SỐ HÓA DI SẢN VĂN HÓA BẰNG CÔNG NGHỆ 3D

Ngày nay, nhờ việc áp dụng số hóa di sản văn hóa bằng công nghệ 3D nên việc phục dựng, bảo tồn lại các di tích được tiến hành nhanh chóng và hiệu quả hơn. Nó  không chỉ đơn giản là khôi phục lại như mới một công trình kiến trúc cổ. Mà điều quan trọng là giữ được di tích như nguyên gốc trên cơ sở khoa học đáng tin cậy. Đồng thời mang lại hiệu quả cũng như chi phí tiết kiệm hơn khi so sánh với phương pháp đo đoạc truyền thống.

Bài viết onine trên Thông tin Khoa học và Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh.

Công nghệ quét 3D Laser giúp khôi phục cổng thành Namdaemun.

Một biến cố đã xảy ra ở Hàn Quốc vào tháng 02/2008:

Cổng thành Namdaemun, trấn giữ phía Nam của cung điện Gyeongbokgung đã bị lửa thiêu rụi trong một đêm. Thế nhưng, chỉ 5 năm 3 tháng sau đó. Cổng thành nổi tiếng số một Hàn Quốc này đã chính thức mở cửa đón du khách trở lại. Nhờ ứng dụng công nghệ cao vào lưu giữ bảo tồn di sản: công nghệ quét 3D laser scanning. Nên việc khôi phục lại một di sản hơn 600 năm tuổi và bị cháy rụi hoàn toàn. Đã trở về gần như nguyên bản ban đầu trong một khoảng thời gian ngắn.

Bảo tồn di tích theo cách thông thường cần kết hợp nhiều phương pháp và phương tiện khác nhau. Nhằm lưu giữ thông tin chính xác hơn. Qua đó, giúp các thế hệ sau này có đầy đủ tư liệu , và thông tin cần thiết. Để trong tương lai có thể thực hiện việc duy tu sửa chữa như nguyên bản. Các đơn vị quản lý di tích thường lưu giữ bản vẽ gốc, ảnh chụp trên giấy hay trên microfilm.

Tuy nhiên. Với công nghệ phát triển hiện nay người ta có những yêu cầu cao hơn trong việc lưu trữ. Cụ thể như:

• Dữ liệu lưu trữ cần đồng nhất, chính xác và dễ truy cập, tra cứu thông tin.
• Dữ liệu lưu trữ di sản cần đượclưu trữ dạng ở số để có thể dễ dàng chia sẻ với các đơn vị liên quan phục vụ công tác bảo tồn, phục dựng, hay nghiên cứu.

Với những yêu cầu như vậy, ta phải cần một công nghệ „phi truyền thống“. đó là công nghệ sử dụng máy quét laser 3D để quét toàn bộ công trình. Máy quét laser 3D có thể quét toàn bộ công trình. Từ đó có thể tạo ra hình ảnh 3 chiều (3D) từ file scan point cloud, với độ chính xác và rõ nét cao. Về nguyên lý, máy quét kết hợp hình kỹ thuật số 2 chiều và ánh sáng laser có cấu trúc để tạo ra đối tượng 3D. Quá trình này được điều khiển và xử lý bởi phần mềm tích hợp. Máy quét laser 3D có thể vừa lưu giữ hình ảnh và màu sắc. Vừa có thể lưu giữ các kích thước vật lý chính xác của đối tượng.

Có thể ứng dụng công nghệ quét 3D Laser vào thực tiễn ở Việt Nam?

Năm 2015 có khá nhiều bài báo nhắc đến yêu cầu trùng tu Nhà thờ Đức Bà (TP.HCM).Có nhiều ý kiến băn khoăn, nhất là khả năng phục hồi nguyên trạng. Do Nhà thờ Đức Bà đang trong tình trạng xuống cấp nghiêm trọng, tiềm ẩn nhiều nguy cơ gây nguy hiểm đối với du khách. Nên việc trùng tu đang là vấn đề cấp bách.

Bên trong công trình Nhà thờ Đức Bà có nhiều chi tiết ở vị trí cao. Với các điều kiện thông thường, sẽ rất khó cho việc đo vẽ lại chính xác. Ví dụ, khu vực tháp chuông rất khó tiếp cận để đo do khá nguy hiểm. Ngoài ra, lớp gạch bên ngoài nhà thờ đang trong tình trạng hư hỏng nặng. Cần được thống kê và đo vẽ lại để có phương án thay thế , quản lý  và bảo tồn. Phương pháp đo vẽ và chụp ảnh thông thường rất mất thời gian và công sức. Vì một số vị trí cao phải có thang nâng mới có thể tiếp cận.

Để phục dựng, cần phải rà soát và lưu giữ lại thông tin hiện trạng của nhà thờ một cách tốt nhất. Để làm cơ sở cho việc đánh giá hư hỏng, lập kế hoạch phục dựng. Cuối cùng là kiểm tra kết quả phục dựng so với nguyên bản. Với những yêu cầu như vậy. Công nghệ quét 3D laser scanning với những tính năng và ưu điểm đã được nêu là phù hợp.

Nếu sử dụng máy quét laser 3D, với tầm quét của một máy hiện nay trung bình  trên 100 m. Một số dòng máy có thể quét chính xác đối tượng lên đến 800 m. Thì việc thi công đo đạc diễn ra rất nhanh và chính xác.Các phép đo thủ công khó đạt được kết qủa như vậy. Do giảm được nhiều công đoạn phải đo đạc ngoài công trình, cộng với dữ liệu thu được chính xác. Điều này giúp đẩy nhanh tốc độ việc mô hình hóa 3 chiều. Cũng như các giai đoạn phục dựng sau này nên tiết kiệm thời gian và chi phí.

Giải pháp mô hình hóa 3D từ công nghệ Scan Laser

Ngày 16/03/2016, nhân sự kiện Công viên Phần mềm Quang Trung kỷ niệm 15 năm thành lập. Tại khu vực triển lãm công nghệ, Công ty VMT Solutions đã giới thiệu. „Giải pháp mô hình hóa 3D từ công nghệ Scan Laser trong bảo tồn di sản“. Điều này cho thấy công nghệ này đã không còn xa lạ ở Việt Nam. Theo đại diện VMT Solutions, doanh nghiệp đã tiếp cận công nghệ này từ rất sớm. Và đã  có kinh nghiệm trong việc xử lý dữ liệu quét 3D sang mô hình số CAD cho các công trình, di sản nổi tiếng thế giới.

Thông tin thêm về lợi ích khi ứng dụng công nghệ này. Đại diện VMT Solutions cho biết. Nếu chỉ quét dùng máy quét laser 3D rồi đưa vào sử dụng ngay thì không khả thi. Mất rất nhiều thời gian cho việc xử lí lượng lớn dữ liệu quét. Bên cạnh đó việc mô hình hóa thành bản vẽ 3D CAD cũng rất mất thời gian.

VMT Solutions đã phát triển các giải pháp mô hình hóa 3D để xử lý dữ liệu quét và sau đó mô hình hóa thành bản vẽ 3D CAD. Qua đó giúp các công ty chuyên về phục dựng, kiến trúc sẽ tiết kiệm rất nhiều thời gian cho việc đo vẽ, hoặc thống kê các chi tiết cần thay thế. Các đơn vị phối hợp trong quá trình phục dựng được chia sẻ ngay hình ảnh, kích thước, màu sắc và bản vẽ chi tiết chính xác, để có thể lên phương án phục dựng và phối cảnh trước khi thực hiện thực tế, hạn chế các sai sót ảnh hưởng đến quá trình phục chế.

Hơn nữa, các dòng máy quét Laser 3D thế hệ mới cho phép quét toàn cảnh (Panorama), kèm theo lớp dữ liệu về kích thước và tọa độ vật thể. Các dữ liệu này có thể đưa lên website và người sử dụng có thể „tham quan“ thực tế ảo như Google street view. Tính năng này góp phần không nhỏ cho việc quảng bá công trình sau này, nhằm tăng thu hút khách cho ngành du lịch.

Đây là giải pháp mang tính ứng dụng cao và hiệu quả trong việc phục dựng và bảo tồn di tích, cũng như để giới thiệu và quảng bá các di sản, công trình ra thế giới. Tuy nhiên, công nghệ quét 3D laser scanning được ứng dụng không giới hạn trong nhiều lĩnh vực, dịch vụ  và không chỉ dừng lại ở việc cung cấp dữ liệu chính xác về hiện trạng công trình và mô hình 3D dạng CAD cho các đơn vị có liên quan. Việc phục dựng có đạt được hiệu quả và giống như nguyên mẫu hay không lại phụ thuộc vào kinh nghiệm thi công của nhà thầu, vật tư thay thế,…

Kết luận

Số hóa di sản văn hóa bằng công nghệ quét 3D Laser Scanning đang mở ra nhiều cơ hội mới cho việc bảo tồn và phát triển giá trị văn hóa. Đây không chỉ là một xu hướng mà còn là một trách nhiệm lớn lao của mỗi cá nhân và tập thể trong nỗ lực gìn giữ những giá trị văn hóa quý báu cho thế hệ mai sau. Sự kết hợp giữa công nghệ và nghệ thuật sẽ tạo ra những trải nghiệm phong phú và đáng nhớ cho cộng đồng, từ đó góp phần làm phong phú thêm nền văn hóa đa dạng của nhân loại.