Jak se skenoval Wimbledonský talíř Petry Kvitové

Jedním z finálních výstupů pravděpodobně bude replika trofeje vytištěná na 3D tiskárně a k tomu nestačí jen vizuální dojem jako z fotografie, ale každý vryp a každý reliéf musí být dokonale zaznamenán ve třech rozměrech. 

V současnosti jedinou relevantní metodou, jak trofej plnou jemných reliéfů zdigitalizovat, je 3D skenování. A i v tomto oboru bylo třeba sáhnout po skeneru z nejvyšší kategorie průmyslových 3D skenerů, kterým byl ATOS Q 12M. Tento skener od firmy GOM, vlastněné od roku 2019 německou společností Carl Zeiss AG, nabízí snímání s rozlišením až 33 bodů na milimetr. Takto vysoká hustota dat si ale vybírá svou daň v podobě relativně malé plochy, kterou je možné nasnímat v jednom záběru. Přesto si odborníci z 3Dees Industries, Robert Navrátil a Juraj Sulaček, práci nijak neusnadňovali a dotáhli skenování do konce v tomto nejvyšším možném rozlišení.  

Detailní skenování vyžaduje zkušenost 

Samotné skenování vzácného talíře probíhalo ve Fulneku, za jehož tělovýchovnou jednotu Petra Kvitová hrála tenis do svých 16 let a nyní zda má síň slávy s řadou trofejí. Robert a Juraj, kteří mají ve 3Dees Industries na starosti 3D skenování, přivezli potřebné vybavení v osobním autě. Po sestavení celého skeneru, který se skládá především ze skeneru upevněném na sloupovém stativu, motorizovaného otočného stolu a výkonného notebooku, začali ladit strategii skenování. Talíř je hodně lesklý a proto ho bylo potřeba zmatnit. K tomu se použil speciální sprej (roztok ATTBLIME AB6-G aplikovaný airbrush pistolí), který po několika hodinách z povrchu beze zbytků vysublimuje. 

Jak již zaznělo v úvodu, skener v tomto rozlišení vidí jen malou část celého talíře, proto bude potřeba mnoho záběrů k sestavení celé trofeje. „Pokud půjde všechno ideálně,“ říká Robert, „software sám identifikuje společné tvarové oblasti a dokáže je automaticky spojit takzvanou „best-fit“ metodou.“ Takto snadno proběhlo skenování dna talíře, kde se prvních 20 záběru naprosto bezproblému skládalo na sebe do jednoho celku. Ve druhé sérii záběrů, kdy se skenovácí okno posunuto dále od středu talíře a překryvná plocha s předchozímy záběry se zmenšila, už bylo potřeba softwaru ručně pomoci s prvotním zapolohováním záběru. Zde bylo potřeba původní strategii upravit, protože ruční zásah u každého nového záběru by výrazně zpomalil celý proces skenování. Proto se do míst, kde to složitý reliéf talíře umožňoval, nalepily malé referenční body, které softwaru usnadní automatické skládání záběrů do jednoho celku.  Vrchní část talíře se kvůli malému záběru (100×80 mm) skenovala v několika sériích záběrů, kdy vznikaly jakési „prstence“ proskenovaných oblastí. Ty se pak spojovaly k sobě přes tzv. společné referenční body (3 stejné body identifikované v obou „prstencích“). Po zkušenosti s horní stranou se u spodní části talíře rovnou nalepily referenční značky na oblé hladké plochy a na místa kde samolepka bodu nezakryla jemný reliéf. Pro spojení obou stran talíře do jednoho celku se použily 4 referenční body nalepené na obvodové hraně talíře. Spojení se podařilo s přesností 0,016mm. Skenování trvalo 4,5 hodiny a 357 pozic skeneru ve finále vygenerovalo projekt o velikosti 26 gigabajtů. Po zpracování dat procesem polygonizace je výsledkem polygonální síť s 80 miliony body a velikostí STL souboru 7,6 gigabajtů. 

Historie Mísy Venus Rosewater 

Wimbledonský talíř, zvaný též Mísa Venus Rosewater (podle Venušina růžového oleje), je sportovní cena určená pro vítězky ženské dvouhry na turnaji ve Wimbledonu v Anglii od roku 1886. Přičemž si připomeňme, že Wimbledon poprvé proběhl v roce 1877, a je nejstarším a nejslavnějším tenisovým turnajem na světě. Tím by mohl historický exkurz končit, ale je to ještě trochu složitější. „Částečně pozlacený stříbrný talíř, který si přivezla Petra Kvitová, je přesná zmenšená kopie originální mísy, která je trvale uložena v muzeu v Anglii, má průměr 18 a 3/4 palce a vítězkám se půjčuje jen při ceremonii vyhlášení vítězů,“ vysvětlil Juraj, který se dnes věnuje profesionálnímu 3D skenování, ale jistou část své kariéry byl také tenisovým trenérem. Ovšem i jedinečná Mísa Venus Rosewater je „jen“ kopií ještě mnohem starší cínové jídelní nádoby z 16. století, která se nachází v muzeu ve francouzském Louvre. 

Ozdobný talíř původně neměl se sportem nic společného a je dekorován reliéfy ze starověké řecké mytologie. Uprostřed talíře je stylizovaná postava, která představuje filosoficko-mytický pojem Sófrosyné a značí střídmost a umírněnost. Postava drží v jedné ruce lampu a ve druhé ruce džbán. Na okraji mísy je zobrazena starověká bohyně Minerva, jak předsedá sedmi svobodným uměním. Těmi jsou astronomie, geometrie, aritmetika, hudba, rétorika, dialektika a gramatika, každé z nich je zde vyobrazeno s příslušným symbolem. 

Na trofeji, kterou dostávají vítězky, jsou také vyryta všechna jména dosavadních držitelek tohoto ocenění. 

Naskenovaný model talíře zachycuje i nejmenší detaily.

Digitální exponáty jsou v oblibě 

Muzea chtějí zprostředkovat návštěvníkům co nejtěsnější kontakt s exponáty, ale zároveň musí dbát o jejich bezpečnost. Digitalizace zde nabízí cestu. Vzácný exponát může být zamčený ve vitríně, zatímco virtuální verze nabízí nesmírné množství způsobů prezentace. Málokdy je však nutné pořizovat skeny v tak vysoké kvalitě jako v tomto případě. Jedním z plánů města Fulnek je totiž nabídnout zážitek z prohlídky i nevidomým návštěvníkům, takže na základě naskenovaných dat bude následovat tisk 3D repliky, která bude v síni slávy sloužit jako haptická pomůcka. 

3D skenování má těžiště v průmyslových odvětvích 

3D skenery ATOS vznikly pro využití v průmyslu. Uplatňují se zejména při rychlé kontrole kvality výrobků. Další využití je v reverzním inženýrství, kdy je naskenován hotový kus, aby se podle něj mohly vyrábět další stejné díly, je to podobný příběh jako tento s Wimbledonským talířem. „Naším oborem je průmyslové skenování, zejména v automobilovém a leteckém průmyslu, kam skenery také prodáváme. Když se ale naskytne příležitost digitalizovat takovou vzácnost jako je trofej mimořádné tenistky, rádi se do toho pustíme. Zvlášť, když tím ještě můžeme pomoci dobré věci,“ uzavírá Robert. 

Vlevo je 3D model bez textury a vpravo s texturou (lesk + barva), která byla softwarově doplněná na základě fotografií.

Tento obrázek vypadá jako obyčejná fotografie, ale jedná se o záběr z 3D modelu, který oproti fotografii nabízí více detailů a především třetí rozměr.