Artec 3D-Scanner verwandeln Artefakte in Requisiten für Folgen der Sendung Time Team und Videospiele

In der Welt der Archäologie ist Time Team wahrscheinlich so etwas wie eine Berühmtheit. In den 1990er und 2000er Jahren brachte die Redaktion der beliebten britischen Fernsehshow Zuschauern im ganzen Land die Spannung historischer Ausgrabungsstätten nahe. Seitdem wurde die Sendung in über 50 weiteren Ländern ausgestrahlt.

Nachdem das Programm 2014 eingestellt worden war, wurde es kürzlich in Großbritannien als YouTube-Serie und auf Fernsehgeräten in der ganzen Welt wiederbelebt, wobei ein neues Team von Archäologie-Enthusiasten die ursprüngliche Besetzung ergänzte.

Um seine Inhalte auch im digitalen Zeitalter aktuell zu halten, hat sich Time Team zum Ziel gesetzt, historische Stätten in 3D nachzubilden – mit atemberaubenden TV-Grafiken, einem interaktiven Museum und einer VR-Videospielserie.

Time Team betritt das digitale Zeitalter

Mit dem Ziel, Geschichte anschaulicher zu machen, begann Time Team zuletzt damit, sich im Rahmen einer Partnerschaft mit der Universität Plymouth fortschrittliche Technologien zu eigen zu machen.

In den letzten zehn Jahren hatte die Universität bereits bei verschiedenen Projekten mit dem Gold-zertifizierten Artec Partner Patrick Thorn and Co zusammengearbeitet. 2019 wurde der metrologische Space Spider eingeführt, und ein Jahr später wurden die Kapazitäten durch den Erwerb von Artec Leo und Artec Ray noch einmal erweitert.

Der 3D-Scanner Artec Ray vor einem historischen Bauernhaus im Dartmoor. Bild: plymouth auf Instagram

Das Städtchen Plymouth – stolzer Besitzer eines Artec Leo und eines Artec Ray – ist dabei, das größte Labor für Videospiele in Südwestengland einzurichten und entwickelt sich rasant zu einem führenden Standort im Bereich des virtuellen Designs.

In dem Bestreben, die Karriereaussichten ihrer Studenten durch kommerzielle Kooperationen zu verbessern, vereinbarte die Universität Plymouth 2022 erstmals eine Zusammenarbeit mit Time Team. Zunächst wollten die neuen Partner ein historisches Bauernhaus in Devon in eine virtuelle Touristenattraktion verwandeln, und das im Rahmen einer Zusammenarbeit mit dem Time-Team-Partner Shadow Tor Studios. Später, so der Plan, sollte die Kooperation auf CGI für Videospiele ausgeweitet werden.

Für Joel Hodges, Dozent in Plymouth, und Matt Clark, Chef von Shadow Tor, bedeutet das gemeinsame Projekt auch ein kleines Wiedersehen. Hodges hatte Clark bereits als 14-Jähriger bei seiner Arbeit vor Ort kennengelernt und wusste um dessen Fachwissen in diesem Bereich. Daher sah Hodges in dem Projekt eine „perfekte Ergänzung“ zu den Forschungszielen seiner Universität und eine gute Möglichkeit, seinen Studenten echte Arbeitserfahrung zu vermitteln.

Mithilfe ihres gemeinsamen Fachwissens und mit Unterstützung des KI-gesteuerten Leo und des LiDAR-Langstrecken-Scanners Ray konnten die Entwickler schnell ein naturgetreues Modell des gesamten Gebäudes erstellen.

Artec Leo wird eingesetzt, um die feineren Details der Dartmoor Heritage Site zu erfassen. Bild: plymouth auf Instagram

„Im Gebäude selbst gibt es eine lange Scheune mit einem Bereich für die Tierhaltung“, so Clark. „Mit Leo konnten wir sehr einfach einige der eher ungewöhnlichen Merkmale scannen. Es war auch schön, dieses helle, weiße Stück Technologie inmitten eines historischen, staubigen Gebäudes in einer schlammigen, feuchten Ecke von Cornwall zu erleben. Es sah ziemlich cool aus.“

„Wir haben viele kleine Details eingefangen. Ray war für den Innenraum zuständig, während Leo den Türrahmen sowie seltsame kleine geschnitzte Kerben und Brandspuren, welche von der Vertreibung von Dämonen zeugten, aufnahm.“

Erstellung von Avataren für Time Team

Nach der erfolgreichen Digitalisierung des Hauses in Devon, das später in einer Sonderausgabe Time Team zu sehen war, wurden Hodges, Clark und ihre Studenten damit beauftragt, Avatare für die kommenden Videospiele und interaktiven Inhalte der Serie zu entwickeln.

Es gab jedoch ein Problem: Die Moderatoren und das Team kamen immer nur für die Dreharbeiten zusammen. Da die Sendungen größtenteils an abgelegenen Ausgrabungsstätten gefilmt wurden, waren die Photogrammetrie-Kabinen, die traditionell für die Erstellung von Videospiel-Avataren verwendet werden, aufgrund des unbeständigen Wetters und der logistischen Unwägbarkeiten nicht geeignet.

Und dann ist da noch die Datenverarbeitung: In Photogrammetrie-Kabinen werden Dutzende, wenn nicht Hunderte von Kameras eingesetzt, um Fotos von Menschen aus allen Blickwinkeln aufzunehmen. Die Synchronisierung der von diesen Kameras aufgenommenen Daten zu einer 3D-Punktwolke kann jedoch viel länger dauern als beim einfachen 3D-Scannen.

„Kabinen sind einerseits sehr gut, denn man kann die notwendigen Bilder in Millisekunden machen. Aber wie lange wird es dauern, die Daten zu verarbeiten?“, fragt Patrick Thorn, Direktor von Patrick Thorn and Co. „Doch wie wir im jüngstem Artec Webinar über Körperscans erfuhren, ist die Geschwindigkeit, mit der man Körper mit Artec Leo und Artec Studio scannen und modellieren kann, unglaublich hoch.“

„Ein weiteres großes Plus ist das in Leo integrierte WLAN“, fügte Thorn hinzu. „Sobald man eine Internetverbindung hat, kann man Scans in die Artec Cloud hochladen, wo sie dann in Artec Studio weiterverarbeitet werden können.“

Diese Geschwindigkeitsvorteile wurden bereits im Avatar-Projekt für Time Team deutlich, bei dem erste Aufnahmen und die Verarbeitung nur ein paar Tage dauerten. Das Entwicklerteam war sogar in der Lage, Moderatoren in zeitgenössischen Kostümen zu digitalisieren. Unter diesen Kostümen finden sich häufig um traditionell schwer zu scannende, glänzende Oberflächen wie Rüstungen. Im Rahmen des Spiels sollten die Nutzer verschiedene Kleidungsstücke frei wechseln können.

Laut Clark erleichterten Leo und seine schnelle Erfassungsgeschwindigkeit von 35 Millionen Punkten pro Sekunde auch das Scannen der Mitarbeiter, denen man früher hätte zurufen müssen: „Steht 20 Minuten lang still und atmet dabei nicht!“

Matt Clark von Shadow Tor mit dem Artec 3D-Scanner Leo

„Die Menschen, die Kostümfalten, die natürliche Beleuchtung – alles, was man für das Filmmaterial einer Folge braucht, wurde erfasst“, so Clark weiter. „Die Menschen stehen zudem nicht gerne lange still, und bei den Dreharbeiten haben sie ohnehin nur selten die Gelegenheit dazu. Verglichen mit der Aufnahme von 600 Photogrammetrie-Fotos vom Kopf einer Person war Leo bedeutend schneller zu verwenden.“

„Ich weiß, dass man sogenannte Pop-up-Kabinen bekommen kann, aber da unsere Drehs bis zwei Stunden von der nächsten Straße oder einem Stromanschluss entfernt stattfinden können, bot 3D-Scannen die einzig offensichtliche technische Lösung.“

Erstellung historischer Modelle

Während Hodges und Clark ausschließlich den kabellosen, KI-gesteuerten Leo zur Erfassung ihrer Avatare für Time Team integrierten sie später für die Digitalisierung der Requisiten auch die Photogrammetrie in ihren Arbeitsablauf.

Beim Scannen glänzender Kostüme, wie etwa römischer Rüstungen, stellten die Entwickler zunächst fest, dass deren Erfassung aufgrund der reflektierenden Oberflächen schwierig würde. Mit Artec Studio ist es nun jedoch möglich, 3D-Scans und Photogrammetriedaten nahtlos zu kombinieren.

Das in Artec Leo eingebaute Display wird verwendet, um die Vorschau eines in 3D gescannten römischen Kostüms zu betrachten.

Mithilfe dieser in der Software verfügbaren Funktion konnte das Team alle Lücken in ihren Modellen mit hochauflösenden Kamerafotos füllen, eine extrem hohe Texturqualität erreichen und schließlich unglaublich lebensechte digitale Avatare entwickeln.

Artec Studio erleichterte auch den Export von Modellen in Photogrammetrieprogramme wie Agisoft Metashape. Mit der Software von Artec konnte die Polygonanzahl der Modelle drastisch reduziert werden, so dass sie im Spiel leichter gerendert werden können, ohne dass wertvolle Texturdaten wie Kleidungsfalten oder die Feinheiten von historischen Requisiten verloren gehen.

„Wir behalten die Polygon-reichen Gesichter bei, doch um die Polygon-Anzahl für das Gameplay und die Bewegung zu reduzieren, müssen wir sie crunchen“, erklärt Clark. „Außerdem muss so gecruncht werden, dass die Texturdetails zuerst verankert werden, damit das gesamte hochauflösende Scanmaterial erhalten bleibt. Das legen wir dann wieder auf das Low-Poly-Modell, um abgeschlossene, hochdetaillierte Modelle zu erhalten.“

Die Expansionspläne von Plymouth

Nachdem die Universität Plymouth und Shadow Tor bei der Digitalisierung von Time Team allmählich Fortschritte gemacht haben, planen sie nun die nächste Phase ihrer Zusammenarbeit. An einer Ausgrabungsstätte konnten sie bereits einen römischen Sarkophag digitalisieren, noch während er ausgegraben wurde.

Man geht davon aus, dass diese Art von in Echtzeit aufgenommenem Material schon bald für immersive TV-Erlebnisse genutzt werden könnte, daher plant das Team eine baldige Rückkehr zum Fernsehen. In Zukunft sollen Leo, Ray und Space Spider zudem für die Entwicklung weiterer Videospielrequisiten eingesetzt werden.

Für Hodges geht die Wirkungskraft von Initiativen wie der Zusammenarbeit mit Time Team jedoch weit über das hinaus, was man als digitale Doppelgänger nachbilden kann. Und so hat seine Abteilung Partnerschaften mit vielen führenden Videospielentwicklern aufgebaut, was einen regelrechten Boom bei der Nachfrage nach seinen Kursen an der University of Plymouth ermöglichte.

Ein Rüstungskostüm wird mit Artec Leo digitalisiert

Da seine Abteilung weiter wächst, plant Hodges die Einführung von drei neuen Kursen, die den Studierenden Fähigkeiten vermitteln sollen, welche den Anforderungen der Industrie besser entsprechen.

„Technische Designer werden immer gefragter, da die Studios jemanden suchen, der sowohl im Editor arbeiten kann als auch ein Spieldesigner ist“, so Hodges. „Wir beginnen jetzt, die Lücke zwischen Technik und Design zu schließen. In unseren neuen Kursen werden die Teilnehmer am 3D-Scannen arbeiten, aber danach auch mit einem Entwickler, um alles zu implementieren.“

„Der Prozess der Avatar-Erfassung wird weiterhin Teil unseres Lehrplans sein, doch drängt die Fakultät auch auf stärkere kommerzielle Kooperationen.“