3D-Scannen des Ryedale Hoard des Yorkshire Museum mit Artec Space Spider

Sie hörten auf zu graben, als sie einen Schimmer von Bronze sahen. Zuerst dachten sie, das sei die Schneide eines Axtkopfes aus der Bronzezeit. Minuten später aber, als sie die kleine Büste von Marcus Aurelius aus einem Loch in einem Feld in Ryedale, England, hoben, waren die Schatzsucher Mark Didlick und James Spark einfach nur sprachlos.

Bronzebüste von Marcus Aurelius, Minuten nachdem sie von Metalldetektoren entdeckt wurde. Foto: Mark Didlick

Minutenlang brachte keiner ein Wort heraus, während sie sanft die wenigen Erdklumpen vom Gesicht des alten Kaisers wegwischten.

Die Büste war ihr zweiter Fund an diesem Tag, woraufhin sie die Gegend weiter absuchten. Als sie fertig waren, hatten sie neben der Büste drei weitere Gegenstände ausgegraben: ein Senklot, eine Statuette des römischen Gottes Mars und einen Messergriff mit Pferdekopf.

Didlick schickte mehrere Fotos an den ehemaligen Archäologen Brian Walker, der, verblüfft über den Fund, sagte, dass dies sehr wahrscheinlich Artefakte aus der Römerzeit seien, einige aus der Zeit um das 2. Jahrhundert n. Chr. herum.

Vom Feld zur Ausstellungshalle des Yorkshire Museum

In den folgenden Wochen wurde die 1.800 Jahre alte Sammlung – eine der besten aus den britischen Provinzen des römischen Reiches – authentifiziert und The Ryedale Hoard genannt. Später wurden die Funde vom York Museums Trust erworben und ist seitdem im Yorkshire Museum ausgestellt.

Andrew Woods, leitender Kurator des Yorkshire Museum, sagt: „Noch nie zuvor wurde im Vereinigten Königreich eine solche Anzahl bemerkenswert schöner Artefakte aus der Römerzeit gleichzeitig an einem Ort gefunden. All diese Objekte weisen eine unglaublich feine Verarbeitung auf. Und wir glauben, dass sie genau hier in Großbritannien hergestellt wurden, zur Blütezeit des Römischen Reiches.“

Bronzebüste des römischen Kaisers Marcus Aurelius aus der Ryedale-Hoard-Sammlung. Bild mit freundlicher Genehmigung des York Museums Trust

Ursprünglich entworfen, um auf dem Zepter eines Priesters des römischen imperialen Kultes zu sitzen, wurde diese fein gearbeitete Büste von Marcus Aurelius zweifellos häufig in Zeremonien und Ritualen zu Ehren des Kaisers verwendet.

Der Künstler, der dieses außergewöhnliche Stück schuf, war wahrscheinlich ein Einheimischer aus Großbritannien und hat den Kaiser nie persönlich gesehen. Stattdessen arbeitete er nach vorhandenen Skulpturen und Darstellungen auf Münzen.

Andrew Woods, leitender Kurator des Yorkshire Museum, mit einer Statuette von Mars zu Pferd aus der Ryedale-Hoard-Sammlung. Bild mit freundlicher Genehmigung der York Museums Trust, Rechte bei Charlotte Graham Photography

Im ganzen Reich wurde der römische Gott Mars oft als Krieger zu Pferd dargestellt. In dieser Figur galoppiert die uralte Gottheit entschlossen in die Schlacht – doch Speer und der Schild, die er einst trug, sind seit Jahrhunderten verloren gegangen.

Messergriff in Pferdeform aus der Ryedale-Hoard-Sammlung. Bild mit freundlicher Genehmigung der York Museums Trust

Tiermotive waren in der Römerzeit sehr beliebt zur Verzierung von Alltagsgegenständen. Dieser pferdeförmige Griff hielt ursprünglich eine Messerklinge, das möglicherweise vor der Bestattung absichtlich abgebrochen wurde.

In dieser Form, die sich in 2.000 Jahren kaum veränderte, spielte das Senklot aus der Ryedale-Hoard-Sammlung im römischen Britannien eine wichtige Rolle. Mit ihm wurde genaue Messungen für neue Straßen, Festungen und Siedlungen durchgeführt.

Römisches Senklot aus der Ryedale-Hoard-Sammlung. Bild mit freundlicher Genehmigung der York Museums Trust

Forscher kamen zu dem Schluss, dass diese Objekte im späten 2. Jahrhundert n. Chr. als eine Art Opfergabe für die Götter vergraben wurden. Jedoch werden derzeit noch Studien durchgeführt, um ein klareres Bild zu erhalten sowohl von der Bedeutung dieser unschätzbaren Artefakte als auch davon, wie sie auf diese Weise unter der Erde landeten.

Erstellung digitaler Abbildungen der Ryedale-Hoard-Sammlung

Als entscheidender Teil einer Strategie, um im digitalen Raum führend zu sein, eine Online-Präsenz aufzubauen und die eigenen Sammlungen weltweit zu teilen, entschieden sich das Yorkshire Museum, die gesamte Ryedale-Hoard-Sammlung in 3D zu erfassen.

In der Vergangenheit waren solche Projekte hauptsächlich mit Photogrammetrie und in Partnerschaft mit Heritage360 an der University of York durchgeführt worden.

Doch aufgrund der Erfordernisse der Photogrammetrie, einschließlich der langwierigen Fotoarbeiten (bei Verwendung einer einzelnen Kamera) und des erheblichen Handhabungsaufwands, der erforderlich ist, um jedes aufgenommene Objekt zu positionieren und jeweils neu auszurichten, mussten derartige Projekte mit den Kuratoren mehrere Wochen, wenn nicht sogar Monate, im Voraus geplant werden.

3D-Scan der Marcus Aurelius-Büste von Artec Space Spider. Bild mit freundlicher Genehmigung von Heritage360

Mit den Worten von Patrick Gibbs von Heritage360: „Bei der Erfassung historischer Artefakte spielen viele Dinge eine Rolle. Es geht nicht einfach nur darum, ein Exponat herauszuholen und in ein paar Minuten aufzunehmen. Aufgrund der potenziellen Risiken für die Objekte und der Notwendigkeit eines Kurators müssen wir uns genau mit dem Museum absprechen und den besten und sichersten Weg finden, alles zu organisieren.“

Er fährt fort: „Mit unserem Einzelkamera-Photogrammetrie-Setup müssen wir möglicherweise zwei Tage damit verbringen, an einem Artefakt zu arbeiten, nur um sicherzustellen, dass alles erfasst worden ist und wir alles haben, was wir brauchen. Aufgrund der logistischen Herausforderungen kann dies zwei bis drei Monate dauern.“

Wären man diesen Weg gegangen, so hätte die Digitalisierung der Ryedale-Bronzesammlung des Yorkshire Museum Monate für die Organisation und Durchführung also mehrere Monate gedauert – ganz zu schweigen von den Tausenden anderen Artefakte des Museums, die noch ihrer digitalen Erfassung harren.

Statuette von Mars zu Pferd aus der Ryedale-Hoard-Sammlung. Bild mit freundlicher Genehmigung des York Museums Trust

Suche nach einer Alternative zur traditionellen Photogrammetrie

All das veranlasste Gibbs und seine Spezialisten für digitale Technologie, James Osborn, den Markt nach anderen Möglichkeiten zu durchsuchen. Online-Recherchen führten die beiden zu Artec Ambassador Central Scanning, einem Experten für 3D-Scannen unter anderem zur Erhaltung von Kulturgütern.

Und noch bevor die erste Vorführung zu Ende war, wussten Gibbs und Osborn, dass sie die richtige Lösung gefunden hatten: Artec Space Spider.

Space Spider ist ein tragbarer 3D-Scanner, der seit Jahren unter Archäologen, Spezialisten für kulturelles Erbe und noch vielen anderen Spezialisten äußerst beliebt ist.

Dank seiner Fähigkeit, selbst die kompliziertesten Details von Objekten mit Submillimetergenauigkeit sowie einer lebendigen 3D-Farbwiedergabe zu erfassen, ohne dass Zielmarken oder Sprays erforderlich werden, liefert Space Spider präzise Scans für die Verwendung in Online- und Museumsausstellungen, digitalen Sammlungen, für zu pädagogischen Zwecken nutzbare 3D-Modelle und noch vieles mehr.

Alex Chung von Central Scanning bei der Aufnahme eines römischen Kopftopfes mit Artec Space Spider. Bild mit freundlicher Genehmigung von Heritage360

Angesprochen darauf, wie der Scanner bei der Umsetzung der Plänen des Yorkshire Museum half, sagte Woods: „Uns ist es sehr wichtig, den Besuchern etwas zu bieten, das sie bisher nicht bekommen konnten, selbst wenn sie unser Museum betraten.“

Woods erklärt weiter: „Ohne jegliches Risiko für die Objekte selbst können Sie diese virtuell zur Hand nehmen, umdrehen und erkunden. Über die Beschreibungen und Notizen eines Kurators wird die Aufmerksamkeit zusätzlich auf möglicherweise Dutzende faszinierender Fakten oder Geschichten, die mit jedem Objekt verbunden sind, gelenkt. Dadurch wird Ihre Erfahrung sowohl unvergesslich als auch ganz individuell sein.“

Die gesamte Ryedale-Hoard-Sammlung wurde in weniger als einer Stunde in 3D gescannt

Als es an der Zeit war, die Ryedale-Bronzesammlung mit ihrem neuen Space Spider in 3D zu scannen, erlebten Gibbs und Osborn eine Überraschung – und ebenso der Kurator, der das Projekt unterstützte.

Jedes der vier Artefakte wurde, eines nach dem anderen, auf einem Artec Turntable positioniert und jeweils in weniger als fünf Minuten gescannt. Nur 10 Minuten später und nach der Scanverarbeitung in der Software Artec Studio waren die Scans in ein atemberaubendes 3D-Modell des Objekts umgewandelt.

„Ohne jegliches Risiko für die Objekte selbst können Sie diese virtuell zur Hand nehmen, umdrehen und erkunden. Dadurch wird Ihre Erfahrung sowohl unvergesslich als auch ganz individuell sein.“

Die Gesamtzeit für das Einrichten, Scannen und Verarbeiten aller Objekte in gertige 3D-Modelle betrug weniger als eine Stunde. Der zeitliche Vergleich zum früheren Arbeiten mit Photogrammetrie fällt dramatisch aus.

Space Spider Scan der Marcus-Aurelius-Büste in der Software Artec Studio. Bild mit freundlicher Genehmigung von Heritage360

Osborn kommentiert dies wie folgt: „Es hätte einen ganzen Tag gedauert, um die Objekte mittels Photogrammetrie zu erfassen. Und wenn sich das Licht während der Sitzung auch nur geringfügig veränderte, mussten wir den Kurator bitten, das Objekt noch einmal hervorzuholen, um das Foto mit den passenden Lichtverhältnissen neu zu machen. Vielleicht ist das nicht einmal am selben Tag möglich. Also muss man das ausgleichen, indem man jede Menge zusätzliche Fotos macht, in der Hoffnung, dass alle perfekt werden, obwohl man das erst in der Bearbeitungsphase wissen wird.“

Er führt weiter aus: „Sobald Sie mit der Verarbeitung aller Fotos beginnen, müssen Sie noch einen weiteren Tag einplanen und darauf hoffen, dass alles nach Plan läuft. Alles in allem hätte uns das, was wir mit Space Spider in einer Stunde machen, fast zwei Tage gekostet, wenn wir Photogrammetrie verwendet hätten. Und uns bleibt die zusätzliche Arbeit erspart, jedes Objekt mit einer Vielzahl kleiner Requisiten, die die Photogrammetrie erfordert, in alle nötigen Positionen manövrieren zu müssen .“

Umwandlung der Scans in außergewöhnliche 3D-Modelle

Der Arbeitsablauf für die Verarbeitung der Scans in Artec Studio ist einfach und unkompliziert. Zuerst verwenden sie die Basisentfernung, um alle unerwünschten Daten unter dem Objekt zu löschen. Sobald dies erledigt ist, richten sie die Scans aus und bringen die gesamte Geometrie zusammen.

Dann wenden Sie Sharp Fusion bei 0,1 mm an, und beim Exportieren von 3D-Modellen für die Online-Anzeige reduzieren sie die Anzahl der Polygone, um die Dateigröße und Anzeigegeschwindigkeit zu optimieren.

Space Spider Scan der Statuette von Mars zu Pferde in der Software Artec Studio. Bild mit freundlicher Genehmigung von Heritage360

Die resultierenden 3D-Modelle werden sowohl im Yorkshire Museum als auch online verwendet. Für erstere wurden QR-Codes, die mit den entsprechenden Sketchfab-Modellen verknüpft sind, direkt neben den Vitrinen mit den Originalartefakten platziert, sodass Museumsbesucher ihre Interaktion mit dem Exponat noch stärker vertiefen können.

Wie das Yorkshire Museum 3D-Inhalte auf der ganzen Welt zugänglich macht

Und das Museum hört an dieser Stelle nicht auf. Das nächste Ziel ist, 3D-Modelle an Orten wie Wikimedia Commons, wo sie jede Woche millionenfach angesehen werden, zu integrieren.

Woods erklärt die Gründe dafür. „Auf diese Weise bringen wir unsere Sammlungen zu Menschen auf der ganzen Welt, die sonst wahrscheinlich nie die Gelegenheit hätten, sie zu sehen, geschweige denn unser Museum zu besuchen.“, sagt er. „Indem wir diese 3D-Scans dort platzieren, wo sich die Menschen aufhalten, können wir viel einfacher mit ihnen in Kontakt treten.“

Das Yorkshire Museum plant, die 3D-Modelle der Ryedale-Bronzefunde kostenlos zum Download anzubieten, sowohl in einer Version mit niedriger als auch mit hoher Auflösung. Lehrer, Künstler, Forscher und viele andere können die Scans herunterladen und so verwenden, wie sie es möchten.

Prächtige 3D-gedruckte Repliken für Bildungszwecke

Als Teil ihres Engagements im Bildungsbereich entschieden sich das Yorkshire Museum und Heritage360, 3D-gedruckte „handhabbare“ Versionen der Ryedale-Bronzeartefakte aus den Scans der Weltraumspinne zu erstellen, damit diese von besuchenden Schulkindern verwendet werden können.

3D-gedruckter, handbemalte Replik der Ryedale-Hoard-Sammlung. Bild mit freundlicher Genehmigung der York Museums Trus

Das Museum verfügte dafür jedoch noch nicht über nötige das Fachwissen und die Technologie und wandten daher an einen Spezialisten für digitale Kulturgütererhaltung, Steven Dey von ThinkSee3D. Seit der Gründung des Unternehmens im Jahr 2015 hatte Dey Hunderte von digital produzierten, historisch genauen Repliken für Museen und andere Kunden in Großbritannien und international erstellt.

Nachdem Dey die 3D-Modelle (als OBJ-Dateien) der Ryedale Bronzefunde von Heritage360 erhalten hatte, dauerte der 3D-Druck von Anfang bis Ende etwa drei Stunden, wobei alle vier Objekte gleichzeitig auf einem ColorJet- Drucker von 3D Systems mit einem Gipskern gedruckt wurden.

Ein meisterhaft durchgeführter Alterungsprozess, um eine authentisch antike Erscheinung zu erreichen

Zunächst wurde eine Grundierung aufgetragen, und anschließend erhielten die Objekte noch eine Epoxid-Oberflächenbeschichtung mit Bronzepuder. Nachdem das Epoxy-Pulver ausgehärtet war, wurden die Objekte poliert, um eine bronzene Erscheinung zu erzielen, so als ob sie neu wären.

Dann wurden sie mit einer Kombination aus Sprühfarben und Wachsen künstlich gealtert, um ihnen eine Grünspan-Optik zu verleihen, die jener der Originalobjekte auffallend ähnlich ist.

3D-gedruckte, handbemalte Replik der Büste von Marcus Aurelius. Bild mit freundlicher Genehmigung von ThinkSee3D

Jetzt können die Schülerinnen und Schüler diese wunderschönen, originalgetreuen Repliken selbst in die Hand nehmen und erforschen – eine unvergesslichen Ergänzung zum klassischen Schulbuchunterricht über dieses wichtige Kapitel der Geschichte.

Vorfreude auf das 3D-Scannen der Vergangenheit

Nach der erfolgreichen Digitalisierung der Ryedale-Hoard-Sammlung hat sich das Yorkshire Museum nun zum Ziel gesetzt, dasselbe für seine anderen Sammlungen zu tun, zu denen Tausende von faszinierenden Objekten wie Schwerter und Juwelen, ausgestorbene Moa, Auks und Dinosaurier, ein kompliziertes Bodenmosaik aus der römisch-britischen Zeit, Grababgüsse und noch vieles mehr gehören.

James Osborn von Heritage360 besucht die Ausstellung des Ryedale Hoard im Yorkshire Museum. Bild mit freundlicher Genehmigung von Heritage360

Woods erläuterte den Unterschied, den das 3D-Scannen bewirkt hat: „Gute Museumskuratierung besteht nicht einfach darin, den Menschen etwas zu erzählen, sondern es Menschen aller Altersgruppen zu ermöglichen, sich auf eine Reise der Selbsterkundung zu begeben, auf der sie auf ihre eigene Art und Weise unvergessliche Dinge über diese Objekte entdecken.“

Er fuhr fort: „Und das ist es, was uns das 3D-Scannen mit Artec hier ermöglicht hat.“