Desarrollo del escáner 3D Lucida

2011 - 2017

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Un prototipo del escáner Lucida 3D que registra el complejo relieve de la superficie del Mappa Mundi de Hereford © Factum Foundation

La fascinación de Factum Arte por estudiar la superficie de las obras de arte comenzó a principios de la década de 2000. Por aquel entonces, los estudios sobre la textura de las pinturas y otros objetos no estaban tan extendidos en el mundo de la conservación como las técnicas de imagen multiespectral, incluidos los rayos X, los infrarrojos y los ultravioletas, que miraban bajo la superficie. Las tecnologías de registro 3D de largo y medio alcance -que captan con precisión la forma o disposición general de un objeto o lugar- también se consideraban referencias inestimables para los proyectos de gestión del patrimonio de distintos tipos. Sin embargo, a Factum le preocupaban más las cualidades materiales de la superficie de una obra de arte; una grabación en 3D de alta resolución de la superficie de una obra de arte era un requisito previo para producir un facsímil creíble, indistinguible del original a simple vista. También estaba claro que, en combinación con el color y otros datos multiespectrales, las grabaciones de alta resolución del sutil relieve de la superficie podían dar lugar a nuevas perspectivas y a un conocimiento íntimo de la historia de un objeto y de por qué tiene el aspecto actual.

Con el fin de obtener el tipo adecuado de datos 3D -datos que pudieran ser "rematerializados" para un facsímil- Factum trabajó con proveedores de escáneres 3D comerciales a lo largo de la década de 2000, con frecuencia modificando y adaptando la tecnología existente para aplicaciones de patrimonio cultural. Por ejemplo, se utilizó un sistema de escaneado de triple luz blanca NUB3D en el proyecto de reproducción de las Bodas de Caná del Louvre para su ubicación original en la isla de San Giorgio Maggiore (Venecia). Factum también colaboró estrechamente con 3D Scanners UK para modificar y adaptar su escáner de corto alcance Reversa para varios proyectos, incluida la digitalización de la tumba de Tutankamón en 2009.

En ese momento, los sistemas de registro de superficies en 3D disponibles en el mercado se estaban quedando obsoletos. Ningún otro proveedor comercial suministraba escáneres de superficie de corto alcance que mejoraran los datos 3D que Factum había estado capturando y ningún escáner de relieve del mercado había sido diseñado aún específicamente para la conservación. Se tomó la decisión de diseñar en Factum un sistema completamente nuevo, basándonos en la experiencia adquirida durante casi diez años de investigación. El nuevo escáner láser de Factum sería capaz de registrar información textural de alta resolución para cualquier superficie 2,5D.

El escáner fue desarrollado por el artista e ingeniero español Manuel Franquelo, con Factum Arte y Factum Foundation. El escáner 3D Lucida -un sistema láser de dos cámaras que emplea guías lineales para el movimiento vertical y horizontal en "baldosas" de 48 x 48 cm- se utilizó por primera vez en 2011 para grabar los paneles preparatorios del Triunfo de la Eucaristía de Pedro Pablo Rubens en el Museo del Prado (Madrid).

Manuel Franquelo trabaja con el ingeniero de Factum Jorge Cano Lucida © Factum Arte, Factum Foundation

La idea básica era que una fina línea láser roja -totalmente segura para la obra de arte- se desplazara por la superficie de un objeto, deformándose en el proceso por sutiles rasgos de relieve. Dos cámaras situadas a 45º a cada lado del láser grabarían las distorsiones del mismo y las procesarían como información 3D en tiempo real, a la vez que almacenarían el vídeo en blanco y negro sin procesar para su posterior elaboración a mayor resolución. El software personalizado también representaría simultáneamente la información 3D como un mapa de profundidad, lo que permitiría al operador del escáner comprobar la calidad de los datos in situ.

El nuevo escáner debía tener una elevada "relación señal/ruido" -es decir, los datos registrados eran de la superficie real, en contraposición al "ruido" creado por el escáner- para diferentes materiales, incluyendo superficies muy reflectantes, muy oscuras o brillantes, todas ellas problemáticas para los escáneres 3D convencionales. El "tablero de texturas" de Factum, que se muestra en la imagen siguiente, se utilizó para probar los datos 3D producidos por los prototipos de escáner para garantizar que todos los tipos de superficies se registraran con el mismo grado de precisión.

El "tablero de calidades" de Factum se compone de diferentes texturas superficiales, incluidas aquellas consideradas difíciles de escanear mediante técnicas convencionales de escaneado 3D © Factum Arte, Factum Foundation

El escaneo del "tablero de calidades" demostró que Lucida podía digitalizar tipos de superficie complejos © Factum Arte, Factum Foundation

Entre 2011 y 2013 se probaron varios prototipos en importantes instituciones culturales. El escáner Lucida, un sistema láser de dos cámaras que emplea guías lineales para el movimiento vertical y horizontal en "baldosas" de 48x48 cm, se utilizó por primera vez en 2011 para grabar los paneles preparatorios de El triunfo de la Eucaristía de Rubens en el Museo del Prado de Madrid. Entre 2011 y 2013 nuevos prototipos incorporaron un marco estable y modular para soportar las guías lineales y permitir al operador escanear hasta cuatro baldosas sin tener que mover el escáner a una nueva posición. También se introdujeron otros cambios, como la posibilidad de movimiento en el eje z, es decir, hacia y fuera del objeto, permitiendo así el escaneo de varias profundidades dentro de una misma baldosa.

Las imágenes siguientes muestran los primeros prototipos del escáner 3D Lucida junto con una serie de bocetos que dan una idea de cómo se diseñó este sistema único de registro digital, teniendo en cuenta la importancia de conservación de las obras digitalizadas,

Primeros bocetos: cómo iba a ser un escáner 3D para conservación de obras de arte © Manuel Franquelo, Factum Arte, Fundación Factum

Prototipos de madera del cabezal de escaneado © Manuel Franquelo - Factum Arte - Fundación Factum

Componentes del cabezal de escaneado: una combinación de componentes estándar y hechos a medida © Factum Arte, Factum Foundation

Primer prototipo del cabezal de escaneado láser con dos cámaras © Factum Arte, Factum Foundation

Probando un primer prototipo del cabezal de escaneo @ Factum Arte, Fundación Factum

Primer ensayo usando el cabezal de escaneo - pruebas en los talleres de Factum en Madrid @ Factum Arte. Fundación Factum

El ingeniero Jorge Cano en los talleres de Factum en Madrid @ Factum Arte. Fundación Factum

Diseño del software de escáner personalizado @ Factum Arte, Factum Foundation

Diseño del software de escáner personalizado @ Factum Arte, Factum Foundation

Primer prototipo de escáner © Factum Arte, Factum Foundation

Primer prototipo trabajando en la Real Fábrica de Tapices, Madrid, en 2014 © Factum Arte, Fundación Factum

 

 

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