Tủ đồ ảo kỹ thuật số – Mô phỏng chuyển động dệt may 3D

Hiện vật dệt may di sản văn hóa trong chuyển động 3D

Bảo tàng Thành phố Praha hiện đang tổ chức một triển lãm cho phép các nhà nghiên cứu và khách tham quan xem các hiện vật di sản văn hóa cả trực tiếp lẫn trên nền tảng ảo. Triển lãm trưng bày thực tế, trong thời gian có hạn, các trang phục thuộc khuôn khổ dự án nghiên cứu Virtual Digital Wardrobe (Tủ đồ ảo kỹ thuật số). Dự án hướng đến việc đề xuất và kiểm chứng một quy trình số hóa và trình bày hiện vật dệt may ở mức nâng cao.

Kết quả bao gồm một thiết bị mẫu để quét tự động hàng dệt, phần mềm trình chiếu và một phòng thử đồ ảo. Tất cả nằm trong triển lãm “From Prehistoric Times to Tailcoats” (Từ thời tiền sử đến áo đuôi tôm). Tại đây, khách tham quan xem trang phục di sản văn hóa ngoài đời thực và qua thực tế tăng cường. Nhờ các mô hình kỹ thuật số 3D, khách tham quan có thể mặc thử các trang phục đang trưng bày một cách ảo trên nền các khung cảnh 3D.

Sau đó, mô phỏng chuyển động dệt may 3D làm các bộ trang phục trở nên sống động, tái hiện trên màn chiếu hình ảnh trang phục khi được mặc. Các khung cảnh 3D xung quanh đi kèm hiện vật đưa khách tham quan vào những câu chuyện đằng sau từng món đồ. Triển lãm là dự án chung của Bảo tàng Thành phố Praha, CESNET, Khoa Điện của CTU (Faculty of Electrical Engineering) và Improtech - PhotoRobot. Dự án được hỗ trợ bởi chương trình Éta TA CR (mã dự án TL05000298).

Mời bạn đọc tiếp để biết đóng góp của PhotoRobot cho dự án, từ các thiết bị được sử dụng đến việc số hóa di sản văn hóa bằng 3D.

‍

‍

‍

Triển lãm – From Prehistoric Times to Tailcoats

Để thực hiện triển lãm, các chuyên gia phải ghi lại chân thực chất liệu dệt, mô phỏng vải và làm cho vải chuyển động theo thời gian thực. Triển lãm sau đó có thể giới thiệu các mô hình kỹ thuật số để khách tham quan mặc thử trang phục ảo thông qua camera ghi hình và một màn hình cỡ lớn.

Các hình chiếu đưa khách tham quan vào không gian lịch sử của quá khứ, đồng thời thể hiện trang phục chuyển động theo cử động của người dùng. Ngoài ra, công nghệ đằng sau trải nghiệm này còn nhằm đề xuất một phương pháp ghi nhận tình trạng của các bộ sưu tập dệt may quý giá của bảo tàng.

Kết quả này sẽ góp phần bảo tồn các hiện vật lịch sử bị suy giảm chất lượng theo thời gian và do tiếp xúc vật lý. Giải pháp cũng sẽ có giá trị to lớn đối với các bảo tàng sở hữu bộ sưu tập dệt may phong phú, cũng như trong lĩnh vực kinh doanh hàng dệt may.

‍

‍

‍

Chuẩn bị cho dự án

Công tác chuẩn bị cho dự án bắt đầu từ năm 2021. Về phía PhotoRobot, công việc này bắt đầu bằng việc chụp hàng trăm bức ảnh các bộ trang phục và y phục khác nhau. Sau đó, hiệp hội CESNET sẽ tạo các mô hình 3D kỹ thuật số từ ảnh của PhotoRobot để trình bày tại triển lãm.

PhotoRobot thực hiện việc này bằng thiết bị chụp ảnh dùng cho chụp ảnh sản phẩm 360. Tuy nhiên, các kỹ sư phải thiết kế riêng các mô-đun để đáp ứng nhu cầu của lĩnh vực văn hóa. Chúng tôi đặt tên cho các thiết kế tùy chỉnh này là PhotoRobot ART, và mỗi mô-đun đều đảm bảo việc xử lý, bảo quản và an toàn vượt trội cho hiện vật.

Các giải pháp này đã tính đến độ chi tiết của bề mặt, sự đa dạng của chất liệu và yêu cầu ghi lại các chi tiết riêng của từng hiện vật. Những yếu tố này là cơ sở định hướng để xây dựng một bộ hồ sơ chuyên biệt cho từng hiện vật di sản văn hóa.

Quy trình tiếp theo bao gồm chụp hàng trăm bức ảnh xung quanh mỗi hiện vật để trước tiên tạo ra một 3D spin. Các bức ảnh này đóng vai trò là điểm dữ liệu cho phần mềm chuyên dụng do Hiệp hội CESNET phát triển, nhằm tạo ra các mô hình dệt may 3D tương tác.

‍

‍

Các thiết bị đằng sau quá trình chụp ảnh

Nhiệm vụ chụp ảnh từng hiện vật được giao cho Kamil Hrbáček, Michal Benda và Erik Strakota của PhotoRobot. Nhóm đã cùng nhau xác định các thiết bị PhotoRobot ART và quy trình phần mềm cần thiết để ghi hình nhiều loại trang phục khác nhau. Việc này bao gồm cả những bộ trang phục hoàn chỉnh từ đầu đến chân, do đó cần có các hệ thống lắp đặt phục vụ chụp trên ma-nơ-canh và chụp trên bàn xoay.

‍

‍

Để thực hiện việc này, PhotoRobot đã thiết kế nhiều cấu hình ART kết hợp các robot và thiết bị chụp ảnh khác nhau. Các cấu hình gồm Cube v5 và v6 (dùng để chụp trên ma-nơ-canh), FRAME của PhotoRobot và Centerless Table 850.

‍

‍

Tính mô-đun của các hệ thống này không chỉ giúp rút ngắn đáng kể thời gian sản xuất hình ảnh 360 / 3D. Khi kết hợp với nhau, chúng còn đáp ứng việc chụp mọi sản phẩm thời trang, bao gồm trang phục che thân trên và chân, mũ nón, giày dép, đồ trang trí và phụ kiện nhỏ.

‍

‍

Ngoài ra, PhotoRobot ART đã chế tạo một chân máy chuyên dụng để gắn máy ảnh ở các hàng độ cao chính xác. Chân máy này giúp chụp nhanh hơn ở cả các góc cao và thấp khi chụp ảnh xoay 3D. Chân máy cũng tích hợp phần mềm chụp từ xa và tự động hóa để điều khiển máy ảnh đồng bộ với các chuỗi chuyển động của robot và hệ thống đèn studio.

‍

‍

‍

Chụp ảnh các hiện vật trong bộ sưu tập

Để chụp ảnh từng hiện vật, PhotoRobot đã lắp đặt các hệ thống cả tại cơ sở của Improtech - PhotoRobot lẫn tại địa điểm của Bảo tàng Thành phố Praha. Nhờ đó, chúng tôi có thể chụp các trang phục nguyên bản tại bảo tàng và các bản sao tại PhotoRobot.

Quy trình này đòi hỏi phải tự động hóa việc chụp cả những bộ trang phục hoàn chỉnh lẫn từng món đồ riêng lẻ. Ngoài ra, chúng tôi cần đủ số lượng ảnh của mỗi hiện vật để sau đó tạo ra mô hình 3D có thể mô phỏng chuyển động của vải. Vì vậy, chúng tôi phải chụp cả vòng 360 độ quanh từng hiện vật và từ nhiều góc độ cao khác nhau.

‍

‍

Cube của PhotoRobot cho phép chúng tôi chụp các món đồ được mặc trên ma-nơ-canh, kết hợp với chân máy chuyên dụng. Trong khi đó, FRAME và Centerless Table hỗ trợ chụp 360 / 3D trên bàn xoay cho nhiều loại trang phục khác nhau. Chúng tôi dùng các thiết bị này để chụp hiện vật theo cả trục ngang hoặc trục dọc, và từ nhiều độ cao khác nhau.

Trong mỗi buổi chụp, chúng tôi cũng sử dụng máy ảnh DSLR với ống kính 50 mm đặt ở nhiều góc khác nhau. Chúng tôi chụp ở các góc cao, trung và thấp để tạo ra 4-5 chuỗi ảnh xoay khác nhau, mỗi chuỗi gồm 36 ảnh tĩnh. Chúng tôi cũng cần chụp ngang ở mỗi góc thứ 10 và chụp cận cảnh chất liệu của từng hiện vật.

‍

‍

‍

Quy trình số hóa ảnh

Hiệp hội CESNET chịu trách nhiệm chuyển đổi ảnh của từng hiện vật trong bộ sưu tập thành các mô hình 3D tương tác. Để thực hiện, hiệp hội triển khai phần mềm IH3D (Interactive Heritage 3D) do CESNET phát triển và được thử nghiệm với sự hợp tác của các tổ chức bảo tàng.

Phần mềm cho phép trình bày 3D cả tại các cuộc triển lãm thực tế lẫn qua việc lưu trữ hình ảnh trực tuyến. Phần mềm hoạt động trên nhiều loại thiết bị, từ điện thoại di động đến tường video dùng màn hình LCD. Các hình ảnh trực quan được thể hiện dưới dạng mô hình 3D mà khách tham quan có thể xem từ mọi phía, thậm chí từ bên trong, kèm theo tài liệu bổ sung.

Các mô hình 3D có thể chứa chú thích cho thông tin bổ sung, hình minh họa, video và mọi nội dung đa phương tiện. Ngoài ra, phần mềm có thể hiển thị các hiện vật trong bộ sưu tập ở những cảnh 3D xung quanh, chẳng hạn như trong triển lãm “From Prehistoric Times to Tailcoats.”

Trong triển lãm, phần mềm IH3D chuyển đổi ảnh từ PhotoRobot thành các mô hình 3D để hiển thị trên bảng trình chiếu. Các ví dụ về mô hình 3D tĩnh của một số hiện vật được chọn cũng có sẵn để xem trực tuyến. Phần mềm hỗ trợ mọi định dạng mô hình 3D tiêu chuẩn và hoạt động trên máy chủ web của bảo tàng. Bạn cũng có thể lưu trữ an toàn tài sản số trong môi trường đám mây của CESNET hoặc xuất mô hình 3D sang nhiều định dạng.

‍

‍

‍

Các đơn vị tham gia dự án

Dự án này và những kết quả đạt được sẽ không thể thực hiện nếu thiếu sự đóng góp chung của các đối tác, phối hợp cùng Bảo tàng Thành phố Praha. Vì vậy, chúng tôi xin gửi lời ghi nhận và sự trân trọng đặc biệt tới:

• Bảo tàng Thành phố Praha - Linda Daněčková, Tomáš Dvořák
• Chương trình Éta TA CR (Mã dự án TL05000298)
• Dự án nghiên cứu - The Virtual Digital Wardrobe (tiếng Séc: Virtuální šatník)
• Hiệp hội CESNET - Jiří Kubišta, Sven Ubik
• Khoa Điện – Điện tử (FEE) thuộc Đại học Kỹ thuật Charles - David Sedláček, Jiří Žára
• PhotoRobot - Kamil Hrbáček, Michal Benda và Erik Strakota
• Nhiếp ảnh - Jav Vrabec, Ondřej Polák
• Thiết kế kiến trúc và đồ họa - Jiří Sušanka
• Sản xuất / Quản lý triển lãm - Kateřina Veleta Štěpánová, Michal Schneider
• Bảo quản và phục chế - Jindřiška Drozenová, Lucie Radoňová
• Biên tập - Lenka Hensen
• Biên dịch - Lucie Kasíková
• Lắp đặt triển lãm - Jiří Leubner
• Đặc biệt cảm ơn - Martin Kavka, Veronika Klimešová, Pavel Vaněk‍
• Đối tác truyền thông - Logo Prague, Museum

‍

‍

Khám phá thêm các giải pháp tùy chỉnh cho lĩnh vực văn hóa

Số hóa nâng cao các hiện vật lịch sử mang đến một phương pháp giúp lĩnh vực văn hóa bảo tồn và ghi chép lịch sử tốt hơn. Với mục tiêu này, PhotoRobot ART cung cấp cho các bảo tàng và ngành khảo cổ những giải pháp chụp ảnh và quét 3D linh hoạt để số hóa bộ sưu tập bảo tàng. Các hệ thống mô-đun này có thể đáp ứng yêu cầu về không gian hoặc quy mô bộ sưu tập, trong khi tính năng tự động hóa dựa trên phần mềm giúp việc vận hành máy trở nên đơn giản hơn. Mỗi cấu hình cũng bảo đảm việc xử lý và chăm sóc hiện vật ở mức tối ưu, bất kể thuộc loại nào trong bộ sưu tập. Các hệ thống tính đến độ mịn của bề mặt, sự đa dạng của chất liệu và các cảnh chụp chi tiết để tạo ra những bộ hồ sơ hình ảnh chuyên biệt.

Bạn muốn biết cách ứng dụng PhotoRobot ART vào dự án bảo tàng hoặc khảo cổ của riêng mình? Hãy cân nhắc đặt lịch PhotoRobot Demo tùy chỉnh được thiết kế riêng cho bộ sưu tập của bạn ngay hôm nay. Bạn chỉ cần cho chúng tôi biết những hiện vật cần chụp. Chúng tôi sẽ tư vấn dựa trên yêu cầu của bạn và sớm đề xuất các giải pháp đáp ứng mọi nhu cầu chụp ảnh hoặc quét vật thể 3D.