Courtesy of Factum Foundation
聚焦
2021年3月12日
塞提一世：借助RealityScan保护具有3000年历史的陵墓
Factum基金会着手运用摄影测量、激光扫描以及创新的3D打印工艺，对拥有3000年历史的塞提一世岩凿陵墓进行完整且精确的记录，其中RealityScan是该项目的核心技术。
法老塞提一世（公元前1290-前1279年在位）的岩凿陵墓是埃及卢克索附近著名的帝王谷中规模最大、最为重要的一座王室陵墓。1817年，在法老逝世3000多年后，意大利马戏团大力士乔瓦尼·巴蒂斯塔·贝尔佐尼发现了这座陵墓，引发了人们对这座旨在永世长存的纪念性建筑的强烈兴趣。
自发现以来，这座陵墓因保护措施不当而严重损毁，同时还遭受了旅游业带来的破坏。2016年，Factum基金会着手通过数字化技术和制作实体复制品的方式对这座陵墓进行保护，其手段类似于保护和向公众展示图坦卡蒙陵墓的方式。为完成这项任务，Factum基金会依靠其姊妹艺术工作室Factum Arte提供支持。
针对图坦卡蒙陵墓数据所开展的开创性研究与评估工作已取得阶段性成果，而Factum基金会希望为塞提一世陵墓提供同样的机会。通过数字化手段对陵墓进行保护并复刻出实体复制品，也为将此前分散于世界各地博物馆的部分陵墓文物归还原址提供了可能。
Factum基金会与Factum Arte共同努力的成果是打造出了全球最完整、最集中的塞提一世陵墓收藏品库，非常适合用于学术研究与广泛传播。
保护与修缮
自发现以来，这座陵墓因保护措施不当而严重损毁，同时还遭受了旅游业带来的破坏。2016年，Factum基金会着手通过数字化技术和制作实体复制品的方式对这座陵墓进行保护，其手段类似于保护和向公众展示图坦卡蒙陵墓的方式。为完成这项任务，Factum基金会依靠其姊妹艺术工作室Factum Arte提供支持。
针对图坦卡蒙陵墓数据所开展的开创性研究与评估工作已取得阶段性成果，而Factum基金会希望为塞提一世陵墓提供同样的机会。通过数字化手段对陵墓进行保护并复刻出实体复制品，也为将此前分散于世界各地博物馆的部分陵墓文物归还原址提供了可能。
Factum基金会与Factum Arte共同努力的成果是打造出了全球最完整、最集中的塞提一世陵墓收藏品库，非常适合用于学术研究与广泛传播。
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文档记录方法
制作实体复制品需要高分辨率的3D几何体，但要对数字化部分进行组织编排，则需要更大范围、分辨率相对较低的数据，以便将这些部分置于相应背景环境中。为实现这一目标，团队综合运用了超高分辨率（Lucida）技术、摄影测量以及传统的地面激光扫描技术。
由于数据类型之间存在复杂的差异，RealityScan成为了将所有数据整合为统一数据集的理想应用程序。
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初期实地考察工作
2016年5月，团队在卢克索对陵墓的各个墓室进行了扫描与拍摄。原陵墓中的石棺及各类文物则在伦敦的约翰·索恩爵士博物馆进行了详细记录。1817年乔瓦尼·巴蒂斯塔·贝尔佐尼发现该陵墓后，从墓中拆下的二十余块墙壁碎片分别在波士顿美术博物馆、佛罗伦萨国家考古博物馆、柏林埃及博物馆与纸莎草文献馆、卢浮宫博物馆接受了检查并在其馆藏中登记入档。
针对墓室、石棺和碎片的记录工作，团队采用了最适合各对象的高分辨率技术组合。这些技术包括近距离与远距离3D激光扫描、高清晰度彩色合成摄影，以及短距离与中距离摄影测量。
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摄影测量流程
摄影测量在塞提一世陵墓的记录工作中发挥了重要作用。团队在陵墓内部采集了摄影测量图像，它们为色彩匹配以及解读未完工的墙壁提供了关键信息。
团队使用数码单反相机，在恒定漫射光源下，按照明确界定的操作规范拍摄了多张图像，且确保每张图像之间有较大程度的重叠。随后，他们利用RealityScan对多张图像进行处理，处理结果可媲美价格更昂贵的3D系统的最佳效果。
这些图像所呈现的几何体分辨率高于底层点云数据；而点云数据对精细度的要求极高。与创建需要高分辨率纹理的2D立面图、建筑平面图或虚拟环境不同，铣削加工与3D打印对几何体的精细度有着更高要求。传统激光扫描技术无法为这一流程提供足够高的分辨率。
激光扫描流程
尽管2016年11月陵墓重新开放后游客大量涌入，Factum Arte仍成功使用FARO Focus 130地面激光扫描仪完成了对该陵墓的3D扫描测绘工作。通过该系统获取的数据，提供了有关陵墓整体几何形状与空间尺寸的信息。这些信息构成了基础框架，所有其他数据均可基于此框架进行整合，从而为扫描数据和照片数据提供来源依据。
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使用Lucida进行高分辨率扫描
借助摄影测量与激光扫描数据所捕获的场景背景及整体几何结构，Lucida能够采集对复刻过程至关重要的精细细节信息。然而，由于设备移动性和适应性受限，陵墓的顶部、地面以及30%的墙面区域未能完成扫描，需通过其他数据来填补这些缺失区域。
处理
激光扫描数据在FARO SCENE 3D点云软件中进行处理与配准，以生成E57格式的点云数据。照片则在Lightroom中进行处理，以实现理想的曝光度、清晰度和色彩效果。
接下来，将数据导入RealityScan软件进行主要处理。图像按房间划分，每个区域的数据被导入为独立组件并逐一进行对齐配准。待所有房间处理完毕后，团队以激光扫描数据为比例基准，将所有组件配准融合成整体。
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项目成功完成对齐后，团队利用摄影测量数据与激光扫描信息，为每个房间的每面墙体分别构建了高分辨率模型，以便对更微小的细节实现更精细的几何呈现。
每个高分辨率墙体网格体均被导出为OBJ格式文件，并切割成若干部分，以用于3D打印流程。
最后，团队利用RealityScan内置的正射投影工具，为每面墙体创建深度贴图。这些深度贴图被CNC铣削机用作地形图，指导设备在板材各区域按精确深度进行材料铣削加工。
塞提一世的石棺与墓室墙壁上饰有错综复杂的浮雕，不仅极具观赏价值，更让我们得以窥见那个时代的文化图景。如果能以实物原貌复刻这些浮雕（即精准还原其深度、质感与色彩层次），研究者将获得仅凭照片无法获取的珍贵数据。
然而，墓室中的浮雕并非都位于便于使用3D打印复刻的平整表面，通常都在凹凸不平的岩面或曲面之上（如石棺的弧形表面）。此外，由于墓室被发现后缺乏有效保护措施，大量原始色彩已褪色甚至完全消失。
Factum Arte在复刻塞提一世墓室时，采用了多种方法制作3D表面和2D纹理，包括凸印、铣削、3D打印和弹性打印。
每个高分辨率墙体网格体均被导出为OBJ格式文件，并切割成若干部分，以用于3D打印流程。
最后，团队利用RealityScan内置的正射投影工具，为每面墙体创建深度贴图。这些深度贴图被CNC铣削机用作地形图，指导设备在板材各区域按精确深度进行材料铣削加工。
复刻重现
塞提一世的石棺与墓室墙壁上饰有错综复杂的浮雕，不仅极具观赏价值，更让我们得以窥见那个时代的文化图景。如果能以实物原貌复刻这些浮雕（即精准还原其深度、质感与色彩层次），研究者将获得仅凭照片无法获取的珍贵数据。
然而，墓室中的浮雕并非都位于便于使用3D打印复刻的平整表面，通常都在凹凸不平的岩面或曲面之上（如石棺的弧形表面）。此外，由于墓室被发现后缺乏有效保护措施，大量原始色彩已褪色甚至完全消失。
Factum Arte在复刻塞提一世墓室时，采用了多种方法制作3D表面和2D纹理，包括凸印、铣削、3D打印和弹性打印。
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凸印
对于较为平整的表面，团队采用了一项名为凸印的创新技术。该技术由Océ Technology（现为佳能生产印刷事业部的一部分）在名为“Eiger项目”的研究计划中开发。
凸印可制作全彩纹理打印品，最大尺寸为2.44米×1.19米，凸起高度可达5毫米。制作时，团队使用了从RealityScan导出的深度贴图与从Lucida扫描仪导出的深度贴图。
由于塞提一世墓穴内壁雕刻深度有时超过5毫米，Océ Technology研发部门专为塞提一世项目开发了一套实验性切片算法，并调整了打印工艺流程，在确保精度的前提下，制作出符合浮雕要求的单色打印件。
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Factum制作了塞提一世墓穴的单色打印件，然后添加了色彩。Océ的打印件作为墓穴墙壁的负模制作，并据此制作了翻模铸件。如果贝尔佐尼当时能使用这种非接触式技术，墓穴的墙壁或许至今仍能保留其原始色彩。
墓穴的大部分区域均采用CNC铣削机在聚氨酯板材上进行铣削加工。与凸印工艺类似，铣削机的加工路径由从RealityScan导出的深度贴图与从Lucida扫描仪导出的深度贴图共同引导。在250微米分辨率下对1米×1米的板材进行3D铣削，耗时约120小时。
墙面被切割成约1米×2米大小的板材，随后拼接在一起。完工后，这些板材被组装成完整的房间。之后，这些房间又被切割成形状不规则的部分，以便运往展览场地，可通过隐形连接件拼接起来用于展示。
铣削
墓穴的大部分区域均采用CNC铣削机在聚氨酯板材上进行铣削加工。与凸印工艺类似，铣削机的加工路径由从RealityScan导出的深度贴图与从Lucida扫描仪导出的深度贴图共同引导。在250微米分辨率下对1米×1米的板材进行3D铣削，耗时约120小时。
墙面被切割成约1米×2米大小的板材，随后拼接在一起。完工后，这些板材被组装成完整的房间。之后，这些房间又被切割成形状不规则的部分，以便运往展览场地，可通过隐形连接件拼接起来用于展示。
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3D打印
展品的其余部分则采用基于树脂的系统3D打印而成。用于打印的网格体是在RealityScan中以最高分辨率创建的，随后，这些网格体被简化至适合打印的理想多边形数量，且不损失任何细节。之后，将在外部程序中清理和预处理这些网格体，再由内部设备进行打印。这些物件与经过铣削和凸印的打印板材相配合，共同构成了展览的完整形态。
弹性打印
弹性打印介质的制备是为了解决实际操作中的问题。Factum Arte的平板数字打印机虽能实现精准叠印，却无法在凹凸不平的表面上打印出细致而清晰的图像。
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为此，一种由三种不同材料分层组合而成的打印介质被开发出来，并得到了应用：两层薄薄的喷墨底涂层，其背面附有丙烯酸石膏作为支撑，再配以一层弹性丙烯酸基底。这种混合材料是通过分层滚涂工艺制成的，具体是将七层材料依次滚涂在一个带有细微纹理的硅胶模具上。最终得到的是一种超薄、柔韧且略带弹性的材料，非常适合用颜料墨水进行喷墨打印。
这些“表皮层”可打印成宽1.5米、长可达3米的整张材料，从而最大限度地减少最终复制品表面的拼接接缝数量。这表皮层的“有效使用时间”较短，必须立即贴附于3D打印模型表面，以确保其能以正确方式延展并完美贴合曲面。
这些“表皮层”可打印成宽1.5米、长可达3米的整张材料，从而最大限度地减少最终复制品表面的拼接接缝数量。这表皮层的“有效使用时间”较短，必须立即贴附于3D打印模型表面，以确保其能以正确方式延展并完美贴合曲面。
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展览
一切准备就绪后，作为整个项目的最终成果，在瑞士巴塞尔古董博物馆首次亮相的展览取得了令人印象深刻的效果。完整的文物目录、墓葬仿制品、教育内容以及互动区域共同构成了展览，不仅向博物馆参观者介绍这座墓葬，还介绍了复制品文物的重新发现与制作过程。
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包括现藏于全球各地博物馆的展板与文物在内的附加细节，均已扫描并与墓葬资料整合。自墓葬重新发现以来，这是首次能以完整展览的形式呈现其全貌。
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最后，这座陵墓还阐释了整个展览中出现的象形文字和仪式器物所蕴含的意义。试想一下，在这样的环境中了解古埃及人：你可以亲手触摸和摆弄文物，能够获取关于每件物品用途的丰富信息，了解贝尔佐尼发现和挖掘这些文物的背景故事。而所有这一切，你都能在距离该陵墓现今遗址所在地埃及3000多公里之外的地方体验到。
此类展览表明，如果具备灵感、技术知识以及可支配的设备，将会创造出怎样的可能性。
此类展览表明，如果具备灵感、技术知识以及可支配的设备，将会创造出怎样的可能性。
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关于Factum基金会
位于马德里的Factum文物保护数字技术基金会是一家非营利组织，成立于2009年。该基金会与其姊妹机构Factum Arte协同合作，后者是马德里一家专注于当代艺术数字化媒介应用及高仿复制品制作的多领域工坊。该基金会旨在通过严谨开发高分辨率记录与物质复现技术，彰显对世界文化遗产进行系统化记录、监测、研究、复原以及传播的重要性。如需深入了解其在塞提一世陵墓保护项目中的实践，可参阅基金会技术报告《塞提一世石棺：物质化复现》。.
位于马德里的Factum文物保护数字技术基金会是一家非营利组织，成立于2009年。该基金会与其姊妹机构Factum Arte协同合作，后者是马德里一家专注于当代艺术数字化媒介应用及高仿复制品制作的多领域工坊。该基金会旨在通过严谨开发高分辨率记录与物质复现技术，彰显对世界文化遗产进行系统化记录、监测、研究、复原以及传播的重要性。如需深入了解其在塞提一世陵墓保护项目中的实践，可参阅基金会技术报告《塞提一世石棺：物质化复现》。.