Artec Space Spider로 La Brea Tar Pits(라브레아 타르 피츠 공원)에서 3D 스캐닝

12,000년 전 캘리포니아 로스앤젤레스의 심장부에 많은 매장량의 천연 아스팔트(일명 '타르') 퇴적물이 지면 바로 밑에 잠재해 있었습니다. 개울과 연못의 바닥은 말할 것도 없습니다. 매머드, 들소, 말, 땅늘보 그리고 낙타 같은 동물들이 갈증을 풀기 위해 물로 뛰어들면 때때로 표면으로 스며든 매우 끈끈한 아스팔트에 갇히게 됩니다. 4cm(1.5인치)의 액체 아스팔트만으로도 들소 또는 매머드까지 갇혔습니다.

La Brea Tar Pits에서 발굴한 끔찍한 늑대 해골

끔찍한 늑대들(Canus dirus), 검치호랑이들(Smilodon fatalis) 그리고 북미 사자들(Panthera leo atrox)을 포함한 포식자들은 제자리에서 어찌해 볼 수도 없이 투쟁하며 쉬운 먹이일 것으로 생각했던 먹이를 향해 점점 더 가까이 다가갔습니다. 머지 않아 포식자와 먹이 모두 굶주림으로 죽고 지면에서 서서히 썩을 관대하지 못한 아스팔트에 빠져들었으며, 그들의 유골 중 일부는 결국 시간이 흐르면서 아스팔트 퇴적물에 묻혔습니다.

La Brea Tar Pits의 박물관에 있는 검 모양의 송곳니를 가진 고양이 골격

La Brea Tar Pits의 박물관에는 과학자들이 처음으로 연구를 시작한 1906년 이후 여전히 부글부글 거품이 이는 아스팔트 퇴적물에서 발굴된 화석들이 모여 있습니다. 대체로 La Brea Tar Pits에서 수년 동안 350만 개 이상의 표본이 발견되었습니다. 이 화석들은 50,000년이나 된 방사성 탄소였습니다.

La Brea Tar Pits의 박불관

Tar Pits는 전 세계 고생물학자들에게 문자 그대로 귀중한 보물 창고였으며 방대한 수의 잘 보존된 표본이 발견되었습니다. 한 가지 예를 들자면, 그들은 아스팔트로 인해 생긴 수만 개의 다른 화석 외에도 3,600종 이상의 끔찍한 늑대의 유골을 발굴했습니다.

La Brea Tar Pits의 19번 채취장

연구자들은 방사성 탄소 연대 측정과 환경 변화 및 인간 영향과 연관될 수 있는 시간 경과에 따른 생물적 변화에 대한 데이터를 제공하는 기타 분자 분석을 포함하여 수년간 표본에 대한 많은 연구를 수행해 왔습니다. 방사성 탄소 연대 측정을 통해 연구자들은 고대 식물, 곤충, 조류, 파충류, 양서류, 포유류 및 조개껍데기에 정확한 날짜를 표시하고 인간이 도착하고 정착하기 전에 수천 년 동안 지역 환경이 어떠했는지에 대한 명확한 시각을 점진적으로 발전시킬 수 있습니다.

이것은 과거에 대해 알 뿐만 아니라 과학자들이 오늘날의 환경에서 발생하는 변화를 더욱 정확하게 이해하고 수십 또는 수백 년 후 일어날 일을 더 잘 예측하고 보존 계획을 수립하는 데 중요합니다.

FLa Brea Tar Pits에 있는 100개 이상의 채취장 중 하나인 91번 채취장에서 발견된 화석

파괴 시험의 한 유형인 방사성 탄소 연대 측정에 앞서 이 박물관은 연구를 위한 실물을 보존하기 위해 화석들의 석고 모형을 만들었습니다. DSLR 카메라를 사용한 사진 측량 또한 각 표본에 간략하게 적용하였으며, 이로 인해 처리 시간이 길어지고 많은 화석을 선반과 상자에서 대기시켜야 했습니다.

La Brea Tar Pits Museum에 보관된 화석 선반

그런 다음 그들은 디지털 보관의 문을 여는 방법뿐만 아니라 고생물학에서 사용되는 3D 스캐닝, 작업 흐름을 상당히 가속하는 동시에 정확도를 높이고 3D 프린팅 및 시각화를 사용하여 다양한 가능성을 여는 방법 방법을 알게 되었습니다.

La Brea Tar Pits의 박물관에 있는 북미 사자

Artec 최우수 대리점인 Rapid Scan 3D의 3D 스캐닝 전문가들은 이들에게 화석과 같은 복잡한 유기적 모양의 물체까지도 신속하게 계측 등급의 3D 모형을 만드는 전문 휴대용 구조광 스캐너인 Artec Space Spider를 소개했습니다. 최대 0.05mm의 정확도를 자랑하는 Space Spider는 단 몇 분 만에 화석당 최대 1시간 이상 걸리던 작업을 할 수 있습니다.

Rapid Scan 3D의 Chris Strong은 “La Brea Tar Pits가 3D 스캐닝 화석과 뼈에 필요한 세밀도를 고려할 때 Artec Space Spider가 올바른 선택이었습니다. Space Spider는 초보자부터 고급 사용자까지 누구나 쉽게 사용할 수 있습니다. 몇 분 안에 색상 정보로 고해상도 데이터를 캡처할 수 있습니다. 우리는 수년간 항공 우주 및 의료 산업에 Artec 스캐너를 성공적으로 투입해 왔습니다. 같은 기술을 뼈와 화석을 스캐닝할 때뿐만 아니라 유산 보존에도 사용할 수 있습니다”라고 말했습니다.

아스팔트에서 발굴된 낙타 6번 경추를 들고 있는 Carrie Howard

La Brea의 이미징 전문가인 Carrie Howard는 “Space Spider는 복잡한 뼈의 형상을 정확하게 포착합니다. 들소 갈비뼈의 곡선에서 검치호랑이의 긴 턱뼈 송곳니와 짧은 얼굴 곰(불독 곰)의 발허리뼈 그리고 예를 들 수 있는 다른 많은 것들까지 이러한 모양과 표면 특성 중 일부는 캡처하기는 어렵지만, Space Spider를 사용하면 이 모두를 실물과 같은 고해상도 컬러 3D로 캡처할 수 있습니다”라고 말했습니다.

Howard는 계속해서 “우리의 초기 프로젝트 중 하나에는 400개의 표본이 포함되었습니다. 우리는 그것들을 신속히 스캔하고 처리한 다음 다른 표본에 작업을 계속했습니다. 이제 우리는 예전보다 훨씬 더 많은 표본을 처리 할 수 있게 되었지만 사진 측량을 사용할 때는 이 만큼의 표본을 처리하는 데 3배 이상 시간이 더 걸렸습니다”라고 말했습니다.

박물관 발굴 Project 23에서 발견된 끔찍한 늑대 척추

Howard가 Space Spider로 3D 스캐닝하는 과정은 대부분 몇 분 안에 이루어집니다. 그녀는 단순히 표본을 작은 턴테이블에 놓고 Space Spider를 들러 스캐너를 위아래로 움직이면서 턴테이블을 천천히 돌려 모든 면과 표면을 캡처합니다. 이 과정에서 스캐너의 소프트웨어인 Artec Studio는 스캐닝이 진행되는 동안 실시간으로 스캔을 표시합니다. 누락된 부분은 즉시 표시되며 해당 영역은 다시 한번 쉽게 스캐닝할 수 있습니다. 그런 다음 표본은 뒤집히고 과정은 반복됩니다.

Artec Space Spider로 끔찍한 늑대 턱뼈 3D 스캐닝

후처리는 통합된 "완벽한 디지털 복제물" 3D 모형에 정렬하고 정합하는 Artec Studio에서 이루어지며, 이후 스캔을 OBJ 파일로 내보내어 보관합니다.

3Artec Space Spider로 스캐닝한 끔찍한 늑대 턱뼈의 3D 모형

최근에 이 박물관은 작은 물체를 최대 10미크론 정확도로 스캐닝할 수 있게 설계된 자동화된 계측 등급의 데스크톱 3D 스캐너인 Artec Micro를 테스트했습니다. 이 박물관에는 조류 뼈, 담수 달팽이 및 광범위한 종자를 포함한 다양한 식물과 동물의 작은 표본이 많이 수집되어 있습니다. 스캐닝 작업 과정은 간단합니다. Micro의 스캐닝 플랫폼에 표본을 올려 놓기만 하면 몇 번의 마우스 클릭만으로 스캐너가 나머지를 알아서 처리합니다. 플랫폼은 흔들리면서 회전하며 Micro의 구조화 청색광 이중 카메라는 가능한 모든 각도에서 표본 표면의 모든 특성을 포착합니다.

위의 사진에서 볼 수 있듯이 박물관 방문객은 유리의 반대편에서 Space Spider가 실제로 작동하는 것을 화석의 3D 스캐닝을 실시간으로 (Artec Studio를 통해) 표시하는 화면과 함께 볼 수 있습니다. 3D 스캐닝 창 건너편에는 장난스럽게 별명 붙인 반원형의 유리로 에워싸인 실험실인 박물관의 화석 실험실 “Fishbowl”이 있으며, 이곳에서는 어린이와 어른 모두 고생물학자들이 다양한 화석 발견물을 살펴보고 세척하고 분류하는 것을 볼 수 있습니다.

Titans of the Ice Age에서 아스팔트에 갇힌 매머드와 검치호랑이의 재현

학교와 대학을 포함하여 다양한 지역 및 가상 공공 서비스뿐만 아니라 근처 및 멀리 있는 연구자를 위한 온라인 3D 모형 표본 데이터베이스에 대한 고려 및 논의가 박물관에는 중요한 목표이며 이는 앞으로도 계속될 것입니다.

박물관은 현재 연구 및 개발 단계에 있는 두 개의 추가 프로젝트를 통해 AR(증강 현실)을 활용하여 대화형 및 몰입형 전시회를 통해 La Brea Tar Pits의 고생물학 자원에 대한 대중의 참여를 높일 것입니다. 이러한 프로젝트는 다른 디지털 기술과 함께 Museum이 Space Spider로 만든 3D 모형의 이점을 통해 사회의 모든 수준에서 과학에 대한 대중의 지식을 높이고 과학적 오해를 줄여 줄 것입니다.