• 分類：應用項目
• 發佈時間：2023-03-30 10:53
• 訪問量：

【概要描述】挑戰: 在疫情封城期間，為學生和教職人員提供獲取自然標本系列的訪問途徑。

 

方案: Artec Space Spider, Artec Studio

 

成果: 創建可以免費使用和下載高質量3D掃描樣本的虛擬圖書館。

 

大自然一直是人們取之不竭的靈感來源。模仿壁虎腳趾生物力學的攀爬吸盤、再現鯊魚皮形態和功能的抗菌塗層，受鳥喙形狀啟發的日本著名子彈列車的空氣動力學外形——這些例子用來說明如何使用模型、系統、自然元素來解決複雜的人類問題和設計難題。

正如生物學家、作家和仿生學研究所的聯合創始人Janine Benyus在她的TED演講中所講述的那樣：“我們周圍充滿天才。我們從來都不是第一個創造（物質）的人。”

由於全球城市化、農村人口流失以及新的旅行政策，使人類只能選擇有限的方式來瞭解大自然這個偉大的發明機器所能提供的所有方面、秘訣和藍圖。儘管如此，世界上仍有一些地方，讓你無需進入荒野、飛到偏遠的島嶼或穿越茂密的叢林、忍受高溫或嚴寒，就可以找到數以千計的真實自然標本。這就是：Edna W. Lawrence自然實驗室。



Edna W. Lawrence自然實驗室（照片由自然實驗室提供）

 

 

 

簡介

Edna Lawrence畢業於羅德島設計學院，作為美國經驗豐富的導師、學者、著名畫家，於1937年成立了這個實驗室。用她自己的話說，“讓學生看到並領略大自然的美麗奇跡......從形態、空間、顏色、紋理、設計和結構上。”

自然實驗室不像傳統意義的實驗室。最初，Edna在1920年代夏季公路旅行期間為她的自然繪畫課收集了少量自然標本，到1937年發展到了1286個物種（包括貝殼、蝴蝶、礦物質、骨骼、種子莢和動物標本），再到38年後她退休時，已發展到超過25000件單品。

如今，自然歷史收藏館館藏約有80000個標本。羅德島設計學院的師生，無論是他們正在從事科學、藝術還是設計專案，都可以不受限制地訪問這些標本。

“在大學或任何其他的地方，都沒有可以像自然實驗室和自然歷史收藏館這樣的機構，”該實驗室的資深生物學家Benedict Gagliardi說。“學生可以在這裏獲得身臨其境的體驗——他們可以打開展櫃，取出貝殼、骨頭、浮木的碎片和動物標本，通過繪畫、感覺、移動它們來進行真實的互動。”

“這是一個深受大家喜愛的環境。我們的理念是：盡可能深入但不會強加任何東西的情況下，幫助師生推動他們的研究專案，”自然實驗室代理主任Jennifer Bissonnette博士說。“如果你有任何問題，我們的三名生物學家可以幫助你深入瞭解並告訴你想知道的一切。”

除主要藏品外，自然實驗室還收藏了昆蟲、地衣、珊瑚和其他小型標本、有機和無機材料、活植物、稀有的自然歷史書籍，並提供最新的成像設備，可在多個尺度和維度上探索各種自然物。自然實驗室團隊在2015年將Artec Spider作為成像工具之一，添置到他們的設備套件中。

將3D掃描器添置到工具箱

“這部分我們的工作是採取新的方式來創造可視化的空間，”實驗室代理主任Jennifer Bissonnette博士說。“我們正在考慮用新的方式流覽這裏的生物表面和紋理，Artec Spider作為一款完美的工具，因為它擁有最先進的能力，能夠以極其精細的解析度捕獲不同結構。”

Spider能以高精度掃描精細複雜的小物體，是將自然和歷史文物的原始形狀和顏色進行數位化保存的理想解決方案。Spider功能強大、精准、輕巧且易於使用，已成為實驗室成像設備系列中重要的一員，此外還有專業顯微鏡、運動相機、GPS跟蹤器和其他用於研究和記錄自然素材、標本、系統和過程的工具等等。



自然實驗室用Artec Spider將約80000多個自然歷史藏品數位化
（照片由自然實驗室提供）

 

自從實驗室的師生可以使用3D掃描器以來，它迅速成為最受歡迎的工具之一。Gagliardi坦言：“被委任使用如此先進的設備是令人振奮的。它讓我們更多地參與到專案當中，而不僅僅是要求別人為我掃描一下。”

邁向數位化

Gagliardi和他的團隊首先將學生們使用Spider製作的動物標本、自然歷史標本和素材的3D掃描存儲在移動硬碟上，並且僅支持創作者查詢訪問。但是，隨著疫情爆發帶來了改變。由於師生無法在實驗室與藏品互動，因此他們需要以虛擬方式訪問這些標本——或者至少其中一部分標本。與此同時，Benedict萌生了一個想法，將他們已有的所有3D掃描上傳到線上3D模型共用平臺Sketchfab，並創建一個虛擬3D標本圖書館：

“當疫情爆發時，很難完全以數位化取代觸覺學習。”Gagliardi說，“但是，對於那些努力將課程數位化的教師來說，數位化藏館是一個巨大的優勢。使用Artec Spider進行3D掃描對於實現對事物的立體理解至關重要。”

實驗室團隊決定免費開放圖書館中的所有模型下載，以便學生和教職人員可以使用這些檔，進行提取修改，將其充分利用。

團隊擁有的各種標本和素材的精准3D副本為他們的仿生學課程帶來新的視角：

“仿生學是我們在實驗室研究的課題之一，也就是說，利用從大自然中汲取的靈感來設計解決方案，”Bissonnette解釋道。“我們可以通過擁有不同自然形態和素材的數字館藏來分析，並將它們導入到軟體中，並且可以根據我們的設計意圖進行構建和修改。”

新的方式還可以出借過去僅供“實驗室內部使用”的專案

“通常，我們會像一般的圖書館一樣借出大量標本：例如，一個裝有蝴蝶標本的手工玻璃盒，或者某些類型的貝殼和各種小標本，”Benedict說。“我們會在無法出借的物品上貼上紅色標識。3D掃描使我們能夠以另一種方式出借它們，這樣師生可以在課後或遠距離進行互動。真正地改變了借閱過程的運作方式。”

線上3D模型數字目錄的另一個優勢是有機會組織創作者和研究人員的全球社區：

“我們收到了許多熱情的回饋，大家將我們的3D掃描融入到各自的藝術作品、電子遊戲設計和其他學科中，”Gagliardi說。“有生物學家們幫助我們鑒定了一些標本。像是我們在Sketchfab上一直標記為栗鼠頭骨的專案，結果卻是麝鼠頭骨。”

行之有效的方法

疫情期間，掃描過程也必須隨之改變。由於幾乎每個人都在遠程工作和學習，因此Gagliardi根據師生的要求開始掃描不同的標本，來補充到數字館藏當中。

Bissonnette說：“將標本補充到虛擬館藏中變得不僅僅是師生認為的一件有趣的事情，能夠繼續訪問藏品才是至關重要的。”

儘管每種類型的樣本都是獨一無二的，但在實驗室中掃描的大多數對象都遵循相同的掃描方法。

首先，掃描對象的頂部和側面，然後將其翻轉再次掃描底部和側面。該團隊還採用了ORANGEMONKIE的可折疊燈箱來實現均勻照明的高品質紋理，外加使用讓掃描更加平穩的電動轉盤。

“從我第一次使用掃描器，就被驚豔了，尤其是看到了Artec Studio軟體展現的強大功能，”Gagliardi說。“當你生成一個原始掃描，你覺得還不錯，看起來像是我正在掃描的物體。但最終作品，定稿的網格，與最初的掃描相比是如此的精緻，以至於每次得到最終的成品我都大為震撼。”

掃描完成後，團隊使用Artec Studio中的智能模式處理數據。完成後，最終模型會直接導出到Sketchfab，或者在某些情況下，先導出到Blender進行額外的後期處理。Gagliardi補充道：“Artec Studio提供的掃描數據品質很高，所以通常我們只需導出掃描，就可以直接使用了。”

目前，數字館藏有500-600份掃描，其中近400份已經可以在Sketchfab中下載。

 

未來計畫

通過創建3D掃描標本虛擬圖書館，自然實驗室團隊讓人們有機會接觸Edna Lawrence傳奇收藏中的一些最珍貴的自然文物——而不僅限於羅德島設計學院的師生，還包括公立學校和可能無法獲得此類資源的機構。這也使得他們與同樣使用Artec掃描器、攝影測量或其他數位化方法的大學和博物館相互建立了聯繫和合作。

“我不斷收到來自羅德島設計學院的藝術和科學界專業人士和業餘愛好者的評論、感謝和詢問的消息，”Gagliardi說。“最近，來自世界最大的博物館技術服務提供商之一的專案經理聯繫了我，向我詢問他們是否可以將我們的彩龜模型用於鑄造專案。這個平臺的獨特資源帶來的廣泛影響力和各種交流讓我印象深刻。”

虛擬藏館對師生和其他用戶具有重要的價值，所以現在需要培訓他們如何使用Artec Spider創建自己的3D模型。羅德島設計學院提供的遠程課程中，大量地使用數字藏館作為學習工具。

“我們將堅定地執行構建遠程數字資源的計畫，”Gagliardi說。“通過疫情讓我們瞭解到它們更多的價值。如果沒有Artec Spider，我們今年無法在遠程化方面取得如此的成就。”

 

源文摘自：Artec 3D（埃太科三維）