Uralten Knochen wird im Naturhistorischen Museum Wien neues 3D-Leben eingehaucht

Viola Winkler vom Naturhistorischen Museum Wien (NHMW) beim Scannen eines Riesenhirsches mit Artec Leo. Foto mit freundlicher Genehmigung von Christina Rittmannsperger

Vor über 10.000 Jahren, in der Eiszeit, war Irland ein Land von kühler Schönheit, geprägt von der Tundra und übersät mit widerstandsfähiger, kältetoleranter Vegetation. Es war eine Welt, die sich stark von der heutigen unterschied, ein Zeugnis des unerbittlichen Laufs der geologischen Zeit. In dieser eisigen Weite lebte eine wirklich bemerkenswerte Kreatur – der Riesenhirsch (Megaloceros giganteus), auch bekannt als irischer Elch bekannt ist.

Dieser Hirsch war im Gegensatz zu seinen heut verbreiteten Arten ein Titan unter den Tieren: Er war etwa 2 m hoch und trug ein Geweih mit einer Spannweite von über 3 m. Seine gewaltige Größe, die das spärliche Blattwerk der Tundra überragte, war ein atemberaubender Anblick, eine Verkörperung der Zähigkeit des Lebens inmitten der frostigen Weite des eiszeitlichen Irlands.

Inmitten der furchtbaren Winde und unter dem schwachen, fahlen Sonnenlicht war der Riesenhirsch zahlreichen Bedrohungen ausgesetzt – vom rauen Klima bis hin zu Raubtieren wie eiszeitlichen Wölfen und Bären. Der Hirsch kämpfte um sein Überleben und das seiner Jungen, trotzte den Elementen, wich Raubtieren aus und watete durch eisige Sümpfe.

Das kommentierte 3D-Modell des Riesenhirsches auf Sketchfab, erstellt aus Artec Leo Scans. Bild mit freundlicher Genehmigung des NHMW

Aber selbst ein mächtiger Riesenhirsch konnte dem Schicksal nicht entkommen. Wahrscheinlich steckte unser Exemplar in einem unbarmherzigen Torfmoor fest – eine häufige Gefahr im eiszeitlichen Irland – und musste sich zweifellos abkämpfen, bevor er sein Ende fand. Sein gewaltiger Körper versank im Torf, wurde so konserviert und wartete in aller Stille über die Jahrtausende hinweg auf den Moment seiner Entdeckung.

Wiederauferstehung aus dem Torfmoor

Im Jahr 1860 wurde die Überreste des Hirsches aus ihrem Torfgrab ausgegraben, ein Ereignis, das die wissenschaftliche Welt nicht unbeachtet ließ. Das bemerkenswert gut erhaltene Skelett des Hirsches war wie eine Zeitkapsel, die unschätzbare Einblicke in das Leben und die Umwelt des eiszeitlichen Irlands bot.

Nach seiner Entdeckung begaben sich die Überreste des Riesenhirsches auf eine Reise und fanden schließlich im Naturhistorischen Museum Wien (NHMW) ein neues Zuhause. Mehr als eineinhalb Jahrhunderte später stellte sich die neue Aufgabe, das faszinierende Skelett dieses majestätischen Tieres inmitten eines Schatzes historischer Artefakte zu bewahren und auszustellen.

Blick entlang der Wirbelsäule zum Hals des kommentierten 3D-Modells des Riesenhirschs auf Sketchfab. Bild mit freundlicher Genehmigung des NHMW

Das Unterfangen, dieses prähistorische Wunderwerk einem breiten Publikum zu präsentieren und gleichzeitig seine langfristige Erhaltung zu gewährleisten, brachte jedoch eine Reihe einzigartiger Herausforderungen mit sich. Notwendig war eine Lösung, in der modernste 3D-Scantechnologie mit wissenschaftlicher Präzision und kontaktloser, zerstörungsfreier Funktionalität kombiniert würden.

„Obwohl die Photogrammetrie sehr wertvoll ist, war sie für unser Museum nicht die ideale Wahl“, sagt Viola Winkler, Betreiberin des 3D-Labors am NHMW. „Die für diese Methode erforderlichen langen Fotositzungen und die langsamen Verarbeitungszeiten waren zwei unserer größten Bedenken. Wir waren auf der Suche nach einer Lösung, die nicht nur die Genauigkeit und Effizienz verbessert, sondern uns auch helfen, unser Publikum besser zu erreichen.“

Viola Winkler scannt mit Artec Leo das Innere des Brustkorbs des Riesenhirsches. Foto mit freundlicher Genehmigung von Christina Rittmannsperger

Neuinterpretation von Museumsexponaten mit Artec Leo

Durch Einsatz von Artec Leo, einem hochmodernen 3D-Scanner, wurde die Herangehensweise des Museums an Dokumentation, Objektkonservierung und virtuelle Ausstellungen umgekrempelt. Gemeinsam mit Anna Haider, einer weiteren Visualisierungsexpertin am NHMW, revolutioniert Winkler mit Artec Leo die Ausstellungsstücke des Museums. Der hochmoderne 3D-Scanner ist ein bemerkenswertes Werkzeug, mit dem sich komplizierte Details und naturgetreue Texturen der kostbaren Artefakte im Museum mit beispielloser Genauigkeit und Geschwindigkeit erfassen lassen.

„Der Scanner Artec Leo hat unsere Herangehensweise an die Objektkonservierung und die Erstellung von 3D-Versionen unserer Sammlungen verändert. Seine Geschwindigkeit, Genauigkeit und Nutzerfreundlichkeit haben unseren Arbeitsablauf erheblich verbessert. Wir sind froh, eine Alternative zu langwierigen Photogrammetrie-Sitzungen zu haben“, so Haider.

Auf dem hinteren Touchscreen von Leo können die Scans des Riesenhirsches in Echtzeit überprüft werden. Foto mit freundlicher Genehmigung von Christina Rittmannsperger

Das NHMW verwendet auch Artec Space Spider, einen tragbaren 3D-Scanner mit extrem hoher Auflösung, der sich ideal für die Erfassung kleinster, kompliziertester Details von Fossilien und einer Vielzahl anderer Objekte eignet.

Von Scans zu interaktiven 3D-Modellen

Sobald der Artec Leo oder Space Spider ein Fossil oder ein anderes Objekt gescannt hat, muss dieses in ein umfassendes polygonales 3D-Netz, das die Oberfläche des Objekts mit einer Genauigkeit im Submillimeterbereich darstellt, umgewandelt werden.

Dieser Screenshot von Artec Studio zeigt die Vorab-Ausrichtung der Leo Scans des Riesenhirschs. Bild mit freundlicher Genehmigung des NHMW

Die Software Artec Studio spielt bei diesem Transformationsprozess eine Schlüsselrolle. Winkler und Haider nehmen die vom Artec Scanner erfassten Rohdaten und importieren sie in Artec Studio. Hier kann das resultierende 3D-Polygonnetz in 3D-Modelle verschiedener Formate umgewandelt werden.

Dieser Screenshot von Artec Studio zeigt die Ausrichtung der Leo Scans des Riesenhirschs. Bild mit freundlicher Genehmigung von NHMW

Normalerweise exportieren die Spezialistinnen ihre 3D-Scans als OBJ-Dateien und die Texturen als PNG, während sie für einige Webanwendungen das GLB-Format, das mit Blender kompatibel ist, verwenden. „Die nahtlose Integration zwischen Artec Studio und Blender sowie anderen Anwendungen ermöglicht einen reibungslosen und effizienten Arbeitsablauf bei der Erstellung naturgetreuer 3D-Modelle“, so Haider.

Viola Winkler und Anna Haider bei der Überprüfung von 3D-Scans auf dem Touchscreen von Leo. Bild mit freundlicher Genehmigung von Christina Rittmannsperger

Eine besondere Stärke von Artec Leo liegt in seiner Fähigkeit, 3D-Modelle für eine interaktive Plattform zu erstellen, die Museumsbesucher auf eine Art und Weise erkunden können, wie es innerhalb der physischen Grenzen des Museums nicht möglich wäre. Dies ermöglichte neue Möglichkeiten für das Entdecken, die Bildung und das Verstehen, und das insbesondere in Zeiten der Pandemie, als Besuche vor Ort schwierig oder sogar unmöglich waren.

„Die interaktiven 3D-Modelle, die wir mit Artec Leo und auch mit Space Spider erstellt haben, sind bei allen beliebt“, so Winkler.

Das kommentierte 3D-Modell des Riesenhirsches auf Sketchfab, erstellt aus Artec Leo Scans. Bild mit freundlicher Genehmigung des NHMW

Sie erklärt weiter: „Ob jemand nun in Wien oder Tausende von Kilometern entfernt ist, kann er unsere Sammlungen eingehend erforschen, und das oft sogar aus mehr Blickwinkeln, als wenn er das Museum besuchen und die Exponate persönlich betrachten würde. Wir sind auch in der Lage, Exemplare aus unseren Sammlungen, die nicht Teil der öffentlichen Ausstellung sind, zu zeigen.“

Die Schätze des Naturhistorischen Museums Wien mit der Welt teilen

Das Naturhistorische Museum Wien stellt seine 3D-Modelle online über seinen Sketchfab-Account Besuchern auf der ganzen Welt zur Verfügung. Auf der Plattform Sketchfab finden sich mittlerweile mehr als 200 extrem naturgetreue, aufschlussreich kommentierte 3D-Modelle einiger der beliebtesten und unvergesslichen Exponate des Museums. Die meisten der verfügbaren 3D-Modelle können auch kostenlos heruntergeladen werden.

Zu den beliebtesten gehören der Terrorvogel (Paraphysornis brasiliensis), der Sokol-Raumanzug von Franz Viehböck, japanische Riesenspinnenkrabben (Macrocheira kaempferi) und sogar der NHMW-Gebäckteller, eine Sammlung von acht einzigartigen 3D-Modellen, die in herunterladbare 3D-druckbare Plätzchenausstecher umgewandelt wurden und zur virtuellen Erkundung zur Verfügung stehen. Durch die weltweite Zugänglichkeit wird das Museumserlebnis für Besucher aus nah und fern wirklich umfassend barrierefrei gemacht.

Das kommentierte 3D-Modell des Terrorvogels auf Sketchfab, erstellt aus Artec Leo Scans. Bild mit freundlicher Genehmigung des NHMW

Jenseits des Riesenhirschs

Neben dem faszinierenden Skelett des Riesenhirsches hat das NHMW Artec Leo auch zur Dokumentation und Erstellung von 3D-Modellen einer Reihe anderer bemerkenswerter Lebewesen eingesetzt. Dazu gehören ein südlicher Seeelefant (Mirounga leoninae) von den Falklandinseln im Südatlantik, eine riesige Meeresschildkröte (Archelon ischyros) aus dem prähistorischen tropischen Meer, das einst Nordamerika bedeckte, und eine seltene blaue Antilope (Hippotragus leucophaeus), eines der beliebtesten und bekanntesten Exponate der Museumssammlung.

Winkler konnte ihr Erstaunen über die Präzision und Detailgenauigkeit von Artec Leo nicht verbergen: „Selbst nachdem ich ihn schon so lange benutze, bin ich immer wieder erstaunt, wie Leo selbst die kleinsten Details unserer Fossilien und anderen Exponate erfasst. Wenn man sich das 3D-Modell unseres südlichen Seeelefanten oder der alten Meeresschildkröte anschaut, kann man die individuellen Texturen und subtilen Variationen erkennen, die jedes Objekt einzigartig machen.“

Das kommentierte 3D-Modell der blauen Antilope auf Sketchfab, erstellt aus Artec Leo Scans. Bild mit freundlicher Genehmigung von NHMW

Winkler weiter: „Und der Scan unserer blauen Antilope – es ist fast so, als stünde man direkt vor dem echten Exemplar und könnte seine komplexen Merkmale aus der Nähe betrachten. Artec Leo hat unsere Sammlungen wirklich zum Leben erweckt.“

Beobachtung und Erhaltung für künftige Generationen

Neben dem Nutzen für die Öffentlichkeit fand das NHMW-Team mit Artec Leo und Space Spider auch eine zuverlässige Lösung für die digitale Erhaltung gefunden. Die hochpräzisen 3D-Scans sind eine wichtige Ressource für die Überwachung kleinster Veränderungen an den Artefakten. Selbst Veränderungen, die kleiner als ein Millimeter sind, können im Laufe der Zeit nachverfolgt werden.

Das kommentierte 3D-Modell vom Schädel eines Tyrannosaurus Rex, erstellt aus Artec Leo Scans. Bild mit freundlicher Genehmigung des NHMW

„Die Möglichkeit, selbst kleinste Oberflächenveränderungen an den Objekten zu erkennen und bei Bedarf einzugreifen, ist ein großer Gewinn für uns. So können wir sofort erkennen, wenn Probleme an der Substanz, und diese wertvollen Objekte für viele weitere Jahre bewahren“, erklärt Haider.

Gelegentlich setzt das Team Blender ein, um die 3D-Modelle, insbesondere für Animationen, mit noch filigraneren und realistischeren Texturen zu versehen und so das Erlebnis für den Betrachter zu verbessern.

Neudefinition der Museumskuration im 21. Jahrhundert

Mit Artec Leo und Space Spider hat das NHMW eine effiziente und präzise Lösung für die doppelte Herausforderung der Bewahrung und der Erweiterung der Zugänglichkeit gefunden. Durch eine neue Herangehensweise an die Dokumentation von Objekten und die Einbindung der Besucher wird sichergestellt, dass die bemerkenswerten Exponate das Publikum auch in den kommenden Jahrzehnten und Jahrhunderten erleuchten und inspirieren werden.

Oder, wie Winkler es ausdrückt: „Unsere alten Exponate haben jetzt eine Zukunft, die so sicher und lebendig ist wie ihre Vergangenheit.“ Haider schließt sich den Worten ihrer Kollegin an: „Von der Ermöglichung faszinierender virtueller Rundgänge bis hin zur Erhaltung unserer Exponate haben die Artec Scanner unsere Herangehensweise an die Museumskuration wirklich verändert.“

Das kommentierte 3D-Modell eines tasmanischen Tigers (Thylacine), erstellt aus Artec Leo Scans. Bild mit freundlicher Genehmigung des NHMW

In dieser neuen Ära geht das NHMW über die traditionellen Grenzen der Bewahrung und Ausstellung hinaus. Mit Artec Leo, Space Spider und einer Reihe fortschrittlicher Software-Tools wird neu ergründet, was ein Museum im 21. Jahrhundert leisten kann.

Es geht nun nicht mehr nur darum, Exponate zu präsentieren, sondern auch darum, die beeindruckenden, reich beschrifteten 3D-Modelle mit einem weltweiten Publikum zu teilen und so dazu beizutragen, dass diese seltenen historischen Zeugnisse unabhängig von geografischen Grenzen weiterhin Neugier und Ehrfurcht wecken können.