概要:兩位主持美國節(jié)目《失落的維京人》的考古學(xué)家決定用彩色3D掃描技術(shù)來決定一款頗具爭議的文物年代。
目標:實現(xiàn)一小時內(nèi)精確掃描如尼石刻,并將掃描數(shù)據(jù)制作成細節(jié)豐富飽滿的3D模型,以用于深度測量和如尼文石刻對比。
使用工具:Artec Eva & Space Spider
一百多年來,歷史學(xué)家和科學(xué)家一直就最早維京人何時來美洲、以及他們的足跡最西到達何處這兩個話題爭論不休。在這場討論中,肯辛頓如尼符石是關(guān)鍵的文物之一,該石塊重約202磅(92公斤),在1898年由一位明尼蘇達的農(nóng)夫發(fā)現(xiàn)。若該石塊上的斯堪的納維亞如尼文被證明為真跡,那它有可能*底改變我們對美國歷史的認識。
兩位考古學(xué)家Blue Nelson和Mike Arbuthnot在主持熱播電視節(jié)目《失落的美國維京人》期間,決定仔細觀察一番。
“如尼石符在1898年第一次被發(fā)現(xiàn)的時候,關(guān)于這些石刻是否長達650年,科學(xué)家們觀點不一,” Nelson說道。
一直以來,人們認為維京人曾穿越大西洋,約于1000年前一度定居在蘭塞奧茲牧草地的紐芬蘭海岸。但此地距離發(fā)現(xiàn)這塊糾纏著山楊樹根的如尼石刻的地方,也就是明尼蘇達肯辛頓地區(qū),又相隔了1800英里。所以維京人是否以及如何跋涉至這么遙遠的地方,又是一個新的問題。
如尼石刻的評論家認為是發(fā)現(xiàn)這塊石刻的明尼蘇達農(nóng)夫Olof Ohman自己將石符刻上,并填埋,希望以此欺騙世人,以假亂真。
如尼石刻由兩種不同石材構(gòu)成,一種是較硬的礦石硬砂巖,另一種是較軟的礦石白色方解石。Blue Nelson仔細觀察后的第一個反應(yīng)就是,因為這塊石塊正面朝下,浸在濕土中超過6個世紀,因此刻在軟質(zhì)方解石上的如尼文應(yīng)當比硬砂巖經(jīng)歷過更多的風(fēng)化作用。
但是只用一個放大鏡并不能給我們提供任何答案。他們還需要精確細致地測量石刻深度和形狀,以打消所有疑慮。于是,他們決定采用3D掃描。
3D掃描已在考古學(xué)領(lǐng)域歷經(jīng)考驗。我們不光可以對文物和上面的細節(jié)觀察得更深入更細致,而且所有特征都可以經(jīng)過數(shù)據(jù)捕獲,并制成動態(tài)的3D模型,考古學(xué)家還能分享這些文物的數(shù)字模型,存檔以備將來繼續(xù)研究,或者用多種材料進行3D打印,甚至還能打印文物的縮小版或放大版。
他們找到Laser Design的專家,請他們提供專業(yè)掃描服務(wù),而掃描設(shè)備正是手持式彩色3D掃描儀Artec Eva和Artec Space Spider??闲令D如尼符石過去也進行過3D掃描,但其細節(jié)程度遠不能和Artec掃描儀相媲美。Eva的點精度可高達0.1毫米,而Space Spider甚至能達到0.05毫米,令人驚嘆。
Laser Design的Kevin Shain協(xié)助了掃描工作,為Nelson和Arbuthnot提供了10分鐘的掃描快速培訓(xùn)。而10分鐘已經(jīng)足夠。僅需幾分鐘時間,他們就能像資深用戶一樣自如掃描了。
“Artec掃描儀是我培訓(xùn)過使用簡單的掃描儀,無論是什么水平的新手,都能迅速理解操作步驟和原理,” Shain說道。
“這太神奇了…”Nelson說道,“…完*不用接觸。”“這將會是肯辛頓如尼符石分辨率高的3D模型。”
整個掃描過程不到一小時就結(jié)束了。首先,先用Eva捕獲整個外觀和石刻的彩色細節(jié)。隨后,為確保細致的效果,再使用Space Spider對每個如尼符號進行掃描。即便Space Spider通常不用于小型物體,但如尼符石尺寸較大(30 × 16 × 6 inches (76 × 41 × 15 cm)),對手持式掃描儀來說*全不是問題,于是,搭配使用Eva,一小時內(nèi)就完成了所有數(shù)據(jù)捕獲。
“掃描儀捕獲的細節(jié)量簡直神奇,”Nelson看著預(yù)覽說道。
掃描數(shù)據(jù)的后期處理在Artec Studio中完成,最初的彩色效果同樣不到一小時就完成了。最終高分辨率模型制作共花費了四小時,額外三小時主要是確保3D模型無縫銜接,體現(xiàn)肯辛頓如尼符石。
用Laser Design 3D掃描專家Kevin Shain的話來描述后期處理:“只能留給如尼符石一天的時間,所以我必須快速準確地完成工作。掃描后,我把Eva的數(shù)據(jù)集對齊,去除異常值,最后進行了尖銳融合。接著,我再將數(shù)據(jù)與Space Spider的高分辨率數(shù)據(jù)整合起來。”
“Space Spider和Eva數(shù)據(jù)吻合。我完成了所有的全局對準,然后移除異常值,進行尖銳融合。最終就得到了肯辛頓如尼符石完整的高分辨率3D模型。”一收到模型,考古學(xué)家就對每個石符進行了斷面研究,將軟質(zhì)方解石上的符號和硬質(zhì)硬砂巖上的相同符號進行比較。
他們選擇了字面V。在方解石上,風(fēng)化作用非常明顯,使該字母看起來更像是字母U。而且,方解石面的石符比硬砂巖上的符號普遍要淺25%。
“25%大概就是130年風(fēng)化的結(jié)果,” Blue Nelson說道,懷疑這塊石頭并沒有面朝地面躺了650年。
但是Mike Arbuthnot有不同的想法,“你如何判斷什么樣的風(fēng)化程度是超過125年的呢?讓我們不妨假設(shè)這個故事是真的。”
于是,他們決定求同存異。盡管3D掃描儀幫助人們了解到了如尼符石之間的差異,但并沒有*底解決問題。他們還需要更多的證據(jù)。
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