Freeform助力曼彻斯特大学为伦敦大英博物馆重塑埃及木乃伊

点击数:512 发布时间:2017-11-30
几千年来,卡纳克神庙祭司 Nesperennub 一直藏身于装饰华丽的棺木之中,他的容貌仍是未解之谜。归功于 Wilkinson 博士以及 Geomagic FreeForm® Plus 系统(独特的 3D 触觉式计算机辅助雕刻系统软件平台),这具木乃伊的生前容貌之谜即将揭晓。
Freeform助力曼彻斯特大学为伦敦大英博物馆重塑埃及木乃伊

几千年来,卡纳克神庙祭司 Nesperennub 一直藏身于装饰华丽的棺木之中,他的容貌仍是未解之谜。归功于 Wilkinson 博士以及 Geomagic FreeForm® Plus 系统(独特的 3D 触觉式计算机辅助雕刻系统软件平台),这具木乃伊的生前容貌之谜即将揭晓。

Wilkinson 博士使用这一尖端技术重塑了埃及木乃伊的头部,在不解开绷带的前提下解答了困扰世人 3000 年的古老谜团,这一举措意义非凡。Wilkinson 博士说:“我们通过这一独特的计算机辅助式面部重构系统在不解开木乃伊缠绕绷带的情况下感知古埃及人的颅骨并实现可视化。”客户可利用 FreeForm Plus 实现从传统、物理模型制作过程到数字制作过程的过渡,从而实现从概念设计到数字模型制作的产品开发。Wilkinson 博士使用的软件配有 Geomagic Touch X 触控设备,用户能够感知屏幕中正在雕刻的陶土模型的表面。这是一种用于 3D 设计的触摸式应用,能够实现与数字世界的直观交互。

数字化生产过程

在不解开任何绷带的前提下重塑木乃伊的操作方法是将颅骨表面以 STL 文件形式导入 FreeForm Plus,所使用的数据是通过 CT 扫描采集的。面部人类学家 Wilkinson 博士现担任曼侧斯特大学医学艺术部负责人,她将通过扫描获得的数据分别转换为颅骨的物理铸型和计算机的颅骨数字 3D 模型。该铸型在卡迪夫大学的 PDR 通过立体光固化成型印刷技术制作。

左图:Wilkinson 博士正在建模 右图Wilkinson 博士与自己的模型对比

在提及 Wilkinson 对传统方法与新型数字化过程的看法时,她的回答是这两种技术遵循的方法相同并将产生相同的结果。但是,在建模对象破碎不堪且缺少某些部分时,通过计算机辅助方法能够更快、更轻松地进行颅骨重组和重新建模。向完成的数字化面部添加额外预估细节(如头发和颜色)也更加轻松便捷。

采用通过数字陶土构建各个肌肉层次的工艺,Wilkinson 博士成功制作出面部容貌的物理陶土模型。同时,她还使用 FreeForm Plus 构建出可在屏幕上查看的相似的数字 3D 模型。

建模结果

Wilkinson 博士进一步解释道,利用Geomagic FreeForm Plus软件,“我们成功构建出面部肌肉的数字化资源库,其中包含 16 块面部肌肉和腮腺。每块肌肉都被导入并放置到了颅骨上,可利用 3D 变形工具更改其形状和尺寸。”此数据库包含多个通过表面扫描生成的耳朵和鼻子,可以将它们导入并放置到各个面部模型上。这些特征在稍后经过自定义,从而与颅骨的骨结构相符。可使用 FreeForm Plus 雕刻工具对上述肌肉和特征进行雕刻,包括雕刻、平滑、拖拽、吸引、涂抹和镜像。

Wilkinson 博士强调:“肌肉和面部特征数据库提供了实现三维面部重建的一种快捷、简化方法,而数字雕刻工具则侧重于骨骼细节和直观的雕刻技巧。”

结果

最后雕刻阶段是在肌肉结构之上添加皮肤层。Wilkinson 博士解释道:“此操作是按照面部解剖在添加适当皮下脂肪和皮肤层时定义的形状进行的。”最后向完成的头部添加头发、瞳色和肤色等美学元素,从而生成栩栩如生的逼真面部容貌。虚拟模型现在大英博物馆 – 木乃伊:背后的故事的中央位置展出。展览项目经理 Alec Shaw 说:“看到生活在 3000 年前的人并一睹他的面容简直太不可思议了。逼真的面容赋予他某种个性之美。他的下颚线条十分硬朗。”

结论

Geomagic FreeForm Plus 系统遵循手动面部重建技术的程序,因此具有相同的准确度和可靠性。通过此触摸式系统,用户可与陶土进行相同的直观交互,制作出逼真、富有美感的面容。Wilkinson 对结果表现出的整体相似性和逼真效果感到非常高兴。她补充到:“系统操作员不需要接受面部重建方面的培训,与手动方法类似,重建结果的质量取决于操作员的技术水平。软件系统的优势还包括速度快、再现性强以及降低了对原始标本的损伤”。