994 sub forma unei vizite virtuale prin interiorul reconstrucției virtuale a castelului Dudley din Anglia, castel ce datează din anul 1550. Acest mediu virtual a fost realizat de inginerul Colin Johnson, de asemenea regina Elisabeta a II-a este unul din primii utilizatori al unui sistem de tur virtual, ea a fost invitată la deschiderea oficială din 24 iunie 1994 (Figura 1 ). Datorită faptului că oficialii reginei au solicitat titluri, descrieri și instrucțiuni referitoare activităților prezentate, aceste sistem a fost numit “tur virtual” fiind o încrucișare între “tur roial” și “realitate virtuală”. [4]

Figura 1. Turul virtual al castelului Dudley prezentat în 1994 [5]

Termenul de realitate virtuală a fost propus pentru întâia oară în iulie 1989 în cadrul salonului Texpo`89, San Francisco, de către Jaron Lanier, directorul companiei VPL Research, specializată în periferice de imersiune. Acesta a afirmat că realitatea virtuală reprezintă un sistem ce „ recreează relația noastră cu lumea fizică într-un nou plan, nici mai mult, nici mai puțin”. Astfel Lanier prezintă lumea ca având o nouă posibilitate tehnică, aceasta reprezentând conceptul de realitate virtuală. Viziunea acestui concept a condus la dezvoltarea modelării 3D. [6]

În ultimii ani, tehnicile de scanare 3D cu laser au început să fie folosite mult mai frecvent ca și instrument de achiziție de modele 3D pentru diferite obiecte, chiar și pentru obiectele de patrimoniu cultural. Datorită faptului că acestea au devenit accesibile și foarte precise, acestea sunt utilizate ca și mijloc de înregistrare a dovezilor arheologice. Multe proiecte similare legate de patrimoniul virtual se concentrează pe aspectele tangibile ale patrimoniului cultural, precum reconstituirea modelelor 3D, dar trec cu vederea de multe ori aspecte intangibile ale patrimoniului cultural asociate cu artefactele și cu siturile în care acestea au fost descoperite. Aspectele tangibile ale patrimoniului cultural nu sunt inseparabile de cele intangibile iar o metodă ce le poate combina este utilizarea mediilor de realitate virtuală și augmentată interactive pentru a realiza tururi virtuale accesibile tuturor celor care sunt interesați.

Utilizarea tehnologiilor avansate de scanare, modelare, vizualizare și printare 3D nu reprezintă o noutate, dar în ultimii ani acestea au avansat și permit scanarea în detaliu.

Primul articol publicat în domeniul arheologie digitale, pentru care s-a utilizat un scanner 3D a fost publicat în Elsevier, Journal of Archaeological Science în Volumul 25, Ediția 9, în septembrie 1998. Articolul este intitulat ”Ultrasonic Cave Mapping”(Cartografiere unei peșteri cu ultrasunete), peșteră scanata cu ajutorul laserului cu ultrasunete se află în Yealmpton, Devon. [7]

Cercetarea în acest domeniu a luat amploare odată cu avansarea tehnologiilor, în prezent există scanere 3D care permit preluarea formei 3D cu o acuratețe foarte ridicată (câțiva µm) dar permit și preluarea culorii (texturi de tip UV map).

O noutate o reprezintă și implementarea obiectelor 3D obținute prin scanare pe telefoane inteligente și tablete, pentru a realiza aplicații ce vor putea în viitor să ofere ghiduri interactive vizitatorilor muzeelor. Majoritatea muzeelor de prestigiu au început demersuri de realizare ale acestor ghiduri interactive utilizând aplicații ce pot fi încărcate pe telefoane inteligente sau tablete.

Importanța temei de cercetare rezultă din posibilitatea conservării și valorificării artefactelor Dacice din Munții Orăștiei. Conservarea se va realiza prin conservarea artefactelor în format digital (atât forma cât și culoarea acestora) iar valorificarea se va realiza prin crearea diferitelor aplicații de realitate virtuală și augmentată.

În contextual actual se pune un accent foarte mare pe digitizarea și conservarea digitală, în capitolul următor sunt prezentate toate aspectele legate de tehnicile de digitizare încurajate de către Comisia Europeana. Echipamentele disponibile în cadrul Universității Tehnice din Cluj-Napoca pot fi utilizate pentru a digitiza artefactele de Patrimoniu Cultural din cadrul Muzeului Național de Istorie al Transilvanie.

Digitizarea și conservarea digitală – portalul Europeana.eu

Tehnicile de digitizare a patrimoniului cultural prezintă un interes foarte ridicat. În 27 octombrie 2011, Comisia Europeană a adoptat o recomandare cerând statelor membre UE să își intensifice eforturile, să își direcționeze resursele și să implice sectorul privat în procesul de digitizare a materialului cultural. [8]

Recomandarea invită statele membre să:

Facă disponibile 30 de milioane de obiecte prin intermediul Europeana până în 2015, inclusiv toate capodoperele din Europa care nu mai sunt protejate de drepturi de autor, de asemenea să se regăsească toate materialele digitizate cu fonduri publice în această bază de date;

Să își consolideze strategiile și să adapteze legislația pentru a asigura conservarea pe termen lung a materialului digital;

Să își traseze obiectivele pentru digitizarea materialului cultura aferent fiecărui stat

Să îmbunătățească condițiile-cadru pentru accesibilitatea online și utilizarea materialului cultural;

Să contribuie la dezvoltarea în continuare a Bibliotecii Digitale Europeana;

Digitizarea obiectelor poate să implice diferite aspecte, orice stocare a informațiilor în format digital poate fi considerat un proces de digitizare. Diferite echipamente de digitizarea a manuscriselor sunt prezentate în Figura 2, în cazul acestui tip de digitizare informațiile sunt stocate în format digital sub forma unor poze.

Figura 2. Echipamente utilizate la digitizare manuscriselor [9, 10]

Două echipamente care permit obținerea geometriei și a modelului 3D sunt prezentate în Figura 3, în cazul acestui tip de digitizare informațiile sunt stocate în format digitale concepute pentru a stoca date tridimensionale.

Figura 3. Echipamente utilizate la digitizarea obiectelor [11, 12]

Europeana.eu este un portal care funcționează ca o interfață către milioane de cărți, picturi, filme, obiecte de muzeu, înregistrări din arhive care au fost digitizate în Europa. Aproximativ 1500 de instituții din Europa au contribuit la proiectul Europeana. Printre acestea se află muzee de prestigiu precum Muzeul din Louvre sau British Library. Colecțiile tuturor instituțiilor permit utilizatorilor să exploreze patrimoniul cultural și științific din preistorie până în zilele noastre.

În aprilie 2005 președintele Jacques Chirac împreună cu prim-miniștrii din Germania, Spania, Italia, Polonia și Ungaria au înaintat o scrisoare către președintele Comisiei Europene, José Manuel Durão Barroso. Această scrisoare recomanda crearea unei biblioteci virtuale europene, pentru a face patrimoniul cultural al Europei accesibil tuturor. [13]

Acest portal a fost lansat în noiembrie 2008, permițând inițial accesul la 4,5 milioane de obiecte digitale, iar în iulie 2010 numărul acestora a ajuns la 10 milioane. [14]

Obiectele digitale care pot fi găsite în cadrul portalului Europeana nu sunt stocate pe un server central, ele sunt stocate pe rețelele instituțiilor culturale care le-au digitizat. Europeana colectează informații contextuale (metadate) despre elementele inclusiv o imagine. Utilizatorii caută aceste informații contextuale pe portalul Europeana, iar în cazul în care doresc să acceseze întregul conținut, utilizatorii au un link către site-ul institutului care deține conținutul.

Membrii Uniunii Europene care au contribuit cu cele mai multe obiecte digitizate sunt: Germania (4.605.503 de fișiere aferente digitizării, reprezentând 13.92% din totalul fișierelor indexate în baza de date Europeana), Franța (3.561.306 de fișiere aferente digitizării, reprezentând 10.76 %) și Olanda (2.987.360 de fișiere, reprezentând 9.03%). Țările contribuitoare pe portalul Europeana, nu trebuie să fie neapărat Membrii ai Uniunii Europene, așadar Norvegia se află în topul țărilor contribuitoare (1.753.332 de fișiere, reprezentând 5.3%) (Figura 4).

Cu toate că Norvegia nu face parte din Uniunea Europeană, această țară, împreună cu Islanda și Liechtenstein au creat un proiect de finanțare ce reprezintă un pilon foarte important de digitizare a Patrimoniului Cultural European. Aceste granturi sunt oferite pentru 16 state membre ale Uniunii Europeane, printre care și România. O sumă de 200 de milioane de euro a fost alocată pentru aceste granturi în perioada 2009-2014. România beneficiază de finanțare în valoare de 20,8 milioane de euro pentru sectorul cultural. [15]

În România, Programul Conservarea și revitalizarea patrimoniului cultural și natural este implementat de către Ministerul Culturii prin Unitatea de Management a Proiectului (UMP), în calitate de Operator de Program, în parteneriat cu Directoratul Norvegian pentru Patrimoniul Cultural, în calitate de partener de program.

Figura 4. Procentul de contribuție a țărilor pe platforma Europeana

România se află la coada acestui clasament cu doar 60.411 de fișiere digitizate și indexate, reprezentând doar 0.18% din totalul fișierelor disponibile pe platforma Europeana. Este important de precizat că Romania nu a contribuit cu nici un model 3D digitizat până în prezent. Cele 60.411 de fișiere digitizate și indexate sunt repartizate conform schemei prezentate mai jos (Figura 5) [16].

Figura 5. Distribuția tipurilor de fișiere indexate de către România pe portalul Europeana

Principalele instituțiile din România care au contribuit cu fișiere digitizate pe platforma Europeana sunt următoarele, Institutul Național al Patrimoniului, CIMEC, Televiziunea Română, Librăria Academiei Române, Biblioteca Județeană Panait Istrati din Brăila și Biblioteca Județeană V. A. Urechia din Galați. Aceste instituții au participate la diferite proiecte de digitizare a Patrimoniului Cultural European finanțate din fonduri europene precum: Athena, CARARE, The European Library, AthenaPlus [17].

În cadrul raportului anual din 2012 al platformei Europeana [18] publicat în aprilie 2013 sunt preconizate numărul fișierelor digitale care vor fi disponibile în 2015. România în 2011 a inclus în această bază de date 35.852 de fișiere, iar până în martie 2013, a ajuns la un total de 55.868 de fișiere,

Conform raportului publicat de Europeana se preconizează că până în 2015 România va digitiza și indexa in jur de 789.000 de obiecte. Dintre toate țările contribuitoare la Europeana, România are preconizată cea mai crescută rată de digitizare între 2013 și 2015. În prezent există diferite proiecte de digitizare a Patrimoniului Cultural, dar în marea majoritate procesul de digitizare este realizat de către specialiști străini, partenerii români din aceste proiecte fiind diferite muzee care doresc să își digitizeze cele mai importante exponate.

Platforma Europeana.eu reprezintă cea mai mare bază de date pentru obiectele de Patrimoniu Cultural și este accesată anual de 9 milioane de vizitatori unici din întreaga lumea [19].

Cei mai mulți vizitatori ai acestui portal sunt din SUA, Germania și Spania. Cu toate acestea un interes sporit îl au locuitorii din India, precum se poate vedea statistica oferită de site-ul de monitorizare al traficului web alexa.com, pentru portalul Europeana.eu (Figura 6).

Cu toate că portalul Europeana este axat pe obiecte de Patrimoniu Cultural European, cei mai mulți vizitatorii ai acestei baze de date sunt din SUA. Acest lucru se datorează faptului că diferite departamente din cadrul Universităților din America colaborează cu instituțiile europene în procesul de digitizare. Cele mai importante departamente de cercetare care acționează în domeniul arheologie digitale sunt: Institutul de arheologie digitală din cadrul Universității din Arkansas [20], Centrul de științe interdisciplinare de artă, arhitectură și arheologie din cadrul Universității din California, San Diego [21] și Laboratorul de arheologie digitală din cadrul Universității din Texas, Austin [22]. Conform unui studiul întocmit în 2013, peste 75% dintre locuințele din America sunt conectate la Internet [23].

Figura 6. Procentul vizitatorilor portalului Europeana.eu conform alexa.com [24]

Portalul Europeana.eu reprezintă cea mai bogată sursă de documentare referitoare la Patrimoniul Cultural European, interfața acestui site este ușor de utilizat, oferind un motor de căutare optimizat pentru a filtra milioanele de fișiere cu ușurință, această platformă este prezentată în Figura 7.

Figura 7. Interfața de căutare a site-ului Europeana, setat să filtreze toate modele 3D [25]

În partea din stânga este prezentat motorul de căutare a bazei de date Europeana. În data de 28.04.2014 atunci când a fost realizat acest studiu, această bază de date conține 33.079.242 de fișiere în diferite formate catalogate astfel:

Fișierele reprezentând poze în format digital: 20.118.640;

Fișierele în format text: 12.217.485;

Fișierele în format audio: 497.302;

Fișierele în format video: 230.802;

Fișierele în format 3D: 15.013;

Utilizând datele referitoare la numărul fișierelor disponibile pe Europeana am calculat procentul aferent fiecărui tip de fișiere. Aceste procente sunt prezentate în Tabelul 1, doar 0.045% din totalul obiectelor încărcate în baza de date aferente patrimoniului cultural European conțin modele 3D digitizate.

Tabel 1. Procentul aferent fiecărui tip de fișier din baza de date Europeana

Dacă modelele 3D sunt filtrate de asemenea după limbajul descrierii din baza de date a rețelelor care stochează modelele 3D, din totalul de 15.013 mare majoritate 13.617 sunt stocate pe în baze de date ale unor institute din Germania și acestea au descrieri detaliate doar în limba germană.

Dacă selectăm să fie filtrate modelele 3D în funcție de descrierea obiectelor în limba engleză (Figura 8) în câmpul de filtre, doar 97 de modele 3D sunt disponibile.

Figura 8. Filtrarea modelelor 3D din baza de date Europeana în funcție de limba utilizată în descriere [26]

Dacă selectăm unul dintre cele 97 de artefacte care au atașat de asemenea un model 3D obținut cu ajutorul tehnologiilor de scanare cu laser. Prin intermediul portalului Europeana avem acces doar la o parte din informațiile aferente fiecărui obiect. Dacă selectăm un obiect vom fi direcționați către pagina obiectul, în Figura 9 este afișată pagina unei dălți din bronz, acest artefact este unul dintre cele 97 obiect care conțin și modele 3D încărcate în baza de data Europeana.

Figura 9. Informațiile stocate în baza de date Europeana pentru dalta de bronz [27]

Pentru a avea acces la mai multe informații legate de artefact, inclusiv la modelul 3D trebuie accesat site-ul institutului care s-a ocupat de digitizare trebuie accesat. Link-ul către acest site este prezentat în parte stângă a interfeței platformei Europeana. Pentru dalta de bronz institutul de arheologie și cercetare McDonald s-a ocupat de digitizare acesteia, sub îndrumarea Profesorului Barry Kemp (Figura 10).

Figura 10. Informații suplimentare în legătura cu digitizarea dălții de bronz [28]

Pentru vizualizarea metadatelor acestui model 3D scanat, se accesează fișierul în format PDF din categoria Metadata. Pentru acest artefact fișierul cu metadata are 5 pagini structurare astfel:

pagina 1- Descrierea proiectului;

pagina 2- Informații aferente scanării;

pagina 3- Informații aferente registrației;

pagina 4- Informații aferente geometriei scanate,

pagina 5- Informații aferente imaginilor

Descrierea proiectului este următoarea (Figura 5)

Numele proiectului: Virtual Arnarna Museum

Numărul atribuit obiectului: 38538

Descrierea obiectului: daltă de bronz (bronze adze)

Locația desfășurării scanării: Arnarna, Egipt

Data scanării: 5 Martie 2009

Mediului ambient utilizat la scanare: în interiorul muzeului

Detalii scanare: Konica Minolta VIVID 9i; mm; Seria: 1001198

Informații referitoare la paletarul de culori: Scanerul VIVID 9i utilizează un sistem de captura RGB intern. Un sistem de iluminare în trei puncte a fost folosit pentru a ilumina obiectul, astfel umbrele de pe obiect au fost minimizate.

Rezoluția estimată: 0.163

Numărul total de scanări în cadrul proiectului: 8

Descrierea seturilor finale de date pentru arhivă: fișierele obținute în urma procesului de scanare, set de date înregistrate, set de date premesh, set de date mesh, imagini

Baza de date oferă poze în format *.JPG ale artefactului. Pentru acest artefact sunt disponibile 3 poze în format electronic. Iar pentru vizualizarea modelului în 3D se poate accesa format 3D PDF (Figura 11), acest PDF conține modelul 3D procesat și optimizat, acest fișier are doar 3MB, modelul 3D fiind optimizat (numărul de puncte și de poligoane este redus).

Figura 11. Fișierul în format PDF 3D [29]

Această daltă din bronz digitizată face parte din proiectul Amarna [30] și reprezintă prima bază de date cu modele 3D care are descrierea în limba engleză și a fost încărcată în baza de date a portalului Europeana. Acest proiect este prezentat pe larg în cadrul capitolului “Analiza proiectelor și a temelor de cercetare similare”. Avantajul utilizării modelelor 3D în format PDF îl reprezintă faptul că astfel utilizatorii nu trebuie să își instaleze diferite softuri de tip plugin, pentru a interacționa cu modelele 3D. Versiunea gratuită a softului Adobe Reader, disponibilă pe site-ul http://get.adobe.com/reader/ permite vizualizarea fișierelor de tip PDF 3D. [31]

Obiectivele tezei și caracterul inovativ

Obiectivul principal în cadrul acestei teze, este restaurarea digitală a scutului dacic descoperit la Piatra Roșie, obiectivele secundare sunt:

dezvoltarea unei metodologii de optimizare a modelelor 3D obținute cu ajutorul scanerelor 3D,

realizarea mediilor de realitate virtuală

realizarea mediilor de realitate augmentată

realizarea unei replici fizice al acestui scut.

Dezvoltarea unei metodologii de reconstituire pentru artefactele distruse/deteriorate

Dezvoltarea metodologiei și realizarea mai multor studii de caz printre care și restaura digitală a un scut dacic fragmentat găsit în sit-ul arheologic de la Piatra Roșie. În 1954 C. Daicoviciu publică în monografia cetății dacice de la Piatra Roșie această piesă care se va dovedi excepțională din perspectiva artei dacice târzii. Scutul cu reliefuri figurate este realizat din tablă de fier. Restaurarea și conservarea acestei piese a oferit șansa obținerii unor detalii suplimentare. Astfel a fost posibilă precizarea formei registrelor ornamentate, grosimea inițială a tablei (între 0,8 -1,5 mm) și alte detalii tehnice prezentate în Figura x Schița din Figura a fost realizată de C. Opriș iar în continuare desenelor executate de Voichița Clinci. Iar Schița din Figura 30 b, reprezintă profilul scutului, cu dimensiunile sale (în mm) (după I.Korodi) [32].

Figura 12 Schițele scutului dacic de la Piatra Roșie [32]

Conform precizării din cartea Ephemeris Napocensis [32], ornamentele se desfășoară pe trei registre concentrice în jurul unui medalion central. După o bordură lisă (mărginită la exterior de o zonă îngroșată, în care se află orificii destinate fixării pe un suport ) există un șir de astragale, urmând apoi un brâu tordat. Tot un brâu tordat mărginește și spre interior un registru semilunar decorat cu motivul frunzelor de lotus. Din următorul registru s-au păstrat puține fragmente. Acestea sugerează reprezentarea unui animal din care s-au păstrat labele anterioare, câteva fragmente de blană precum și niște vrejuri vegetale care are putea aparține eventual viței-de-vie. Registrul următor este alcătuit dintr-un șir de palmete și de frunze e lotus. Medalionul central este dominat de silueta unui bour în mers spre stânga, sub acesta se află o palmetă ascuțită, flancată în ambele părți de câte una mai mică. În fața animalului se află silueta unui mic arbore iar deasupra lui imaginea probabilă a unui șarpe/dragon aceasta a fost este interpretat de către C. Daicoviu ca fiind „ o frunză alungită de palmier”.[32]

În anul 1949, pe la începutul verii, o echipă de arheologii, condusă de C. Daicoviciu, urcă panta anevoioasă a dealului de la Piatra Roșie (Figura x) [33], cu unelte și provizii, îndreptându-se către una dintre gospodăriile din apropierea cetății. Acolo urmau să-și stabilească tabăra pentru următoarele două luni și jumătate. [34]

Figura 13. (a) locația cetății de la Piatra Roșie, (b) stadiul actual al fortificațiilor [33, 35]

S-a săpat intens, cu o echipă numeroasă, s-au dezvelit zidurile și turnurile cetății precum și clădirile de pe platou, și s-au investigat câteva terase amenajate de daci. Obiectele descoperite au luat calea muzeului din Cluj: ceramică de diverse feluri, de la cea mai fină la cea obișnuită, arme, unelte, monede, dar și obiecte de lux, care arată rafinamentul și nivelul de trai al dacilor care au locuit în cetate. Un candelabru de bronz cu trei brațe, de import, o mască de bronz cu figura unei divinități feminine, despre care s-a spus că ar putea fi Bendis, și alte obiecte care ne sugerează cum ar fi arătat universul dacilor de la Piatra Roșie. Dar cel mai remarcabil obiect ce provine de la Piatra Roșie, și care a ajuns un fel de emblemă a acestei cetăți, avea să se descopere pe o terasă aflată imediat sub platoul cetății, în interiorul unei clădiri cu două încăperi. Săpând pe lângă fundația de piatră, au fost descoperite câteva fragmente din tablă de fier forjat, frumos ornamentate [36].

Lucrurile aveau să se schimbe spectaculos, după o jumătate de secol. În anul 2002, Piatra Roșie a fost călcată de tâlhari, care au măturat întreaga suprafața a cetății cu detectoare. La doar câțiva metri depărtare de clădirea cercetată în 1949, într-o groapă săpată în coasta dealului, fuseseră ascunse de daci alte câteva astfel de scuturi. Detectorul de metale trebuie să fi semnalat cu insistență că în acel loc se află mult metal, iar cei care au săpat acolo în disprețul legii probabil au fost uimiți de ce au găsit: un pachet de discuri de fier, sudate între ele din pricina oxidării. Piesele au luat calea străinătății, iar câteva au fost recuperate de statul român în anul 2011. Dar înainte de asta, în 2003, în cursul unei acțiuni de curățare a cetății de vegetație, arheologii clujeni au descoperit, în groapa făcută de braconieri, câteva fragmente din marginea unui scut, dar și fragmente din decorul interior, care sugerează că în medalionul central se afla reprezentat tot un animal ierbivor. În anul 2011, în cursul unei expertize a gropii cu pricina, solicitată de Parchetul de pe lângă Curtea de Apel a Tribunalului din Alba-Iulia, arheologii au găsit alte fragmente din marginea unui scut: nu mai exista nici un dubiu, din acea groapă fuseseră extrase discuri de fier forjat, ornamentate, din aceeași categorie de artefacte cu piesa descoperită în 1949 [36].

O astfel de piesă fragmentară a ajuns la Muzeul Național de Istorie a Transilvaniei din Cluj-Napoca, prin donația unuia dintre vinovați, iar acum este în curs de restaurare. În medalionul său central este reprezentat un leu, iar dedesubt două gâște. Alte patru discuri au ajuns în case de licitație din afara țării. Două au fost recuperate în anul 2011 (Figura x) – unul având reprezentat în centru un grifon, iar altul un bour – și se află la Muzeul Național de Istorie din București, în vreme ce alte două sunt în curs de recuperare. [36]

Figura 14. Cele două scuturi valorificate de tâlhari în SUA și repatriate în 2011

Poliția a întrat în posesia actelor de cumpărare a scuturilor prin care aceste scuturi au fost vându-te dealerului american pentru prețul de 45.000 $[36]

La data de 5 septembrie 2010, autoritățile britanice de la punctul de control la intrarea în tunelul Folkestone din departamentul Kent au găsit în autoturismul unui cetățean român, stabilit în Anglia, 145 de monede Koson din aur, 12 monede romane și trei monede bizantine din aur care erau puse în urmărire prin Interpol, cetățeanul român se deplasa către o casă de licitații din Osnabrueck, Germania pentru a efectua tranzacții ilegale cu bunuri sustrase din siturile românești. Inculpatul mai este cercetat pentru exportul ilegal al două scuturi din siturile arheologice protejate din România. [37]

Odată cu aprofundarea cercetărilor cu privire la circumstanțele în care au fost sustrase aceste artefacte. Cu ocazia investigațiilor efectuate asupra unui inculpat din Cluj, au fost identificate, între alte artefacte oferite spre vânzare, fragmente de scut, ce au fost predate de inculpat muzeului din Cluj, împreună cu cca 4000 de artefacte colecționate de braconierii siturilor arheologice, pentru valorificarea ilegală pe piața internațională a antichităților. [36]

Figura 15 Cele două scuturi care încă nu au fost repatriate [37]

Astfel dacă se observă cele 4 scuturi dacice prezentate anterior, se poate observa că restaurarea făcută în anul 1954 de către C. Daicoviciu este greșită, scutul restaurat are atât elementele unui scut cu bour cât și piciorul unui grifon (Figura x). Singurul mod de restaurare a acestui obiect îl reprezintă restaurarea digitală, datorită faptului că această tablă este foarte subțire și lipită cu un lipici de suport.

Figura 16. Evidențierea problemei scutul restaurat în 1954 de către C. Daicoviu

Pozele din Figura 16 au fost făcute în primăvara anului 2012, atunci când scutul a fost digitizat cu ajutorul scanerul VIUScan din cadrul laboratorului de măsurări și scanare 3D al Universității Tehnice din Cluj-Napoca. Acest scanner este portabil iar scanarea s-a realizat în cadrul Muzeului de Istorie Națională a Transilvaniei sub atenta supraveghere a muzeografilor Răzvan Mateescu și Paul Pupeză.

Așadar complexitatea acestei restaurări este una foarte ridicată, restaurarea digitală a acestui scut necesită utilizarea cunoștințelor din diferite domenii precum:

scanarea 3D cu laser,

proiectarea asistată de calculator tehnică

modelarea 3D cu ajutorul softurilor artistice, pentru a remodela elemente lipsă

Iar pentru a valorifica această reconstituire sunt necesare cunoștințe din următoarele domenii:

Realitate virtuală, pentru a optimiza și prezenta modelul 3D în diferite medii virtuale

Realitate augmentată, pentru a include acest model 3D într-un ghid audio și vizual prin intermediul muzeul, oferind astfel vizitatorilor posibilitatea de a vedea reconstituirea 3D utilizând tabletele și telefoanele mobile personale

Realizarea unei replici reală a scutului utilizând tehnici de prelucrare aditive (imprimare 3D) sau reductive (prelucrare CAM)

Dezvoltarea unei metodologii de optimizare a modelelor 3D obținute cu ajutorul scanerelor 3D

Această optimizare a modelelor 3D permite introducerea acestor modele 3D în diferite aplicații de realitate virtuală și realitate augmentată. Modelul 3D trebuie optimizat pentru a putea fi creată o replică fizică a acestuia utilizând fie un proces aditiv fie unul reductiv.

În cadrul tezei voi dezvolta o metodologie de optimizare a modelelor 3D care au rezultat în urma unor scanări laser. Variantele de optimizare a modelului 3D luate în considerare sunt atât cele disponibile în aplicații CAD dedicate, precum CATIA, Geomagic sau Meshlab, dar vor fi analizate și programele de reducere a modelor 3D realizate cu ajutorul softurilor de programare, precum MATLAB Această metodologie va avea și o etapă de împărțire a obiectului scanat, în această etapă scanarea este descompusă în componente (în cazul ansamblurilor) sau în părți componente (de exemplu părțile originale și cele reconstituite).

Pentru a avea o acuratețe cât mai mare a scanării, scanarea a fost segmentată în 17 cuburi cu latura de 100 de mm, astfel scanerul VIUscan oferă cea mai mare rezoluție a suprafeței scanate. Segmentarea este ilustrată în Figura 17, zonele încadrate cu roșul reprezintă zonele de interes pentru restaurarea scutului cu bour de la Piatra Roșie, iar zonele cu verde reprezintă potențialele zone care făceau parte din scutul cu grifon.

Figura 17. (a) Segmentarea scutului în cuburi cu latura de 100mm, (b) – etapele de scanare a zonei 1-10 începând cu poziționarea țintelor, scanarea cu laser, suprafața rezultată și textura acestuia

Elementele de pe margine nu au fost scanate integral, pentru că acestea nu prezintă detalii, fierul fiind foarte erodat în aceste zone, dar pentru zona 1-10 detaliile scutului cu bour au fost foarte bine achiziționate de scanerul 3D cu laser, după cum se poate vedea în Figura 17 b.

Scanarea a fost realizată în primăvara anului 2012 sub îndrumarea lui Călin Neamțu din cadrul Universității Tehnice din Cluj-Napoca de către mine și colegii mei de doctorat care au teme de cercetare tot din domeniul arheologiei digitale, Badiu Ionuț (Restaurarea vaselor ceramice utilizând tehnici CAD/CAM) și Buna Zsolt Levente (Elaborarea unor metodologii de validare a patrimoniului cultural în format digital)

În primăvara anului 2012, lucram pentru realizarea disertației “Reconstituirea unui atelier de fierărie dacic”. În total au fost scanate și restaurate digital în jur de 30 de obiecte din fier în cadrul acestei teme de cercetare.

În urma scanării complete a celor 17 segmente a rezultat un fișier ce are următoarele caracteristici:

Numărul vertexilor este de 9.674.670

Numărul triunghiurilor este de 17.928.940

Dimensiunea fișierul în format CATIA Part are 1.036.976 KB

Zona scanată se poate încadra elipsă de 655 mm x 606 mm

Zona în care este încadrat scutul cu bour (împreună cu decorul acestuia) se poate încadra într-un cerc cu diametrul de 310 mm

Optimizarea acestui model 3D este necesară pentru a putea integra reconstituirea acestui model în aplicații de realitate virtuală/augmentată, de asemenea pentru a restaura acest artefact fizic utilizând tehnici aditive sau reductive.

Realizarea mediilor virtuale

Pe baza cercetărilor efectuate pentru realizarea disertației cu titlul “Reconstituirea unui atelier de fierărie dacic” am realizat împreună cu Călin Neamțu și alți colegi o metodologie de optimizare a modelelor 3D și introducerea acestora în diferite medii virtuale.

Articolul intitulat “ Using virtual reality to teach history” a fost prezentat în cadrul conferinței ICVL (International Conference on Virtual Learning) 2012 care a avut loc între 2-3 noiembrie 2012 la Universitatea Transilvania din Brașov.Metodologia de lucru prezentată în cadrul acestei conferințe implică crearea unei aplicații de realitate virtuală găzduită pe internet. Datorită acestui fapt modelele 3D nu trebuie să aibă o dimensiune foarte mare în MB.

Figura. 18 Metodologia necesară pentru dezvoltarea aplicației de realitate virtuală [38]

Într-un mediul virtual mai complex, cum ar fi reconstrucția atelierului de fierărie dacic, trebuie să fie adăugate unele caracteristici suplimentare, precum un peisaj care ar ajuta atelierului să se îmbine mai bine cu mediul virtual, de exemplu un peisaj forestier. Scopul principal al acestui mediu virtual este de a oferi informații utilizatorului, atunci când acesta dorește să le primească. Aplicația are create diferite interacțiuni utilizând un buton “Teach Me” iar de aici se pot accesa diferite elemente precum, animații, link-uri, fișiere în format video/audio, prezentări Power Point.

Figura 19. Mediile virtuale interactive prezentate în cadrul conferinței ICVL 2012 [38]

În cadrul cercetării pe durata studiilor de doctorat vreau sa dezvolt medii virtuale compatibile cu sistemul Oculus Rift [39] pentru a crea medii virtuale cu imersie totală.

Realizarea mediilor de realitate augmentate

În 26 septembrie 2013, am prezentat articolul “Digitized and optimized artefacts and the management of 3D content on mobile devices” în cadrul conferinței VAMCT 2013 din Delphi, Grecia.

Metodologia de optimizare a modelelor 3D obținute cu ajutorul tehnicilor de scanare 3D și integrarea acestora în medii de realitate augmentată, prezentată în cadrul acestei conferințe este ilustrată în Figura 20 a iar echipamentele utilizate sunt prezentate în Figura 20 b.

Figura 20. (a) Metodologia de optimizare a modelelor 3D obținute prin scanare 3D și implementarea lor în medii de realitate augmentată, (b) – echipamentele utilizate pentru scanare 3D

Aplicația de realitate augmentă este prezentată în Figura de mai jos, în total au fost introduse 12 modele 3D, această aplicație utilizează poză ca și markere digitale pentru a suprapune modelele 3D peste anumite elemente din lumea reală (Figura 21).

Figura 21 Aplicația de realitate augmentată prezentată în cadrul Conferinței VAMCT 2013, Delphi, Grecia

În cadrul cercetării pe durata studiilor de doctorat vreau sa medii de realitate augmentată avansate, ce vor include animații și ce vor permite utilizarea modelor CAD ale artefactelor ca și markere, aceste modele fiind obținute tot cu ajutorul scanării laser și a procesării utilizând softuri CAD.

Realizarea unei replici reală a scutului utilizând tehnici de prelucrare aditive (imprimare 3D) sau reductive (prelucrare CAM)

În cadrul Universității Tehnice din Cluj-Napoca există atât imprimante 3D cât și echipamente CNC. Acest obiectiv se poate realiza cu ajutorul specialiștilor UTCN care lucrează în aceste domenii.

Documentația aferentă domeniului ales

Cu toate că arheologia virtuală reprezintă un concept nou, care s-a dezvoltat în ultimii ani datorită dezvoltării din domeniul graficii asistate de calculator și a tehnicilor de scanare 3D, acest domeniul are o documentație foarte bogată, atât în domeniul mediilor virtuale/augmentate cât și în domeniul metrologiei și a prelucrării CNC.

Baza electronică de jurnale, ScienceDirect conține un număr foarte mare de articole legate de arheologie digitală cele mai importante sunt:

Jurnal Elsevier indexat ISI, Journal of Archaeological Science (ISSN:0305-4403) [40] factor impact 1.8 (Figura 22).

Figura 22. Jurnal Elsevier – Journal of Archaeological Science [40]

Acest jurnal este axat pe aplicarea tehnicilor științifice și a metodologiilor utilizate în arheologie.

Jurnal Elsevier indexat ISI, Journal of Cultural Heritage (ISSN:1296-2074) [41] factor impact 1.2 (Figura 23).

Figura 23. Jurnal Elsevier – Journal Cultural Heritage [41]

Acest jurnal multidisciplinar axat pe conservarea obiectelor de patrimoniu și pe sensibilizarea publicului larg. Jurnalul se concentrează pe o metodologie nouă specifică domeniului de conservare a patrimoniului cultural.

Jurnal Elsevier indexat ISI, Digital Applications in Archaeology and Cultural Heritage (ISSN:2212-0548) [42] (Figura 24).

Figura 24. Jurnal Elsevier – Digital Applications in Archaeology and Cultural Heritage [42]

Jurnalul pentru aplicații în Arheologie și Patrimoniu Cultural (DAACH) este un jurnal online, în care oamenii de știință pot publica modele digitale 3D ale site-urilor arheologice, monumentelor sau artefactelor din întreaga lume însoțite de articole academice asociate.

Revista își propune să păstreze modelele patrimoniul cultural digital în format electronic pentru a oferi acces comunității științifice pentru a facilita dezbaterea academică. Acest jurnal oferă posibilitatea cercetătorilor să publice modele 3D online care permit utilizatorilor să le exploreze în voie. Acest jurnal va oferi accesul către toate modelele 3D, nu doar către fișiere în format, text, randări 2D sau video-uri. De asemenea toate modele 3D trebuie să fie însoțite de metadate, documentație, precum și un articol în care se prezintă istoria acestuia, starea sa de conservare și modul în care a fost realizat modelul 3D.

Jurnal Elsevier indexat ISI, Computer & Education (ISSN:0360-1315) [43] factor impact 2.7 (Figura 25)

Figura 25. Jurnal Elsevier – Computer & Education [43]

Acest jurnal conține lucrări axate pe cunoaștere, învățământ , dezvoltarea sistemelor de formare, grafică, simulări, proiectare asistată de calculator și de utilizare a realității virtuale într-un context educațional.

Jurnal Elsevier indexat ISI, International Journal of Human-Computer Studies (ISSN 1071-5819) [44] factor impact de 1.4 (Figura 26)

Figura 26 Jurnal Elsevier – International Journal of Human-Computer-Studies

Jurnal Springer – Virtual Reality (ISSN:1359-4338) [45] – factor impact 0.3 (Figura 26)

Figura 27. Jurnal Springer – Virtual Reality [45]

Jurnal Springer – Machine Vision and Applications (ISSN:0932-8092) [46] factor impact 1.1 (Figura 17)

Figura 28. Jurnal Springer – Machine Vision and Applications [46]

Analiza proiectelor și a temelor de cercetare similare

Proiectul Amarna

Amarna (cunoscut sub numele de el-Amarna sau Tell el-Amarna) este situl arheologic a capitalei construite de faraonul Akhenaten în anul 1353 î.Hr. [47]

În primăvara anului 2008 și 2009, cercetătorii de la Universitatea din Arkansas, Centrul pentru Tehnologii Avansate Spațiale (Katie Simon și Christopher Goodmaster) s-au alăturat misiunii arheologice de la Amarna (proiect condus de Barry Kemp din cadrul Institutului de cercetare arheologică McDonald) aducând cu ei un scanner laser 3D Konica Minolta VIVID 9i [48].

Împreună aceștia au lucrat la proiectul de digitizare a invetarului din Amarna. (Figura 18).

Figura 29. Logo-ul proiectului Amarna [30]

Scanerul Konica Minolta VIVID 9i (Figura 19) este unul dintre cele mai avansate scanere din linia VIVID. Acest scanner combină sistemul de scanare cu laser cu cel de fotogrametrie, rezultând un sistem extrem de precis de digitizare (până la 50 µm) [49].

Figura 30. Scannerul VIVID 9i din cadrul Universității din Arkansas [50]

Prezentarea metodologia utilizate în cadrul acestui proiect, este prezentată pe site-ul Universității din Arkansas, pe pagina proiectului Amarna [51].

În timp ce laserul se deplasează pe suprafața obiectului, se colectează o serie de coordonate x, y și z a punctelor (nor de puncte) iar acestea sunt transferate în timp real pe un calculator, ele pot fi vizualizate în spațiul digital în 3D. Acest scanner are integrat un aparat de fotografiat digital care înregistrează imagini color în timpul procesul de scanare. Astfel geometria spațiului tridimensional al artefactului scanat este definit în coordonate x, y și z iar texturarea acestuia se realizează utilizându-se imaginile color achiziționate.

Pentru a scana un artefact complet, trebuie făcute mai multe scanări din diferite părți. Pentru a facilita acest lucru scannerul VIVID 9i vine împreună cu un suport de susținere a artefactelor scanate care se poate roti precis cu câte 60 de grade între fiecare scanare. De asemenea scanări suplimentare pentru a colecta datele aferente zonelor de sus și de jos a artefactelor sunt necesare pentru a reîntregii virtual artefactul.

După ce artefactul a fost scanat integral, datele achiziționate de scanner au fost importat în softul PolyWorks pentru a fi îmbinate într-o singură suprafață. Alte operații de procesare sunt necesare pentru a elimina datele inutile și pentru a curăța norii de puncte. Suprafața creată în acest soft conține informații referitoare doar la geometria artefactului.

Pentru a obține o reprezentare exactă a culorii artefactelor, este esențial ca obiectul să fie iluminat uniform, astfel încât să nu existe umbre sau schimbări ale intensității culorii atunci când obiectul se rotește. În cazurile în care au existat neconcordanțe de culoare continuă, aceste date au fost importate softul Inus pentru a ajusta RGB-ul (Figura 20).

Figura 31. Sistemul utilizat pentru achiziția geometriei și a texturii [52]

După ce modelul 3D este reconstituit și texturat acesta este convertit în diferite formate precum: VRML, 3D PDF și OBJ. Două rezoluții diferite au fost salvate pentru fiecare artefact pentru a permite utilizarea acestora pe platforme diferite.

În total au fost descoperite în jur de 24.000 de artefacte din 1979 până în 2014, iar scopul celor implicați în proiect e acela a digitiza întregul inventar de obiecte pentru a le face disponibile online tuturor celor interesați.

Un număr de 40 de artefacte au fost digitizate (Figura 21) în 2011 utilizându-se scannerul VIVID 9i, toate aceste modele 3D împreună cu metadatele aferente au fost integrate în baza de data Europeana.

Figura 32. Vizualizarea modelor 3D digitizate în cadrul proiectului Amarna [53]

Proiectul de digitizare Archaic Heraion

Proiectul este condus de Philip Sapirstein, profesor de istorie din cadrul Universității Nabraska-Lincoln împreună cu Universitatea din Pennsylvania, scopul acestuia este de a reconstitui și a digitiza rămășițele arhitecturale din sanctuarul grecesc Mon Repos, din Corfu. Cu toate că săpăturile din timpul campaniei din 1914 și din 1960 au recuperat sute de fragmente arhitectonice și mii de alte obiecte din sanctuar, mare majoritate a acestora nu au fost publicate și nu sunt accesibile publicului.

Acest proiect este unul dintre primele studii de cercetare în domeniul arheologic, bazat în întregime pe documentare 3D (Figura 22). Inventarul complet de 550 de fragmente arhitectonice inventariate în muzeul din Corfu au fost digitizate în toamna anului 2010. Iar între 2010 și 2011 aceste modele au fost procesate și publicate online.

Figura 33. Proiectul de digitizare a muzeului de la Corfu [54]

Metodologia utilizată pentru digitizarea artefactelor este prezentată pe site-ul proiectului [55]. Pentru digitizarea acestor artefacte a fost utilizat scannerul VIUscan, același tip de scanner care se află în laboratorul de măsurări din cadrul Universității Tehnice din Cluj-Napoca. Avantajul principal al acestui scanner îl reprezintă portabilitatea sa. În total cele 554 de artefacte aflate în inventarul muzeului din Corfu au fost scanate în 35 de zile.

Scanerul portabil VIUscan este capabil să producă o rețea poligonală fațetată cu muchii de până la 0.1 mm. În practică această rezoluție produce atât de multă informație încât calculatorul utilizat în timpul scanării, în cazul acestui proiect un laptop nu poate procesa în timp util înregistrarea tuturor măsurătorilor. Cele mai multe obiecte din cadrul acestui proiect au fost scanate la rezoluții apropiate de 1 mm, variind între 0.5 și 2 mm. Astfel scanarea a progresat mult mai rapid, iar rezoluția este destul de bună pentru a înregistra în detaliu caracteristicile esențiale ale obiectelor scanate în cadrul acestui proiect, care au între 10 și 80 de cm.

Acest scanner 3D este echipat și cu un aparat de fotografiat care înregistrează simultan culorile suprafeței scanate. Aceste informații sunt stocate separat ca și o imagine 2D denumită “textură”, iar modul de poziționare a acesteia pe geometria artefactului se realiză cu ajutorul unui sistem de stocare a coordonatelor.

Rezoluția acestei camere foto variază, dar în cele mai bune condiții ea poate înregistra până la 10 probe pe mm. Obiectele de la Mon Repos au fost scanate cu o rezoluție ce variază între 4 și 8 probe pe mm, ceea ce înseamnă că detaliul fotografic este de aproximativ 5 ori mai mare decât geometria modelului [56].

Toate cele 554 de artefacte pot fi vizualizate pe site-ul proiectul (Figura 23), sistemul de vizualizare a modelelor 3D permite de asemenea măsurarea modelelor 3D, astfel încât vizitatorii să își facă o părere referitor la dimensiunea acestor artefacte, unele artefacte au 80 de cm.

Figura 34. Vizualizarea modelelor 3D digitizate în cadrul proiectului [57]

Proiectul 3D – COFORM

Acest proiect are ca scop creșterea capacității de digitizare a artefactelor tangibile ale patrimoniului cultural din întreaga lume. Consorțiul 3D – COFORM (Figura 24) reunește 19 parteneri, în special parteneri de bază ai proiectului EPOCH (European Network of Excellence în Open Cultural Heritage) [58] pentru a forma o echipă puternică.

Figura 35. Proiectul 3D COFORM [59]

EPOCH este o rețea care unește aproximativ o sută de instituții culturale europene care și-au unit eforturile pentru a îmbunătăți calitatea și eficiența utilizării tehnologiilor de informație și comunicație în domeniul Patrimoniului Cultural. Membrii acestei rețele include, departamente universitare, centre de cercetare, instituții de patrimoniu, muzee și agenții naționale de patrimoniu.

Printre partenerii proiectului 3D COFORM se regăsesc muzee importante din Europa, precum Muzeul Victoria și Albert, Muzeul din Luvru și Muzeul din Florența. Aceste instituții au intenția declarată de a dezvolta capacitatea de digitizare 3D și de integrare a acestor obiecte pe platforma Europeana.

Proiectul abordează aspecte precum, scanarea 3D, procesarea scanărilor, semantica de formă, proprietățile materialelor, metadate aferente artefactelor și elementele aferente provenienței acestora.

Patrimoniul Muzeului Victoria și Albert și Muzeul din Florența. Modelele digitizate ale Muzeului Victoria și Albert sunt prezentate în Figura 25.

Figura 36. Vizualizarea modelelor digitizate ale Muzeului Victoria și Albert din cadrul proiectului 3D – COFORM [60]

Stadiul actual al metodologiilor de optimizare a modelelor 3D

Optimizarea modelelor 3D, în special a celor obținute în urma unui proces de scanare 3D reprezintă un proces necesar pentru a putea introduce modelul 3D in diferite medii de realitate virtuală, realitate augmentată sau pentru procesare utilizând tehnici CAM sau de printare 3D.

Odată cu creșterea numărului de scannere 3D și cu utilizarea lor tot mai frecventă au crescut de asemenea și numărul de algoritmi de reconstrucție și de optimizare a norului de puncte. Cu toate acestea mulți cercetători, în special cei care lucrează pe partea de programare nu au acces la facilități de scanare sau modele poligonale dense.

Metodologiile dezvoltate în cadrul Universității din Stanford

Cercetătorii din cadrul Universității din Stanford a creat o bază de dată cu modele 3D pentru a veni în sprijinul acestor cercetători, această bază de date conține de asemenea și algoritmii de optimizare a modelelor 3D [61].

Primele digitizări din această bază de date au fost realizate cu scanerul Cyberware 3030 prezentat în Figura de mai jos în partea din stânga, cu excepția statuetei Lucy, care a fost scanată cu scanerul pentru statuete mari Stanford, proiectat de Digital Michelangelo Project. Ambele scanere utilizează metoda triangulației iar procesarea norilor de puncte a fost realizată cu softul scanerului Cyberware. Singurele modele care nu au fost procesate cu acest soft sunt statuetele Happy Buddha și Dragonul, acestea au fost procesate utilizându-se algoritmul de analiză a spațiului realizat de Brian Curless [62].

Figura 37. Scanerul Cyber Ware 3030 (stânga) și scanerul pentru statuete mari Stanford (dreapta) [63]

Prezentarea modelelor 3D obținute prin scanare cu laser din baza de date a laboratorului de grafică asistată de calculator din cadrul Universității Stanford este prezentată în Tabelul 2. Toate aceste fișiere pot fi descărcate accesând site-ul http://www-graphics.stanford.edu/data/3Dscanrep/

Primele scanărilor realizate în cadrul Universității Stanford au fost procesate cu ajutorul unui algoritm ICP modificat, care este prezentat în lucrarea “Zippered Polygon Meshes from Range Images”, din 1994 din cadrul conferinței SIGGRAPH 1994 [64]. Acest articol este prezentat pe site-ul Universității din Stanford la sectiunea papers a site-ului http://www-graphics.stanford.edu/papers/zipper/. Modelele 3D scanate și prezentate în acest articol sunt foarte detaliate, acestea sunt prezentate în Figura de mai jos.

Figura 38 Modele 3D scanate și procesate utilizând algoritmul Zipper, statueta din stânga este formată din 360.000 de poligoane iar receptorul din dreapta din aproximativ 160.000 de poligoane [64]

Al doilea algoritm dezvoltat în cadrul acestei Universități are denumirea de „volumetric merging”, acesta a fost prezentat în anul 1996 în cadrul Conferinței SIGGRAPH din 1996 [65]. Acest algoritm a fost utilizat pentru a îmbina diferite scanări, rezultatul acestuia este prezentat în Figura de mai jos pe modelul 3D al unei statuete scanate a unui dragon.

Figura 39 Algoritmul de îmbinare prezentat în articolul “A Volumetric Method for Building Complex Models from Range Images” [65]

Modelele 3D scanate în cadrul laboratorului de scanare 3D al Universității Stanford sunt prezentate în Tabelul de mai jos, împreună cu informații adiționale pentru fiecare model.

Tabel 2 Analiza modelelor 3D din baza de date a Universității Stanford

Cercetarea în domeniul optimizării modelelor 3D reprezintă un domeniu de interes, această optimizare reprezintă un proces critic prin care modelele 3D generate cu ajutorul unor scanere 3D pot să fie implementate în diferite aplicații de realitate virtuală/augmentată.

Metoda adaptivă de simplificare a modelelor 3D

Metoda adaptivă de simplificare pentru modelele generate din nori de puncte elaborată de Zhiwen Yu, Hau-San Wong, Hong Peng și Qianli Ma și prezentată în jurnalul Computer-Aided Design [79]. Metodologia de simplificare din cadrul articolului “ASM: An adaptive simplification method for 3D point-based models” analizează eficiența celor mai des utilizate metode de simplificare și anume: a) înlăturarea vertexilor, b) aglomerarea vertexilor, c) contracția geometriei și d) simularea particulelor.

Figura 40. a) înlăturarea vertexilor (vertex removal) și b) aglomerarea vertexilor (vertex clustering) [79]

Figura 41. c) Contracția (Contraction) și simularea particulelor (Particle simulation) [79]

Tabelul de mai jos enumeră proprietățile diferitelor metode de simplificare. Cu toate acestea cele mai multe dintre aceste metode nu sunt concepute pentru suprafețe realizate din nori de puncte, iar în urma scanării cu laser majoritatea modelelor 3D sunt obținute din nori de puncte [79].

Tabel 3 Eficiența utilizării diferitelor metode standard de simplificare a norilor de puncte

Metoda ASM propune selectarea probelor din arborele ierarhic iterativ al norului de puncte bazat pe o serie de criterii de simplificare, până la obținerea numărului necesar de eșantioane. În final, se introduce utilizează o aglomerare locală pentru a conserva caracteristicile geometrice ale suprafeței inițiale. Autorii acestei lucrări au introdus de termenul de “sample error”(eroarea eșantionului) pentru a evalua eroarea introdusă în procesul de aglomerare [79].

Primul pas este acela de realizare al arborelui ierarhic. Acest arbore este construit și organizat utilizând parametrul k, acest algoritm împreuna cu ilustrarea modului de funcționare sunt prezentate în Figura de mai jos.

Figura 42. Algoritmul de construire al arborelui ierarhic al modelelor 3D formate din nori de puncte [79]

Autorii acestui articol au realizat trei criterii de finalizare a procesului de construire al arborelui ierarhic.

Primul criteriul denumit “Cardinality based criterion” (Criteriul cardinal), finalizează procesul de construire al arborelui atunci când |Ni| dintr-un nod Ni este mai mic decât pragul ∈ (N).

Al doilea criteriu este denumit “Radius based criterion” (Criteriul razei). Algoritmul este încheiat atunci când raza Ri al clusterului de noduri Ni este mai mic decât pragul ∈ (N) (unde Ri este egal cu distanța maximă dintre puncte și față de centrul nodului)

Ultimul criteriu denumit „Surface variance based criterion”(Criteriul influențat de variația suprafeței) este încheiat utilizând următoarea ecuație (Figura 32).

Figura 43. Ecuația criteriului influențat de variația suprafeței [79]

Rezultatele utilizării acestui algoritm se pot observa în Figura 33, pe modelul 3D scanat a unui șold (Figura 33).

Figura 44. Efectele criteriilor de simplificare asupra modelului 3D al unui șold scanat [79]

Pentru a evalua efectul criteriilor de simplificare, autorii au comparat rezultatele obținute. Modelul 3D inițial are 530.169 de puncte, geometria acestuia fiind foarte densă iar modelele 3D simplificate au în jur de 3000 de puncte doar. Săgețile din Figura 33 evidențiază diferența de curbură medie a unei regiuni. Criteriul de variație a suprafeței păstrează această curbură cel mai bine [79].

Modelul 3D optimizat are o calitate ridicată a suprafeței iar valorile MEV(Maximum Error Value) reprezentând valoarea maximă a erorii și AEV(Average Error Value) reprezentând valoarea medie a erorii au valorile minime. Acest lucru se datorează faptului că acest algoritm utilizează mai puține puncte pentru a reprezenta zonele cu o variație mai mică și mai multe puncte pentru a reprezenta zonele cu o variație mai mare [79].

Metoda adaptivă ASM a fost programată astfel încât să permită o mai bună distribuție a punctelor în zonele cu o variație mai mare. Iar această metodă permite păstrarea caracteristicilor geometrice ale suprafeței inițiale.

Optimizare și estimare a norilor de puncte cu caracteristici ascuțite

Această metodă a fost elaborată de Yutao Wang, Hsi-Yung Feng, Félix-Étienne Delorme, Serafettin Engin, și prezentată în articolul “An adaptive normal estimation method for scanned point clouds with sharp features” a fost publicat în Jurnalul Elsevier Computer-Aided Design în 2013 [80].

Problema studiată în acest articol este modul de estimare a vectorului normal fiecărui suprafeței utilizând fiecare punct, fără a schimba poziția punctelor. Problema principală este aceea de a estima normalele fără a introduce erori datorate procesului de scanare (scan noise). Atunci când suprafața scanată conține caracteristici ascuțite, acestea fiind foarte des întâlnite în special în cadrul pieselor mecanice, estimarea normalei devine un proces greu de estimat.

Tehnicile obișnuite de compensare a erorilor datorate procesului de scanare denumit „scan noise”, netezesc de asemenea suprafața acest proces având un efect drastic asupra zonelor ascuțite, aceste normale rezultate nu sunt evaluate cu exactitate în jurul trăsăturilor piesei scanate, ceea ce are un impact negativ. Aceste tehnici de netezire sunt prezentate în Figura 34 b. Dacă normalele din jurul suprafețelor ascuțite pot fi estimate cu precizie, caracteristicile acestora vor fi bine conservate bine iar suprafața reconstruită va reprezenta corect geometria obiectului fizic (Figura 34 c).

Figura 45 a) zona scanată b) efectele utilizării metodelor care nu estimează normalele suprafețelor c) rezultatele utilizării metodei propuse de autori [80]

Metoda propusă estimează normala într-un punct P prin crearea unui plan local. Studiul inițial de creare a unu plan local a fost realizat și publicat în articolul “Surface Reconstruction from Unorganized Points” în anul 1992 [81].

Autorii au analizat diferiți algoritmi de estimare a normalelor, algoritmi realizați de diferiți cercetători și publicați în diferite jurnale, rezultatele sunt prezentate în Figura 35.

Figura 46 Rezultatele diferiților algoritmi de estimare a normalelor suprafețelor din cadrul articolului “An adaptive normal estimation method for scanned point clouds with sharp features” [80]

Comparativ cu metodele de estimare neiterative, metoda propusă necesită mai mult timp de procesare. Componenta care necesită cel mai mult timp în metoda propusă de autori este aceea de a evalua coeficientul caracteristicilor fiecărui punct. Cu toate acestea timpul adițional de procesare produce o suprafață care se pretează mai bine pentru post-procesare[80].

În mod similar cu metodele existente de estimare a normalelor, metoda propusă produce zone cu caracteristici zimțate ale linilor. Timpul de procesare pentru modelul 3D al angrenajului care este format din 459.994 de puncte este de 230 de secunde, conform tabelului prezentat în articol. Autorii au testat algoritmul pe diferite seturi de nori de puncte, aceștia sunt prezentați în lucrare [80].

Tabel 4 Timpul de procesare a diferitelor seturi de nori de puncte [80]

Stadiul actual de valorificare a patrimoniului cultural

Valorificarea patrimoniului cultural utilizând realitatea virtuală

Realitatea virtuală (expresie provenită din engleză, de la virtual reality sau VR) reprezintă medii artificiale create pe calculator, care oferă o simulare a realității, în ultimii ani aceste tehnologii au evoluat atât de mult încât utilizatorul poate avea impresia de imersiune (prezență fizică în mediul virtual) aproape de cea reală.

Articolul “From 3D Reconstruction to Virtual Reality: A complete methodology for digital archaeological exhibition” publicat în 2010 în jurnalul Elsevier – Journal of Cultural Heritage prezintă metodologia necesară implementării reconstituirilor 3D în diferite medii virtuale [82].

Figura 47. Metodologia realizării mediilor virtuale utilizând reconstituiri 3D [82]

Autorii acestui articol au realizat și un sistem de realitate virtuală portabil pe care l-au denumit „Virtual Transportable Museum” (Figura 37). Costurile pentru realizarea acestuia sunt în jurul sumei de 15.000 € [82].

Figura 48 Modele 3D reconstituite și sistemul de realitate virtuală portabil [82]

Valorificarea patrimoniului cultural utilizând realitatea augmentată

Realitatea augmentată (expresie provenită din engleză, Augmented reality sau AR) reprezintă un sistem ce permite interacționarea cu diferite elemente suprapuse mediului real. De obicei pentru a vizualiza aceste elemente utilizatorul are nevoie de o camera web, un dispozitiv mobil cu camera (tableta sau telefon) sau cu ajutorul unor ochelari speciali. Așadar modul de vizualizare a lumii reale este mediat de către un dispozitiv care permite suprapunerea diferitelor elemente peste lumea reală.

La data de 19 ianuarie 2014 vizitatorii Muzeului National din Bavaria au avut acces la un tur interactiv ce utilizează realitatea augmentă pentru a construi o punte de legătura între piesele istorice exponate și vizitatorii muzeului (Figura 38) [83].

Figura 49 Turul interactive realizat de Metaio pentru Muzeul National din Bavaria [83]

CHESS (Cultural Heritage Experiences through Socio-personal Interactions&Storytelling) este un proiect co-finanțat de Comisia Europeană, iar acest proiect are ca scop integrarea cercetării interdisciplinare în personalizare, adaptare, interacționare, realitate virtuală și realitate augmentată pentru a veni în sprijinul științelor muzeale, cognitive, de învățare. Obiectivul principal al acestui proiect este de cercetare, implementare și evaluare a unor povești interactive personalizate care să permită vizitatorilor să experimenteze un conținut cultural inedit (Figura 39) [84].

Figura 50 Prezentarea programului CHESS [84]

La data de 2 aprilie 2014, dna Máire Geoghegan-Quinn(Figura 40), comisarul european pentru cercetare, inovare și știință, a vizitat Muzeul Acropole din Athena și a experimentat sistemul de tur interactiv muzeal realizat în cadrul programului CHESS [85].

Figura 51. Vizita comisarului european pentru cercetare, inovare și știință la Muzeul Acropolis [85]

Valorificarea patrimoniului cultural utilizând tehnici CAM

Fabricația asistată de calculator (CAM, Computer Aided Design) reprezintă utilizarea unui soft pentru a controla mașini-unelte, utilaje conexe în procesul de fabricație. Accesibilitatea tot mai mare pentru imprimante și scanere 3D are un impact foarte puternic asupra activității muzeale.

Muzeul Semitic din cadrul Universității Harvard (Figura 41) a utilizat imprimante și scanere 3D pentru a recrea un leu de ceramică, care a fost distrus în urmă cu 3000 de ani, atunci când asirienii au atacat orașul mesopotamian Nuzi [86].

Figura 52. Muzeul Semitic din cadrul Universității Harvard

În 4 decembrie 2012 a fost publicat un articol în Harvad Gazette în care a fost prezentat procesul de scanare și printare 3D a leului de ceramică deteriorat. Cercetătorii au început să recreeze statueta de 60 de cm lungime. Proiectul acesta va îmbina fragmentele statuii originale deținute de Muzeu cu elementele 3D realizate cu ajutorul unei imprimante 3D. Muzeul deține doar două fragmente, labele din față și o bucată mai mare a părții din spate, inclusiv cele 2 picioare. Înainte ca restaurarea să fie începută, firma Learning Sites a realizat modelul 3D al celor 2 piese existente pentru a conserva starea inițială a statuetei [87].

Conform muzeografului Adam Aja, în templul în care a fost descoperită statueta leului au mai fost găsite încă două statuete care reprezintă leii în picioare, muzeografii consideră ca în total ar fi fost 4 astfel de statuete, două care reprezintă leii în postura ridicată și două care reprezintă leii în poziția de repaus. [87]

Cele două statuete care reprezintă leii în picioare sunt deținute de către Muzeul de Artă al Universității Harvard iar cei doi lei care sunt în poziția de repaus sunt expuși în cadrul Muzeului Semitic din 1998.

În 2013 aceste statuete au fost excluse de pe lista exponatelor celor două muzee pentru a permite cercetătorilor să le restaureze. Ele vor fi expuse din nou atunci când lucrarea de restaurare va fi finalizată, probabil la sfârșitul anului 2014. În Figura de mai jos se pot vedea elementele originale și elementele restaurate cu ajutorul tehnicilor CAM. [87]

Figura 53 Restaurarea statuetei utilizând tehnici CAM [87]

Infrastructurii de cercetare necesară

Infrastructura de cercetare necesară temei de doctorat “Reconstituirea, validarea și valorificarea artefactelor istorice utilizând tehnici CAD/CAM” este foarte vastă și înglobează echipamente din diferite domenii, precum:

proiectare asistată de calculator (stații grafice pentru procesarea și reconstituirea digitală a artefactelor)

metrologiei (scanare 3D și alte echipamente de măsurare și achiziție a modelelor 3D);

realității virtuale (sisteme de proiecție, sisteme de realitate virtuală imersivă);

realitate augmentată (echipamente ce permit redarea mediilor de realitate augmentată);

fabricația asistată de calculator (mașini CNC, imprimante 3D);

Documentarea referitoare la soluțiile hardware

Analiza modului de funcționare a scanerelor 3D cu laser

În prezent pe piață există diferite dispozitive care pot fi numite scanere 3D (Figura 43). Orice echipament care măsoară lumea fizică utilizând lasere, lumini sau raze X și care generează nori de puncte sau suprafețe poligonale poate fi considerat un scanner 3D. Aceste echipamente pot fi divizate în diferite categorii de scanere, precum digitizatoare 3D, scanere cu lumină albă, computer tomografic, LIDAR și altele. Factorul de unire al tuturor acestor dispozitive îl reprezintă posibilitatea de a capta geometria obiectelor fizice cu sute de mii sau milioane de măsurători. În cazul digitizării patrimoniului cultural, există scanere 3D specializate, care permit achiziția texturii. Această achiziție reprezintă un factor important în crearea unor replici digitale fidele obiectelor reale.

Figura 54. Prezentarea diferitelor tipuri de scanere 3D [88]

Scanerele 3D se bazează pe diferite principii de imagistică, unele scannere 3D se pretează scanărilor de apropiere iar altele scanărilor de rază lungă (utilizate în special pentru a scana clădiri întregi).

În fiecare zi, mii de companii utilizează scanere 3D pentru a realiza următoarele obiective:

crearea modelor 3D CAD ale pieselor reale

îmbunătățirea produselor existente

verificarea calității diferitelor produse comparând piesele fabricate cu modelele CAD

scanarea clădirilor pentru a crea diferite aplicații

scanarea obiectelor și monumentelor pentru a le restaura/conserva

realizarea diferitelor proteze medicale

În domeniul digitizării obiectelor de patrimoniu, scanerele 3D care se pretează cel mai bine pentru acest domeniu se împart în 2 categorii în funcție de distanța de focalizare:

Scanere 3D cu rază scurtă de acțiune (distanța focală este mai mică de 1 metru)

Scanere 3D laser ce utilizează metoda triangulației

Această metodă utilizează fie o linie laser sau un laser punctiform, un senzor care preia lumina laserului care este reflectată de obiectul scanat și utilizând metoda triangulației, sistemul calculează distanța dintre obiect și scaner.

Această metodă este ilustrată în Figura 44, prezentată pe site-ul firmei RapidForm.

Figura 55. Ilustrarea metodei triangulație [89]

Distanța dintre sursa laserului și senzorul de captare a luminii laser se poate determina foarte precis, de asemenea și unghiul dintre laser și senzor. Unda laser reflectată de pe suprafața obiectului este captată de senzorul de lumină astfel se determină precis distanța dintre sursa laser și suprafața obiectului.

Scanere 3D laser ce utilizează lumină structurată

Scanerele cu lumină structurată utilizează de asemenea metoda triangulației, dar aceste sisteme proiectează o serie de modele liniare pe suprafața obiectului scanat. Astfel, examinând marginile fiecărei linii proiectate, sistemul calculează distanța de la scaner la suprafața obiectului. Ilustrarea modului de funcționare a scanerelor 3D cu lumină structurată este prezentat în Figura 45.

Figura 56. Ilustrarea metodei triangulației utilizând lumină structurată [90]

Avantajele și dezavantajele celor două tipuri de scanere 3D cu rază scurtă de acțiune.

Tabel 5 Avantajele și dezavantajele scanerelor 3D cu rază scurtă de acțiune [88]

Scanere 3D cu rază lungă de acțiune (distanța focală este mai mare de 2 metrii)

Scanere 3D cu laser pe bază de impulsuri

Aceste tipuri de scanere pe bazează pe conceptul vitezei luminii, această viteză este cunoscută foarte precis, astfel sistemul calculează distanța calculând cât timp este necesar pentru ca lumina laser să ajungă la obiect și este reflectată înapoi către senzor. Aceste scanere utilizează sisteme foarte precise ce pot măsura timpul în picosecunde. Prin rotirea laserului și a senzorului, scanerul poate scana până la 360 grade în jurul poziției sale. Modul de funcționare este ilustrat în Figura 46.

Figura 57. Ilustrarea modul de funcționare a scanerelor 3D pe bază de impulsuri laser [91]

Scanere 3D cu laser ce utilizează defazajul (Phase-shift)

Modul de funcționare a acestora este similar cu cel bazat pe impulsuri laser. Scanerul trimite impulsuri laser către obiectul scanat, dar de asemenea modulează puterea fasciculul laser și apoi sistemul compară faza laserului trimis și întors către senzor. Scanarea 3D utilizând acest tip de tehnologie este mult mai precisă. Ilustrarea modului de lucru este prezentată în Figura 47.

Figura 58. Ilustrarea modului de funcționare a scanerelor 3D ce utilizează defazajul [92]

Avantajele și dezavantajele celor două tipuri de scanere 3D cu rază lungă de acțiune.

Tabel 6 Avantajele și dezavantajele scanerelor 3D cu rază lungă de acțiune [88]

Analiza scanerelor 3D cu laser disponibile pe piață

În prezent există foarte mulți producători (Figura 48) care comercializează diferite scanare 3D. Cei mai mari producători sunt: Creaform, Surphaser, Faro, Leica Geosystems, Trimble, Steinbichler, NextEngine, Barcoding, Maptek, Topcon, 3D digital Corp, Shape Grabber. [93]

Figura 59. Producătorii principali de scanare 3D laser [93]

Există de asemenea pe piață și soluții de scanare 3D mult mai accesibile, precum David laser scanner. Această firmă a realizat un soft, ce permite crearea unui scaner 3D utilizând o cameră web și un laser line sau un video proiector. Această soluție oferă rezultate rapide, cu toate că precizia acestei digitizări nu este la fel de ridicată precum precizia scanărilor realizate cu echipamentele profesionale. Scanarea unei amprente utilizând acest sistem este prezentată în Figura 49.

Figura 60. Rezultatul digitizării utilizând soluția David Laser scanner [94]

Analiza echipamentelor utilizate în domeniul realității virtuale

Aceste echipamentele se împart în mai multe categorii:

Echipamente montate pe cap

Oculus Rift este un echipament de realitate virtuală produs de firma Oculus Vr Inc [95]. Creatorul acestui echipament a pornit acest proiect în 2012 cu ajutorul platformei KickStarter. Misiunea acestei platforme este de a ajuta aducerea proiectelor creative la viață prin finanțarea acestora de către diferiți donatori din toată lumea. La data de 3 martie 2014, platforma Kickstarter a primit peste 1 miliard de dolari în angajamente de la peste 5.7 milioane de donatori care au finanțat peste 135.000 de proiecte din diverse domenii precum: filme, muzică, spectacole, realizare de produse, etc. [96].

Unul dintre cele 135.000 de proiecte a fost și Oculus rift, care la data de 1 septembrie 2012 Oculus Rift a fost finanțat de 9.522 de persoane. In total au fost adunați 2.437.429 $, suma cu care a contribuit fiecare donator a fost între 10$ și 5000$. În schimbul donaților, producătorul acestui echipament ia recompensat pe donatori cu diferite obiecte promoționale, precum postere, tricouri, iar pentru cei care au donat peste 275$ au primit (până în noiembrie 2012) și un prototip al sistemului de realitate virtuală [97].

Figura 61. Donații pentru realizarea sistemului Oculus Rift prin cadrul platformei KickStarter [97]

Prototipul Oculus Rift a reprezentat un proiect foarte ambițios care se bucura de o popularitate foarte mare iar în 25 martie 2014 Facebook a achiziționat această firma, plătind 2 miliarde de $. Fondatorul firmei care a produs sistemul Oculus Rift era un tânăr de 19 ani care a decis să își încerce norocul pe platforma KickStarter pentru a dezvolta cel mai bun sistem de realitate virtuală montat pe cap. În 25 martie 2014, în vârstă de 21 de ani, Palmer Luckey (fondatorul Oculus) a spus că inițiat a fost sceptic, dar a fost convins mai târziu că parteneriatul cu compania lui Mark Zuckerberg (Facebook) iar permite să dezvolte sistemul de realitate virtuală mult mai repede, astfel acest produs va avea un impact mai mare atât in industria jocurilor cât și în multe alte domenii precum: medicină, inginerie, arheologie digitală, arhitectură, design interior, etc. [39].

Figura 62. În stânga este prezentat sistemul de realitate virtuală Oculus Rift, iar în dreapta este prezentat fondatorul Facebook utilizând acest sistem de realitate virtuală

Pe piață există și alte echipamente similare, dar Oculus Rift reprezintă cel mai stabil sistem de realitate virtuală montat pe cap care a reușit să rezolve problemele legate de imersiunea utilizatorului în mediu virtual. Sistemul realizează o vizualizare 3D stereoscopică, oferind și senzația de adâncime a mediului virtual. Spre deosebire de un televizor sau un monitor 3D acest lucru este realizat prin prezentarea imaginilor unice și paralele pentru fiecare ochi. În același mod percep ochii imagini din lumea reală, creând astfel o experiență mult mai naturală și confortabilă.

Sistemul oferă un câmp vizual de aproximativ 110°, cuprinzând mai mult decât câmpul vizual normal al unui om (Figura 52) [98] și cu mult mai mult decât poate să cuprindă un display precum un monitor sau un televizor 3D. Combinația dintre un câmp vizual mai larg, împreună cu sistemul de urmărire a poziției capului creează o experiență captivantă de vizualizare a unui mediu virtual.

Figura 63. Comparația câmpului vizual oferit de sistemul de realitate Oculus Rift față de câmpul vizual al unui om

Sisteme de realitate virtuală cu proiecții pe mai mulți pereți

În cazul acestor sisteme, mediul virtual este proiectat pe mai mulți pereți. EON Icube este un sistem ce oferă o imersiune completă a utilizatorilor prin intermediul unor ochelari ce oferă o viziune stereoscopică și un sistem ce conține între 3 și 6 pereți, imersiunea este completă atunci când sunt utilizați toți cei 6 pereți. Dezavantajul cel mai mare al acestui sistem îl reprezintă gabaritul foarte mare, în tehnologii precum Oculus rift, generarea mediului virtual este realizată de către un singur calculator, doar în zona activă a câmpului vizual al utilizatorului. În acest sistem întreg mediul virtual este proiectat pe pereți acestui sistemului iar utilizatorul se deplasează în interiorul său.

Figura 64 Prezentarea sistemul de realitate virtuală EON Icube [99]

Sunt necesare considerații suplimentare referitoare la spațiul alocat acestui sistem, după cum se poate observa în Figura 53, pentru a realiza proiecțiile din spate pe acești pereți ai sistemului de realitate virtuală este necesar un spațiu mult mai larg. Sistemul complet, cu 6 pereți necesită un spațiu cu înălțimea de 9 metri, de asemenea cu un platformă ridicată pentru a putea proiecta imaginea și dedesubt, în cazul sistemelor cu 3-4 pereți, proiectarea imaginii pe platforma pe care se deplasează utilizatorul se realizează de sus. Acest tip de sistem oferă o imersiune perfectă dar costurile de achiziție a echipamentelor și în special întreținerea acestora este foarte mare.

Sistemul utilizează un controler pentru a interacționa cu lumea virtuală, astfel ei pot să manipuleze cu ușurință diferite obiecte 3D în cadrul mediului virtual. Vizualizarea stereoscopică este completată de un sistem audio 3D integrat.

Echipamente de interacționare cu lumea virtuală

DG5-VHand Glove (Figura 54) este un dispozitiv inovator ce permite detectarea mișcărilor mâinii. Aceasta permite măsurarea cu precizie a mișcărilor degetelor incorporând 9 axe ( 3 axe pentru accelerometru, 3 axe giroscopice și 3 axe magnetometrice). Designul inovator permite utilizatorilor să îndepărteze toți senzorii și circuitul electronic al acesteia, astfel încât mănușa poate fi curățata fără probleme. Mănușa poate fi alimentată direct de la USB sau se poate utiliza bateria internă ce permite o utilizare de 6 ore continuă [100].

Figura 65. Mânușa DG5-VHand utilizată pentru a interacționa cu mediul virtual [100]

SpacePilot pro (Figura 55) utilizează un sistem cu 6 grade de libertate (6DoF, 6 Degrees of Freedom) și acesta este conceput special pentru a manipula conținutul digital. Se pot utiliza diferite mișcări precum, cele de împingere, de tragere, de răsucire sau de înclinare a acestui controler pentru a avea acces la diferite comenzi precum, zoom, deplasare, rotație, etc. [101].

Figura 66 Prezentarea echipamentului SpacePilot Pro [101]

În prezent există o gamă foarte largă de produse disponibile pentru a interacționa cu mediul virtual, inclusiv dispozitive haptice. Termenul haptic provine din limba greacă și face referința la simțul atingerii sau al contactului. Sistemele care permit deplasarea în mediile de realitate virtuală în mod pasiv, nu solicită un efort fizic, natural și realist din partea utilizatorului. În acest caz folosirii unui sistem haptic al sistemului de locomoție utilizatorul poate fi deplasat de către sistem în mod independent, poate coordona un mecanism de control al deplasării sau poate efectua deplasări în realitate pentru a-și modifica poziția în mediul virtual. [102]

Analiza echipamentelor utilizate în domeniul realității augmentate

Realitatea augmentată (expresie provenită din engleză, Augmented reality sau AR) reprezintă un sistem ce permite interacționarea cu diferite elemente suprapuse mediului real. De obicei pentru a vizualiza aceste elemente utilizatorul are nevoie de o camera web, un dispozitiv mobil cu camera (tableta sau telefon) sau cu ajutorul unor ochelari speciali. Așadar modul de vizualizare a lumii reale este mediat de către un dispozitiv care permite suprapunerea diferitelor elemente peste lumea reală.

Echipamente ce utilizează o cameră (video/web) și un display (laptop, monitor, proiector) (Figura 56).

Figura 67. În stânga este prezentat un sistem ce utilizează o cameră web și un monitor, iar în dreapta este prezentat un sistem ce utilizează o camera video și un proiector [103, 104].

Echipamente ce utilizează camera video a dispozitivelor mobile (telefoane inteligente și tablete) (Figura 57)

Figura 68. Echipamente mobile utilizate pentru a vizualiza aplicații de realitate augmentată [105, 106]

Ochelari care permit realizarea mediilor de realitate augmentată (Figura 58)

Figura 69. Prezentarea modului de funcționare Epson T-200 și Google Glass [107, 108]

Analiza echipamente CAM utilizate în arheologia digitală

Datele obținute în urma scanării cu laser pot fi folosite pentru a crea replici cu ajutorul echipamentelor CAM (Computer Aided Manufacturing) Aceste echipamente se încadrează în două categorii principale în funcție de tipul procesului:

Procese aditive

În cazul proceselor aditive, replica este confecționată din straturi succesive de pulbere de metal, plastic, etc. Acest proces poartă numele de sinterizare selectivă cu laser. Imaginea prezentată în Figura 59, prezintă un craniu ce a fost realizat utilizând această tehnică [109]. Craniul restaurat este al regelui Richard al III-lea, în ciuda importanței sale istorice, biserica în care trupul său a fost îngropat a fost distrusă iar Oamenii de știință din cadrul Universității din Leicester au lansat un efort de a redescoperi sit-ul în care a fost înmormântat Richard al III-lea și apoi au identificat rămășitele utilizând referințe istorice și teste ADN.

Figura 70. Procese aditive de realizare a replicilor [109] [110]

Procese reductive

În cazul proceselor reductive se utilizează mașini CNC, iar modelul 3D este frezat utilizându-se un set de date 3D. Astfel se pot face replici naturale utilizându-se diferite materiale. În figura 60 este prezentat procesul reductiv de realizare a unei sculpturi medievale. Aceasta datează din 1340 și se află în inventarul Muzeului Național din Liverpool.

Figura 71. Prelucrarea pe CNC a unei sculpture medieval [110]

Documentarea referitoare la soluțiile software

Analiza soluțiilor software pentru procesarea scanărilor 3D

Fiecare producător al echipamentelor de scanare 3D oferă și un soft cu ajutorul căruia se poate observa scanarea în timp real și se poate interveni asupra norului de puncte scanat pentru a procesa scanarea. Scanerul VIUScan [111] din cadrul Laboratorului de măsurări și scanare 3D din Cadrul Universității Tehnice din Cluj-Napoca este însoțit de softul VXelements [112]. VXelements este format din următoarele trei module: VXscan, VXprobe și Vxshot, aceste trei module oferă o foarte mare versabilitate pentru a procesa datele achiziționate.

Figura 72. Prezentarea softului VXelements [113]

Scanerul Kreon Zephyr [114] utilizează softul Polygonia [115]. Polygonia este un soft ușor de utilizat ce oferă posibilitatea filtrării, umplerea găurilor și de asemenea permite utilizatorului să definească cu precizie toți parametrii de scanare.

Figura 73. Prezentarea softului Polygonia [114, 115]

Există de asemenea și soluții software premium care pot fi utilizate pentru procesarea scanărilor 3D, cele mai importante sunt: CATIA și Geomagic studio.

CATIA (Computer Aided Three Dimensional Interactive Application) este un soft CAD/CAM/CAE dezvoltat de compania franceză Dassault Systèmes și comercializat în întreaga lume de IBM [116].

Datorită dezvoltării tehnologiilor de scanare 3D, au fost implementate în CATIA următoarele modulele: “Digitized Shape Editor”, “Quick Surface Reconstruction” și “Shape Sculptor”, pentru a exista o sinergie cât mai bună între scanerele 3D și CATIA.

Figura 74. Prezentarea softului CATIA [117]

Geomagic conține un set de instrumente complet pentru a transforma datele 3D scanate în suprafețe de înaltă precizie. Acest soft încorporează instrumente automate care permit utilizatorilor să producă modele de calitate într-un timp foarte scurt.

Figura 75. Prezentarea softului Geomagic Studio [118, 119]

Meshlab este un soft pentru procesarea datelor care rezulta în urma scanării cu laser. Acesta este un soft gratuit și open-source, aflat sub cerința GPL (General Public License). Acesta este un soft foarte des utilizat în domeniul arheologiei digitale pentru a procesare scanările 3D [120].

Figura 76. Prezentarea softului MeshLab [120]

MATLAB este un limbaj de nivel înalt care permite procesarea, vizualizarea și programarea diferitelor elementelor printre care și nori de puncte obținuți în urma proceselor de scanare. Folosind MATLAB se pot analiza date, dezvolta algoritmi, crea modele și aplicații. Limbajul, instrumentele și funcțiile predefinite permite explorarea diferitelor soluții și abordări mult mai rapid decât limbaje de programare tradiționale precum C/C++ sau Java [121].

Figura 77. Prezentarea softului MATLAB utilizat pentru procesarea norilor de puncte [121, 122]

CloudCompare este un soft de procesare a norilor de puncte. Acesta a fost inițial conceput pentru a efectua comparații între doi nori de puncte (cum sunt cele obținute cu ajutorului unui scanner laser). Softul utilizează o structură de tip octree [123], aceasta este o structură de tip părinte-copil în care fiecare nod are exact opt copii. Aceste structuri sunt folosite pentru a partiționa un spațiu tridimensional. Datorită structurii de tip octree pot fi prelucrați nori de puncte uriași (până la 120 de milioane de puncte) [124].

Figura 78. Prezentarea softului CloudCompare [124, 125]

Analiza soluțiilor software CAD

CATIA (Computer Aided Three Dimensional Interactive Application) prin intermediul modului “Generative Shape Design” permite modelarea rapidă a formelor complexe. Acest modul oferă un set mare de instrumente pentru crearea și editarea modelelor 3D, trecerea din acest modul către modulele utilizate pentru procesarea datelor achiziționate de scanere 3D se face cu ușurință.

Figura 79. Prezentarea modulului Generative Shape Design – CATIA

3ds Max este dezvoltat de către firma Autodesk și reprezintă un soft puternic de modelare / animație și simulare. 3ds Max oferă instrumente eficiente, fluxuri de lucru simplificate pentru a ajuta la creștere productivității în cazul modelelor complexe, de înaltă rezoluție [126].

Figura 80. Prezentarea softului 3ds Max [126]

Mudbox este un soft utilizat pentru a realiza sculpturi 3D. Acest soft este dezvoltat de către Autodesk și permite realizarea sculpturilor 3D de înaltă rezoluție digitală și creare de texturilor [127].

Mudbox este analog, sculpturii reale în lut punând la dispoziție sculptorului uneltele și materialele digitale necesare realizării oricăruit tip de sculptură.

Figura 81. Prezentarea softului Mudbox [127]

Blender este un program gratuit și open-source utilizat pentru a modela 3D, acest soft este utilizat pentru a crea efecte vizuale, animații, modele 3D, aplicații 3D interactive. Modulurile principale include: Modelarea 3D, procesare UV, texturare, simulare fluide, simulare particule, sculptura 3D, editare video [128]. Acesta este un program foarte complex ce necesită foarte multe ore de studiu chiar și după ce sunt înțelese elemente de bază, acest lucru se datorează complexității și a gamei foarte variate de module pe care le inglobează. Blender a fost îmbunătățit constant și a avut parte de rescrieri substanțiale ale codului inițial. Acest soft are o gamă largă de opțiuni comparabile cu cele comerciale, dar are și multe zone în care este depășit de competitori, precum ar fi lipsa revizualizării fonturilor, lipsa modelării pe bază de NGon. [129]

Figura 82. Prezentarea softului Blender [128]

Analiza soluțiilor software CAM

CATIA este un pachet software ce îmbină CAD și CAM. Modul de lucru “Machining” înglobează diferite aspecte ale fabricației asistate de calculator. Cu ajutorul acestui soft se pot simula diferite procese de fabricației iar la final se poate genera codul CNC.

Figura 83. Prezentare modul de lucru Machining CATIA [130]

PowerMill este un soft dezvoltat de firma Delcam acesta are o istorie de peste 40 de ani, permite prelucrări multi-axe, oferă o viteză de calcul foarte bună și permite editarea traiectoriilor.

Figura 84. Prezentarea softului PowerMILL [131]

Analiza soluțiilor softuri pentru realizarea mediilor de realitate virtuală

EON Studio este dezvoltat de către firma EON. EON studio permite realizarea mediilor de realitate virtuală imersivă și interactivă. Acesta permite importarea a peste 18 formate de modele 3D și utilizează peste 100 de noduri și 100 de funcții pentru a dezvolta foarte rapid diferite aplicații de realitate virtuală. Dezavantajul acestui soft îl reprezintă prețul ridicat, cu toate acestea softul poate fi descărcat și utilizat gratuit 30 de zile.

Figura 85. Prezentarea softului EON studio [132]

3DVIA Studio Pro este un mediu interactiv de creație care a fost conceput special pentru a procesa fișiere mari de date CAD și pentru a le utiliza în diferite simulări, jocuri sau aplicații de instruire virtuală. Acest soft a fost deschis publicului gratuit în varianta sa Beta în perioada: martie 2010 – ianuarie 2014. [133]

Figura 86. Prezentarea softului 3DVIA Studio Pro [133]

Unity este un engine de realizare a aplicațiilor 3D. Acesta este utilizat în special în industria jocurilor PC pentru a realiza diferite aplicații ce pot fi integrate în browserele de internet, pe platforme desktop, pe console dar și pe dispozitive mobile. Prețul acestuia este foarte avantajos fiind de 1500$ / tipul de platformă sau se poate opta pentru un abonament lunar de 75$/lună. Dezavantajul principal apare atunci când utilizatorul vrea să dezvolte aplicații ce vor rula atât pe Windows cât și pe iOS și Android, fiind necesare 3 licențe diferite. [134]

Figura 87. Prezentarea softului Unity [135]

CRYENGINE 3 este o soluție software extrem de avansată ce permite realizarea mediilor virtuale fotorealistice. Dezavantajul principal al acestui sistem este faptul că necesită foarte multe resurse, așadar aplicațiile nu pot fi implementate pe echipamente mobile (telefoane inteligente și tablete) și de asemenea nu pot fi încărcate utilizând un browser de internet. Acest soft este utilizat pentru a crea filme, simulări de înaltă calitate, jocuri și aplicații interactive. Acest soft are un preț de doar 10 euro/luna de asemenea producătorul nu impune taxe speciale în cazul în care utilizatorul dorește să comercializeze aplicația realizată. [136]

Figura 88. Prezentarea softului Cryengine 3 [137]

UNREALENGINE 4 este un soft ce permite realizarea mediilor virtuale interactive. Scopul producătorului, firma EPIC este acela de a pune la îndemâna tuturor celor interesați un sistem complet împreună cu codul sursă al programului dezvoltat în C++ . Prețul acestui soft este de 19$/luna și 5% din veniturile brute rezultate din vânzarea aplicației [138].

Figura 89. Prezentare UnrealEngine 4 [139]

Analiza soluțiilor software pentru realizarea mediilor de realitate augmentată

METAIO

ARToolkit

Infrastructura de cercetare disponibilă

Soluții hardware disponibile în cadrul Universității Tehnice din Cluj-Napoca

Soluții software disponibile în cadrul Universității Tehnice din Cluj-Napoca

Scanarea artefactelor din Muzeul Național de Istorie a Transilvaniei

În cadrul lucrării de disertație susținută în anul 2012 “Reconstituirea unui atelier de fierărie dacic” am dezvoltat o metodologie de restaurare pentru artefactele din fier care s-au păstrat bine și la care au fost necesare puține operații de restaurare digitală. De asemenea am creat spații de realitate virtuală cu ajutorul softurilor 3dvia și EON creator care poate fi accesat cu ajutorul unui browser de internet. În cadrul acestei disertații am avut acces la artefacte din inventarul Muzeului de I

Probleme identificate în cadrul domeniului de cercetare

Concluzii

Bibliografie

1. What do industrial engineers do? [cited 2014 April 29]; Available from: http://mime.oregonstate.edu/academics/undergrad/ie/job-descrip.

2. Computer-aided design. [cited 2014 April 30]; Available from: http://en.wikipedia.org/wiki/Computer-aided_design.

3. Computer-aided manufacturing. [cited 2014 April 30]; Available from: http://en.wikipedia.org/wiki/Computer-aided_manufacturing.

4. Hemingway, J., An Illustrated Chronicle of the Castle and Barony of Dudley 1070 – 1757 2006. 180.

5. Tur virtual Dudley. [cited 2014 April 27].

6. Popovici, D.M., O incursiune în medii virtuale 3D. 2007.

7. Sellers, W.I. and A.T. Chamberlain, Ultrasonic Cave Mapping. Journal of Archaeological Science, 1998. 25(9): p. 867-873.

8. Digital Agenda for Europe. [cited 2014 April 29]; Available from: http://ec.europa.eu/digital-agenda/en/digitisation-digital-preservation].

9. Dunhuang manuscript digitisation. [cited 2014 April 29]; Available from: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Dunhuang_manuscript_digitisation.jpg.

10. Archive book scanner. [cited 2014 April 29]; Available from: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Internet_Archive_book_scanner_1.jpg.

11. VIUscan handheld 3D scanner. [cited 2014 April 29]; Available from: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/26/VIUscan_handheld_3D_scanner_in_use.jpg.

12. Goscan 3D scanner. [cited 2014 April 29]; Available from: http://www.goscan3d.com/sites/default/files/assets/galleries/product-photo/heriatge_preservation_3d_scanning_statue.jpg.

13. Letter regarding the creation of a virtual European library. [cited 2014 April 30]; Available from: http://ec.europa.eu/information_society/activities/digital_libraries/doc/letter_1/index_en.htm.

14. Europeana.eu. [cited 2014 April 29]; Available from: http://ro.wikipedia.org/wiki/Europeana.

15. Fonduri Norvegiene pentru digitizare. [cited 2014 May 10]; Available from: http://www.fonduri-patrimoniu.ro/proiecte-mari_doc_33_cerere-de-proiecte-mari_pg_0.htm.

16. Files provided from Romania. [cited 2014 May 10]; Available from: http://www.europeana.eu/portal/search.html?query=*%3A*&rows=24&qf=COUNTRY%3Aromania.

17. Instituțiile din România care au contribuit la Europeana. [cited 2014 May 10]; Available from: http://www.europeana.eu/portal/search.html?query=*%3A*&rows=24&qf=COUNTRY%3Aromania.

18. Raport Europeana. [cited 2014 May 10]; Available from: http://pro.europeana.eu:9580/documents/858566/99cea5ba-46ce-4037-a913-a9c81080079b.

19. Vizitatori Europeana. [cited 2014 May 10]; Available from: http://www.worthofweb.com/website-value/europeana.eu.

20. Institutul de arheologie digitală – Arkansas. [cited 2014 May 10]; Available from: http://www.cast.uark.edu/home/research/cultural-heritage/institute-for-digital-archaeology.html.

21. Centrul de științe interdisciplinare de artă, arhitectură și arheologie – UC. [cited 2014 May 10]; Available from: http://culturalheritage.calit2.net/cisa3/img/CISA3_Newsletter_December2012_Final.pdf.

22. Laboratorul de arheologie digitală Texas. [cited 2014 May 10]; Available from: https://www.ischool.utexas.edu/about/labs/digital_archaeology_lab.

23. Accesul la Internet in America. [cited 2014 May 10]; Available from: http://www.census.gov/prod/2013pubs/p20-569.pdf.

24. Localizarea vizitatorilor Europeana. [cited 2014 May 10]; Available from: http://www.alexa.com/siteinfo/europeana.eu.

25. Europeana search. [cited 2014 April 30]; Available from: http://www.europeana.eu/portal/search.html?query=*%3A*&rows=24&qf=TYPE%3A3D.

26. Europeana filter by language of description. [cited 2014 April 30]; Available from: http://www.europeana.eu/portal/search.html?query=*%3A*&rows=24&qf=TYPE%3A3D&qf=LANGUAGE%3Aen.

27. Bronze Adze on Europeana. [cited 2014 April 30]; Available from: http://www.europeana.eu/portal/record/2020708/53E8D851012F7725FBAD92F11981F711CD500055.html?start=30&query=*%3A*&startPage=25&qf=TYPE%3A3D&qf=LANGUAGE%3Aen&rows=24.

28. Bronze Adze on Archaeology data service. [cited 2014 April 30]; Available from: http://archaeologydataservice.ac.uk/archives/view/amarna_leap_2011/downloads.cfm?obj=yes&obj_id=38538&.

29. Dalta de bronz PDF 3D. [cited 2014 May 5]; Available from: http://archaeologydataservice.ac.uk/catalogue/adsdata/arch-1077-1/dissemination/pdf/38538/38538.pdf.

30. Proiectul Amarna. [cited 2014 May 6]; Available from: http://www.amarnaproject.com/index.shtml.

31. Adobe Reader PDF 3D. [cited 2014 May 20]; Available from: http://get.adobe.com/reader/.

32. Gelu Florea, L.S., Observatii cu privire la scutul de la Piatra Rosie. 1996: Ephemeria Napocensis 47-61.

33. Cetatea de la piatra Rosie. [cited 2014 May 31]; Available from: http://www.piatra-rosie.ro/images/stories/piatra2.jpg.

34. Comoara dacilor de la Piatra Rosie. [cited 2014 May 31]; Available from: http://adevaruldespredaci.ro/comoara-dacilor-de-la-piatra-rosie-2/.

35. Zidul fortificatiei de la Piatra Rosie. [cited 2014 May 31]; Available from: http://www.piatra-rosie.ro/images/stories/colt_resize.jpg.

36. Cele 2 scuturi repatriate in 2011. [cited 2014 May 31]; Available from: http://www.capodopere2019.ro/umbo-de-scuturi-de-parad-dacice.html.

37. Articol repatrierea scuturilor. [cited 2014 May 31]; Available from: http://www.monitorulcj.ro/actualitate/26524-un-clujean-arestat-preventiv-pentru-export-ilegal-al-unor-tezaure-sustrase-din-situl-de-la-sarmizegetusa#sthash.WlRJFRxS.dpbs.

38. Calin Neamtu, R.C., Razvan Mateescu, Rares Ghinea, Filip Daniel, the 7th INTERNATIONAL CONFERENCE ON VIRTUAL LEARNING, MODELS. Proceedings of ICVL 2012, 2012: p. 301-310.

39. Facebook achizitioneaza sistemul de VR Oculus Rift. [cited 2014 May 25]; Available from: http://www.gamespot.com/articles/oculus-creator-explains-why-facebook-buyout-makes-sense/1100-6418544/.

40. Jurnal Elsevier – JoAS. [cited 2014 May 5]; Available from: http://www.journals.elsevier.com/journal-of-archaeological-science/.

41. Jurnal Elsevier – JoCH. [cited 2014 May 5]; Available from: http://www.journals.elsevier.com/journal-of-cultural-heritage/.

42. Jurnal Elsevier – DAACH [cited 2014 May 5]; Available from: http://www.journals.elsevier.com/digital-applications-in-archaeology-and-cultural-heritage/.

43. Jurnal Elsevier – C&E. [cited 2014 May 5]; Available from: http://www.journals.elsevier.com/computers-and-education/.

44. Jurnal Elsevier IJoHCS. [cited 2014 May 17]; Available from: http://www.journals.elsevier.com/international-journal-of-human-computer-studies/.

45. Jurnal Springer – Virtual Reality. [cited 2014 May 5]; Available from: http://www.springer.com/computer/image+processing/journal/10055.

46. Jurnal Springer – MVaS. [cited 2014 May 5]; Available from: http://www.springer.com/computer/image+processing/journal/138.

47. Wikipedia Amarna. [cited 2014 May 6]; Available from: http://en.wikipedia.org/wiki/Amarna.

48. The Virtual Amarna Project. [cited 2014 May 6]; Available from: http://archaeologydataservice.ac.uk/archives/view/amarna_leap_2011/index.cfm.

49. Scanner 3D VIVID 9i. [cited 2014 May 6]; Available from: http://www.3dscanco.com/products/3d-scanners/3d-laser-scanners/konica-minolta/.

50. VIVID 9i Universitatea din Arkansas [cited 2014 May 6]; Available from: http://gmv.cast.uark.edu/wp-content/uploads/2013/03/KM_setup8.jpg.

51. Metodologie digitizare. Available from: http://amarna.cast.uark.edu/howwedidit.html.

52. Textura RGB Amarni Project. [cited 2014 May 6]; Available from: http://amarna.cast.uark.edu/images/scanning1.png.

53. Vizualizarea modelelor 3D Amarna. [cited 2014 May 6]; Available from: http://amarna.cast.uark.edu/.

54. Digitizare Corfu. [cited 2014 May 6]; Available from: http://sites.museum.upenn.edu/monrepos/evidence/methods.html.

55. Metodologie digitizare Corfu. [cited 2014 May 6]; Available from: http://sites.museum.upenn.edu/monrepos/evidence/methods.html.

56. Vizualizarea modelului 3D scanat – Corfu. [cited 2014 May 7].

57. Vizualizarea modelelor 3D Corfu. [cited 2014 May 6]; Available from: http://sites.museum.upenn.edu/monrepos/evidence/evidence.html.

58. Site EPOCH. [cited 2014 May 7]; Available from: http://www.epoch-net.org/.

59. Proiectul 3D COFORM. [cited 2014 May 07]; Available from: http://www.3d-coform.eu/.

60. Vizualizarea modelelor 3D COFORM. [cited 2014 May 7]; Available from: http://www.3dcoform.eu/x3domCatalogue/.

61. Modele 3D – Stanford University. [cited 2014 May 17]; Available from: http://www-graphics.stanford.edu/data/3Dscanrep/.

62. Brian Curless space analize [cited 2014 May 16]; Available from: http://www-graphics.stanford.edu/papers/spacetime/.

63. Scanerul 3D CyberWare 3030. [cited 2014 May 16]; Available from: http://cyberware.com/products/scanners/ms.html.

64. Greg Turk, M.L., Zippered Polygon Meshes from Range Images. Computer Graphics (SIGGRAPH 1994 Proceedings), 1994: p. 311-318.

65. Brian Curless, M.L., A Volumetric Method for Building Complex Models from Range Images. Computer Graphics (SIGGRAPH 1996 Proceedings), 1996.

66. Stanford – Bunny. [cited 2014 May 16]; Available from: http://www-graphics.stanford.edu/data/3Dscanrep/stanford-bunny-cebal-ssh.jpg.

67. Georgia Tech – Bunny 3D model. [cited 2014 May 17]; Available from: http://www.cc.gatech.edu/projects/large_models/bunny.html.

68. Stanford – Happy Buddha. [cited 2014 May 16]; Available from: https://graphics.stanford.edu/papers/curless_thesis/happy.jpg.

69. Georgia Tech – Happy Buddha 3D model. [cited 2014 May 17]; Available from: http://www.cc.gatech.edu/projects/large_models/happy.html.

70. Stanford – Dragon. [cited 2014 May 17]; Available from: http://www-graphics.stanford.edu/data/3Dscanrep/dragon.jpg.

71. Georgia Tech – Dragon 3D model. [cited 2014 May 17]; Available from: http://www.cc.gatech.edu/projects/large_models/dragon.html.

72. Stanford – Armadillo. [cited 2014 May 17]; Available from: http://www-graphics.stanford.edu/data/3Dscanrep/armadillo.jpg.

73. Venkat Krishnamurthy, M.L., Fitting Smooth Surfaces to Dense Polygon Meshes. Computer Graphics (SIGGRAPH 1996 Proceedings), 1996.

74. Stanford – Lucy. [cited 2014 May 17]; Available from: http://www-graphics.stanford.edu/data/3Dscanrep/lucy-vray_28_mil_poly_hdri_gi.jpg.

75. Stanford – Asian Dragon. [cited 2014 May 17]; Available from: http://www-graphics.stanford.edu/data/3Dscanrep/xyzrgb/dragon.jpg.

76. Stanford – Vellum manuscript. [cited 2014 May 17]; Available from: http://www-graphics.stanford.edu/data/3Dscanrep/xyzrgb/manuscript.jpg.

77. Andrew Gardner, C.T., Tim Hawkins, Paul Debevec, Linear Light Source Reflectometry Computer Graphics (SIGGRAPH 2003 Proceedings), 2003.

78. Stanford – Thai Statue. [cited 2014 May 17]; Available from: http://www-graphics.stanford.edu/data/3Dscanrep/xyzrgb/statue.jpg.

79. Yu, Z., et al., ASM: An adaptive simplification method for 3D point-based models. Computer-Aided Design, 2010. 42(7): p. 598-612.

80. Wang, Y., et al., An adaptive normal estimation method for scanned point clouds with sharp features. Computer-Aided Design, 2013. 45(11): p. 1333-1348.

81. Hoppe Hugues, D.T., Duchamp Tom, McDonald John, Werner Stuetzle, Surface Reconstruction from Unorganized Points. Computer Graphics (SIGGRAPH 1992 Proceedings), 1992.

82. Bruno, F., et al., From 3D reconstruction to virtual reality: A complete methodology for digital archaeological exhibition. Journal of Cultural Heritage, 2010. 11(1): p. 42-49.

83. Metaio – aplicatie muzeu. [cited 2014 May 18]; Available from: http://www.metaio.com/press/press-release/2014/dld-conference-and-augmented-reality-experts-at-metaio-present-interactive-museum-tour-in-munich/.

84. Proiectul – CHESS. [cited 2014 May 18]; Available from: http://www.chessexperience.eu/v2/.

85. Comisar European pentru cercetare, inovare si stiinta – Muzeul Acropolis. [cited 2014 May 19]; Available from: http://www.chessexperience.eu/v2/news/162-european-commissioner-for-research-experiences-chess-at-the-acropolis-museum,-02-04-2014.html.

86. Restaurare CAM. [cited 2014 May 18]; Available from: http://mw2013.museumsandtheweb.com/paper/please-feel-the-museum-the-emergence-of-3d-printing-and-scanning/.

87. Statueta restaurată la Harvard. [cited 2014 May 18]; Available from: http://news.harvard.edu/gazette/story/2012/12/an-ancient-statue-re-created/.

88. Diferite tipuri de scanere 3D. [cited 2014 May 10]; Available from: http://www.rapidform.com/media/2011/04/3dscanners.png.

89. Metoda triangulației. [cited 2014 May 10]; Available from: http://www.rapidform.com/media/2011/10/01.jpg.

90. Scanare 3D laser – lumină structurată. [cited 2014 May 10]; Available from: http://www.rapidform.com/media/2011/10/02.jpg.

91. Scanare 3D laser – impulsuri laser. [cited 2014 May 11]; Available from: http://www.rapidform.com/media/2011/10/03.jpg.

92. Phase shift 3D scanners. [cited 2014 May 11]; Available from: http://www.rapidform.com/media/2011/10/04.jpg.

93. Top 12 producători scanere 3D. [cited 2014 May 11]; Available from: http://www.technavio.com/blog/top-12-3d-scanner-manufacturers.

94. David laser scanner. [cited 2014 May 11]; Available from: http://www.david-3d.com/.

95. Firma Oculus Vr Inc. [cited 2014 May 25]; Available from: http://www.oculusvr.com/.

96. Platforma Kickstarter – finatare. [cited 2014 May 25]; Available from: https://www.kickstarter.com/1billion?ref=promo&ref=PromoNewsletterMar0314.

97. Kickstarter Oculus Rift. [cited 2014 May 25]; Available from: https://www.kickstarter.com/projects/1523379957/oculus-rift-step-into-the-game.

98. Campul vizual al unui om. [cited 2014 May 25]; Available from: http://hsimed.gtri.gatech.edu/images/1472_figure_2.jpg.

99. Prezentare Eon Icube. [cited 2014 May 25]; Available from: http://www.eonreality.com/eon-icube-2/.

100. Manusa DG5-Vhand. [cited 2014 May 25]; Available from: http://www.vrealities.com/products/data-gloves/dg5-vhand-glove-3-0.

101. Prezentare Space Pilot Pro. [cited 2014 May 25]; Available from: http://www.3dconnexion.com/fileadmin/user_upload/manuals_docs/english_intl/3dx_featureguide_spacepilotpro_en_intl.pdf.

102. Stavar, A.C., Compensarea deplasării utilizatorului la navigarea în medii virtuale imersive prin sisteme haptice. 2011, Universitatea Transilvania din Brasov.

103. Live Augmented Reality-National Geographic. [cited 2014 May 25]; Available from: https://www.youtube.com/watch?v=D0ojxzS1fCw.

104. Augmented reality book. [cited 2014 May 25]; Available from: https://popartoys.com/.

105. Realitate Augmentata Museum ROM, Canada. [cited 2014 May 25]; Available from: http://culturegrabblog.files.wordpress.com/2012/09/ultimate-dinos-exhibit-images-0023.jpg.

106. Aplicatie de realitate augmentata in muzee. [cited 2014 May 25]; Available from: http://mw2013.museumsandtheweb.com/wp-content/uploads/2013/02/alexander.figure4.jpeg.jpg.

107. Ochelari AR – Epson. [cited 2014 May 25]; Available from: http://img.talkandroid.com/uploads/2014/01/Moverio_BT-200_Smart_Glasses_01.png.

108. Ochelari AR – Google. [cited 2014 May 25]; Available from: http://www.socialmediation.com/wp-content/uploads/2013/08/GoogleGlass.png.

109. Procese aditive. [cited 2014 May 25]; Available from: http://www.digitalclassicist.org/wip/wip2010-06al.pdf.

110. Printare 3D – Craniu. [cited 2014 May 25]; Available from: http://spectrum.ieee.org/tech-talk/biomedical/imaging/3d-printing-the-skull-of-king-richard-iii.

111. scaner 3D – VIUscan. [cited 2014 May 25]; Available from: http://www.metronom.com.au/3dlaser_scanner/viuscan.html.

112. VXElements. [cited 2014 May 25]; Available from: http://www.nosco.com.sg/vxelements.

113. VXelements. [cited 2014 May 26]; Available from: http://i1.ytimg.com/vi/Bmb5Z36FGNk/maxresdefault.jpg.

114. Kreon Zephyr. [cited 2014 May 25]; Available from: http://www.kreon.fr/zephyr/.

115. Polygonia. [cited 2014 May 25]; Available from: http://www.kreon3d.com/software/.

116. Prezentare Catia. [cited 2014 May 25]; Available from: http://en.wikipedia.org/wiki/CATIA.

117. Procesare Craniu – CATIA. [cited 2014 May 25]; Available from: https://c1.staticflickr.com/5/4102/4762465397_d0d295cab8_z.jpg.

118. Geomagic. [cited 2014 May 25]; Available from: http://www.ultimatesolutions-sa.com/upload/images/geomagic_logo-tagline.jpg.

119. Geomagic cultural heritage. [cited 2014 May 25]; Available from: http://farm5.staticflickr.com/4043/4531224150_706318941b_o.jpg.

120. Mesh lab. [cited 2014 May 25]; Available from: http://meshlab.sourceforge.net/.

121. MATLAB. [cited 2014 May 26]; Available from: http://www.mathworks.com/products/matlab/.

122. MATLAB point clouds. [cited 2014 May 26]; Available from: http://read.pudn.com/downloads140/sourcecode/graph/600857/MyCrust/Bunny__.jpg.

123. Definitie Octree. [cited 2014 May 26]; Available from: http://en.wikipedia.org/wiki/Octree.

124. CloudCompare. [cited 2014 May 26]; Available from: http://www.danielgm.net/cc/.

125. CloudCompare – Stanford Bunny. [cited 2014 May 26]; Available from: http://www.danielgm.net/cc/release/notes/20131020/bunny_slice_contour_extraction.jpg.

126. 3ds Max. [cited 2014 June 8]; Available from: http://www.autodesk.com/products/autodesk-3ds-max/overview.

127. Mudbox. [cited 2014 June 8]; Available from: http://www.autodesk.com/products/mudbox/overview.

128. Blender. [cited 2014 June 8]; Available from: http://en.wikipedia.org/wiki/Blender_(software).

129. Despre Blender. [cited 2014 June 8]; Available from: http://ro.wikipedia.org/wiki/Blender.

130. Catia CAM. [cited 2014 June 8]; Available from: http://www.camcoe.com/images/catmilstd.jpg.

131. PowerMill. [cited 2014 June 8]; Available from: http://www.baron.ind.br/en/noticias/powermill/.

132. EON studio. [cited 2014 June 8]; Available from: http://eonreality.i3dsoftware.com/wp-content/uploads/2013/04/ScreenHunter_01-Mar.-28-14.16.jpg.

133. 3DVIA Studio Pro. [cited 2014 June 8]; Available from: http://www.crescentinc.co.jp/product/studiopro/images/keyv.jpg.

134. Pret Unity. [cited 2014 June 8]; Available from: https://store.unity3d.com/products/pricing.

135. Muzeu Virtual realizat cu Unity. [cited 2014 June 8]; Available from: http://nwn.blogs.com/.a/6a00d8341bf74053ef0133f1f9dea2970b-500wi.

136. Prezentare Cryengine 3. [cited 2014 June 8]; Available from: http://www.crytek.com/cryengine/cryengine3/overview.

137. Mediu virtual fotorealistic Cryengine 3. [cited 2014 June 8]; Available from: http://media.moddb.com/images/downloads/1/36/35702/cryengine-3-sdk.jpg.

138. Pret Unreal Engine 4. [cited 2014 June 8]; Available from: https://www.unrealengine.com/blog/welcome-to-unreal-engine-4.

139. Captura Unreal engine 4. [cited 2014 June 8]; Available from: http://i0.wp.com/www.cgmeetup.net/home/wp-content/uploads/2014/03/Unreal-Engine-4-Tools-Demonstration-4.jpg?resize=960%2C540.