3D技术为维也纳自然历史博物馆的古老化石注入新生命

维也纳自然历史博物馆的Viola Winkler正在用Artec Leo扫描巨鹿。Christina Rittmannsperger供图

在一万多年前的冰河时期，爱尔兰是一片被冻原覆盖的美丽土地，遍布着生命力顽强的耐寒植被，与现在的风景截然不同，这也是地质不停演化的见证。在这片冰天雪地中，生活着一种了不起的生物——巨鹿（Megaloceros giganteus），也被称为爱尔兰麋鹿。

巨鹿不同于今天的任何一种鹿，它是动物中的巨人，肩高约2米，鹿角超过3米。它巨大的身躯耸立在苔原稀疏的树叶之上，令人叹为观止，是冰河时期爱尔兰冰天雪地中顽强生命的化身。

在可怕的狂风中，在微弱苍白的阳光下，巨鹿面临着无数危险：气候恶劣，冰河时期还有狼和熊等捕食者。巨鹿为自己和幼崽的生存而战，不畏艰险，躲避掠食者，涉过冰冷的沼泽。

Sketchfab上的注释版巨鹿3D模型，由Artec Leo 扫描创建。博物馆供图

但即便是一头强壮的巨鹿，也无法逃脱最终残酷的命运。在冰河时期的爱尔兰，泥炭沼泽是一种常见的危险，这头巨鹿可能陷入了泥炭沼泽中。它健壮的身躯被泥炭淹没并留存了下来，千百年来默默地等待着被重新发现的那一刻。

从泥炭沼泽中重生

1860 年，鹿的遗骸从泥炭墓穴中出土，打破了这一沉寂。这具保存完好的鹿骨架就像一个时间胶囊，为人们了解冰河时期爱尔兰的生活和环境提供了宝贵资料。

巨鹿遗骸被发现后，随即踏上了旅程，最终在维也纳自然历史博物馆（NHMW）安家。一个半世纪后，如何在历史文物的宝库中，将这一雄伟生物的巨大骨骼保存并展示给世人成为了一项重要工作。

Sketchfab 上的注释版巨鹿3D模型，沿着巨鹿脊柱望向颈部。博物馆供图

然而，如何向大众展示这一史前奇迹，同时还要将其保存完好，面临着一系列挑战。要实现这种平衡，需要采用最新 3D 扫描技术，集科学精度、非接触、非破坏性于一身。

博物馆3D实验室操作员Viola Winkler说：“摄影测量法虽然不错，但对我们博物馆来说并不是最理想的选择。摄影测量法的拍照时间很久，且处理起来很慢，对我们而言都是不小的顾虑。我们正在寻找一种更准确、更高效，还能优化观众互动的解决方案。”

Viola Winkler用Artec Leo扫描巨鹿肋骨内侧。Christina Rittmannsperger供图

Artec Leo重新设计博物馆展品

Artec Leo是一款先进3D扫描仪，改变了博物馆记录文献、保护文物和举办虚拟展览的方式。Winkler和博物馆另一位可视化专家Anna Haider正在用Artec Leo对博物馆的展览形式进行大规模改造。这种先进的三维扫描仪是一种非比寻常的工具，能以出众的精度和速度捕获珍贵文物的复杂细节和逼真纹理。

Haider表示：“Artec Leo 扫描仪改变了我们保护文物、创建3D藏品的方法。其速度、准确性和易用性大幅优化了我们的工作流程。很高兴能用它来替代耗时的摄影测量技术。”

使用Leo后部触摸屏实时查看巨鹿扫描结果。 Christina Rittmannsperger供图

博物馆还使用了Artec Space Spider，这是一款超高分辨率手持式3D扫描仪。这款扫描仪非常适合捕获化石和其他各种物体的复杂精密细节。

从扫描到互动式3D模型

一旦Artec Leo或Space Spider扫描了化石或其他物体，就必须将其转化为3D多边形网格，用网格代表物体表面，其精确度必须达到亚毫米级。

Artec Studio截图：Leo扫描的巨鹿数据预对齐。博物馆供图

Artec Studio软件在这一转换过程中起到了关键作用。Winkler和Haider将Artec扫描仪采集的原始数据导入Artec Studio。随后，3D网格可以转换成各种格式的3D模型。

Artec Studio截图：Leo扫描的巨鹿模型对齐到位。博物馆供图

他们通常将3D扫描结果导出为OBJ文件，将纹理导出为PNG文件。对于一些网络应用程序，他们则使用与Blender兼容的GLB格式。海德尔说：“Artec Studio、Blender以及其他应用程序之间的无缝集成带了流畅高效的工作流程，能顺利创建栩栩如生的3D模型。”

Viola Winkler和Anna Haider查看Leo触摸屏上的3D扫描结果。Christina Rittmannsperger供图

Artec Leo的一大优势在于它能够为互动平台创建3D模型，无法到访博物馆的访客也能深入探索，这在过去是不可能的。这为发现、教育和鉴赏历史开辟了全新世界，尤其在疫情期间，实地参观难度很高，有时甚至难以实现。

Winkler补充道：“我们使用Artec Leo和Space Spider制作的 3D互动模型深受大众欢迎。”

Sketchfab 上Artec Leo扫描制作的注释版巨鹿3D模型 。博物馆供图

她继续说道：“现在，不管是身在维也纳，还是远在几千公里之外，他们都可以深入探索我们的藏品，有时甚至可以从不同的角度探索，这与他们亲自参观博物馆、观看展品是完全不同的体验。我们还可以展示非公开展览的馆藏标本。”

与世界分享维也纳自然历史博物馆的珍宝

维也纳自然历史博物馆通过Sketchfab账户与世界各地的游客在线分享他们的3D模型。目前，平台上有200多个栩栩如生、注解详细的3D模型，展示了博物馆最受欢迎、令人印象深刻的部分展品。许多3D 模型均可免费下载。

其中最受欢迎的包括恐鸟（Paraphysornis brasiliensis）、Franz Viehböc的Sokol太空服、日本巨型蜘蛛蟹（Macrocheira kaempferi），以及博物馆饼干盘，这是一个3D模型组合，包含8个独特的模型，可转化并下载3D打印成饼干切割器，也支持在线探索。这种全球访问功能真正实现了全民化博物馆体验，让各地的参观者都能感受到博物馆的魅力。

Sketchfab上的注释版恐鸟3D模型，由Artec Leo扫描创建。博物馆供图

巨鹿之外

除了令人着迷的巨鹿骨骼，博物馆还借助Artec Leo记录并创建了一系列其他生物的3D模型。其中包括来自南大西洋福克兰群岛的南象海豹（Mirounga leoninae）、来自北美史前热带海洋的巨型海龟（Archelon ischyros）、以及罕见的蓝羚羊（Hippotragus leucophaeus），它也是博物馆收藏中最受欢迎、最著名的展品之一。

Winkler对Artec Leo精度和细节水平的惊叹溢于言表，她说：“即使用了这么长时间，我仍然对Leo捕获化石等展品精密细节的能力感到惊叹。观察南象海豹或古海龟的3D模型，就能看到每件展品独一无二的纹理和微妙之处。”

Sketchfab上用Artec Leo扫描制作的注释版蓝羚羊3D模型。博物馆供图

她继续说：“还有我们的蓝羚羊扫描模型，感觉自己就站在实物面前，近距离观察它身上错综复杂的特征。Artec Leo让我们的藏品栩栩如生，前所未有。”

为子孙后代保护珍贵文物

除了互动参与之外，博物馆团队还借助Artec Leo和Space Spider实现了强大的数字化保存方案。高精度3D扫描是监测文物细微变化的重要手段。即便是小于一毫米的变化也能随着时间的推移被追踪探测。

Artec Leo扫描创建的霸王龙头骨注释版3D模型。博物馆供图

Haider解释道：“能检测到文物表面最细微的变化，并在必要时进行干预，这对我们来说是重大进步。我们能看到文物是否存结构性问题，也有信心在未来的许多年里保护好这些珍贵文物。”

有时，团队也会使用Blender为3D模型（尤其是动画模型）添加更具艺术气息、更逼真的纹理，以改善观众体验。

重塑21世纪博物馆策展工作

借助Artec Leo和Space Spider，博物馆找到了高效、精准的解决方案，以应对文物保存和访问的双重挑战。现在，博物馆彻底革新了文物存档和访客交互参与的方式，他们可以在未来几十年甚至几个世纪内，继续让这些杰出的展品启迪、激励观众。

正如Winkler所说：“我们古老的展品现在拥有了与过去一样安全、充满活力的未来”。Haider也赞同她的观点：“从打造迷人的虚拟展览到关注展品的保存，Artec扫描仪实实在在地改变了博物馆管理方法。”

Artec Leo扫描制作的塔斯马尼亚虎（泰拉辛虎）注释版3D 模型。博物馆供图

在这个新时代，博物馆正在突破传统的文物保护和展览方式。凭借Artec Leo、Space Spider和一整套先进软件，他们正在重塑21世纪的新时代博物馆。

这不仅是为了展示文物，也是为了与全球观众分享令人震撼、注释丰富的3D模型，让这些罕见的历史文物不分地域界限，持续激发人们的好奇心和敬畏之情。