Digitalisieren, dokumentieren, demokratisieren: 3D-Scanner und die Zukunft der Museen

Von Matt Alderton
- 23. Feb 2016 - 8 min-LEKTÜRE
Der zentrale Campus der Smithsonian Institution in der National Mall in Washington/D.C. aus der Vogelperspektive. Mit freundlicher Genehmigung der Smithsonian Institution.

Am 3. Juli 2013 kochte die Stimmung in Ägypten so hoch wie die Wüstentemperaturen. Vor dem Hintergrund schwerer Unruhen in der Bevölkerung enthob das Militär den Präsidenten Mohammed Mursi nach knapp 11 Monaten seines Amtes.

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Die goldene Totenmaske des Tutanchamun

Der Militärputsch ließ eine Welle der Gewalt über das Land schwappen. Vielerorts kam es zu Konfrontationen zwischen Anhängern und Gegnern des gestürzten Präsidenten. Neben Hunderten von Toten fielen den Ausschreitungen auch über 1.000 historische Exponate zum Opfer, die bei der Plünderung des Malawi National Museum in der mittelägyptischen Provinzhauptstadt al-Minya gestohlen oder zerstört wurden. Darunter befanden sich eine 3.500 Jahre alte Statue von Tutanchamuns Schwester ebenso wie Tiermumien, Schmuck, Keramik, Münzen und Särge – Kulturschätze, die Tausende von Jahren überdauert hatten, um nun von einem Augenblick zum nächsten zu verschwinden.

Der Vorfall war ein rüdes Erwachen: Die Museen, die eigens zum Schutz und Erhalt der unschätzbar wertvollen Artefakte in ihrem Inneren errichtet wurden, sind keine uneinnehmbaren Festungen.

Dabei werden sie nicht nur von Dieben und Plünderern bedroht. Exponate können auch durch Verschleiß, Terrorismus, Vandalismus oder Witterungsbedingungen zerstört werden. Ganz zu schweigen von menschlicher Dummheit: Tutanchamuns goldene Totenmaske wurde im vergangenen Jahr durch eine unsachgemäße Reinigung beschädigt.

Der physische Erhalt der Exponate reicht dabei nicht aus. Längst nutzen Museen auch die Möglichkeiten der digitalen Denkmalpflege, um den Schutz der ihnen anvertrauten Kulturschätze zu gewährleisten, wie die 3D-Programm-Beauftragten des Smithsonian-Museums in der US-Hauptstadt Washington Adam Metallo and Vincent Rossi erläutern. Seit 2010 arbeitet das dortige Digitization Program Office an dem ehrgeizigen Projekt, die über 138 Millionen Artefakte in der Sammlung des Smithsonian zu digitalisieren. Dabei kommen unterschiedliche 3D-Scan-Techniken wie Laserabtastung, Computertomographie, Streifenprojektion und otogrammetrie zur Anwendung.

„Vor nicht allzu langer Zeit gab es hier in Washington ein Erdbeben“, sagt Metallo. „Es besteht immer das Risiko, dass etwas passiert. Und wenn wir noch so viel dokumentieren – unsere Sammlungen sind unersetzbar. Die Sammlungen selbst werden für uns immer oberste Priorität haben – aber durch die Digitalisierung der Exponate mit Hilfe von 3D-Technologien lassen sich die Folgen von Vorfällen, die sie gefährden könnten, immerhin abschwächen.“

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Abraham Lincolns Lebendmasken, National Portrait Gallery. Mit freundlicher Genehmigung des Smithsonian Digitization Program Office.

In der Tat können Historiker ruhiger schlafen in dem Bewusstsein, dass Museen wie das Smithsonian digitale „Sicherungskopien“ ihrer Sammlungen erstellen. Dabei ist die Dokumentation jedoch nur der erste Schritt. Als nächstes wollen Metallo und Rossi, denen ihre Kollegen bereits den Spitznamen „die Laser-Cowboys“ verliehen haben, die Museumskultur demokratisieren.

„Das Smithsonian wurde mit dem Ziel gegründet, zur Verbreitung von Wissen beizutragen“, erläutert Metallo. „Vor zweihundert Jahren fand diese Verbreitung in Schulen und Museen statt. Wenn man sich überlegt, was dieser Grundsatz unter heutigen Verhältnissen bedeutet, dann liegt es auf der Hand, dass man das Internet nutzt und die Sammlungen digital zugänglich macht.“

Weiter sagt er: „Wir stehen nun vor der ziemlich monumentalen Aufgabe, diesem Gründungsprinzip gerecht zu werden, indem wir die wunderbaren Geschichten, die sich um unsere Sammlung ranken, im Internet erzählen. Dadurch lässt sich der Zugang zum Museum immens erweitern. Wenn Sie sich überlegen, wie viele Menschen letztlich die Gelegenheit haben, das Museum persönlich zu besuchen, dann ist das eine sehr begrenzte Anzahl im Vergleich zur Anzahl aller Internetnutzer in den USA und weltweit.“

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Digitale Rekonstruktionen eines neu entdeckten versteinerten Delfingebisses aus Panama neben einer fotografischen Abbildung des Fossils. Diese 3D-Modelle stehen auf der 3D-Website des Smithsonian zur Visualisierung sowie zum Herunterladen und Ausdrucken zur Verfügung. Genehmigung von Nicholas D. Pyenson / NMNH Imaging / Smithsonian Institution.

Mit der Einführung des Smithsonian X 3D Explorer im Jahr 2013 kam das Team des Digitization Program Office diesem Ziel ein gutes Stück näher. Dabei handelt es sich um eine WebGL 3D-Anwendung, die in Zusammenarbeit mit Autodesk entwickelt wurde, um Nutzern durch interaktive 3D-Modelle eine virtuelle Erkundung von Exponaten aus der Sammlung des Smithsonian zu ermöglichen. Dazu ist lediglich ein Internetbrowser erforderlich. Zu den bislang verfügbaren Exponaten zählt das erste Flugzeug der Gebrüder Wright, Amelia Earharts Fluganzug, das Skelett eines Wollhaarmammuts, die Fregatte „Philadelphia“ sowie Gipsabdrücke von Abraham Lincolns Gesicht aus der Zeit des Amerikanischen Bürgerkriegs. Neben der virtuellen Visualisierung besteht auch die Möglichkeit, diese 3D-Modelle herunterzuladen, um daraus nutzergenerierte Bildsynthesen, Animationen oder auch mit dem 3D-Drucker kleinere Nachbildungen zu erstellen.

„Durch die Zusammenarbeit mit Autodesk bei der Entwicklung unseres WebGL-3D-Viewers wurde unsere [Arbeit mit dem 3D-Scanner], die sich zuvor intern hinter den Kulissen abgespielt hatte, zu einer sehr öffentlichen Aktivität“, erzählt Rossi. „Die Begeisterung, die wir bei den Menschen erlebt haben, als sie die Modelle auf ihren Computern und Mobilgeräten erkunden – und sogar herunterladen – konnten, war ein echter Meilenstein für uns.“

Der Trend zur Digitalisierung in 3D nimmt zu. Bereits im vergangenen Jahr hat Google seine Plattform zur Digitalisierung von Kunst, Google Art Project, erweitert. Museen und Galerien können jetzt auch 3D-Modelle von Exponaten aus ihren Sammlungen hochladen. Die virtuelle Ausstellung umfasst unter anderem eine 9.000 Jahre alte Maske aus dem israelischen Nationalmuseum in Jerusalem und eine Sammlung von Tierschädeln aus dem Bestand der California Academy of Sciences. 2014 zog das Britische Museum nach und veröffentlichte seine eigene Sammlung von 3D-Modellen auf der Plattform Sketchfab. Im Gegensatz zur Google-Sammlung können die Modelle des Britischen Museums ebenfalls heruntergeladen werden.

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Ein 3D-Scan des Flugzeugs der Gebrüder Wright aus dem National Air and Space Museum. Mit freundlicher Genehmigung des Smithsonian Digitization Program Office.

Die Möglichkeit, diese Modelle online anzuschauen und herunterzuladen, zu bearbeiten und mit einem 3D-Drucker plastische Nachbildungen herzustellen, lässt neue Arten der Interaktion zwischen Museen und ihrem Publikum entstehen. Das fängt damit an, dass viele Museen bislang aus Platzmangel nur einen Bruchteil ihrer Bestände zeigen konnten. So ist das Naturkundemuseum in Berlin derzeit dabei, seine rund 15 Millionen Exemplare umfassende Insektensammlung zu digitalisieren – ein „ungehobener Schatz“, so Projektmitarbeiter Bernhard Schurian, der damit der Allgemeinheit ebenso wie der Forschung zugänglich gemacht werde.

Wissenschaftler sind ebenfalls ein wichtiges Zielpublikum, wie Metallo and Rossi betonen. 3D-Modelle ermöglichen die Untersuchung von Exponaten, ohne dass sie durch physische Handhabung beschädigt werden können, sowie die Erfassung von mehr und zuverlässigeren Datenpunkten, und sie lassen sich unendlich oft vervielfältigen, gemeinsam nutzen und über das Internet weiterverbreiten. An die wissenschaftliche Auswertung der 3D-Scans knüpfen sich somit Hoffnungen auf neue bzw. tiefere Erkenntnisse auf den unterschiedlichsten Forschungsgebieten.

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Die Kommandokapsel „Columbia“ der Apollo 11 wird gescannt. Mit freundlicher Genehmigung des Smithsonian Digitization Program Office.

Die Ergebnisse sollen jedoch nicht nur der Wissenschaft, sondern auch der breiten Bevölkerung zugute kommen. „Wir wollen tolle Exponate wie das Wright-Flugzeug originalgetreu dokumentieren und dadurch den Menschen eine ganz neue Sicht auf diese beliebten und vertrauten Objekte ermöglichen“, meint Metallo.

Das neueste und bislang ehrgeizigste Scan-Projekt des Smithsonian – von der Kommandokapsel „Columbia“ des Raumschiffs „Apollo 11“, das Neil Armstrong, Buzz Aldrin und Michael Collins ins All und wieder zurück zur Erde beförderte – ist ein hervorragendes Beispiel: Das 3D-Modell, das in Zusammenarbeit mit Autodesk entsteht und noch in diesem Sommer veröffentlicht werden soll, wird der Allgemeinheit erstmals die – wenn auch nur virtuelle – Möglichkeit geben, sich im Inneren des Raumschiffs umzusehen.

Die Kommandokapsel der Apollo 11 – Herzstück einer neuen Sonderausstellung zur Mondlandung, die ab 2020 im Smithsonian National Air and Space Museum zu sehen sein wird – symbolisiere „einen echten Meilenstein in der Geschichte der Menschheit“, schwärmt Metallo. „Dank diesem Scan können die Menschen sie demnächst von innen besichtigen und dadurch auf eine neue Weise erleben.“

Nach den Vorstellungen des zuständigen Kurators, Dr. Allan Needell vom National Air and Space Museum, soll das 3D-Modell nach seiner Fertigstellung als digitales Inhaltsverzeichnis für das physische Exponat fungieren, indem es den Nutzer durch verlinkte Aufsätze, Videos und Fotografien über die Entstehungsgeschichte, Konstruktion und Funktionen der Kapsel informiert.

„Der Scan wird so detailgetreu sein, dass sich aus den von uns erfassten Daten 3D-Modelle erstellen lassen“, erklärt Needell. „Dadurch wird es möglich, fast alle Bereiche des Inneren virtuell zu begehen. Und wir können genügend Zeit in den Ausbau dieser Funktionen investieren, um interessierten Privatpersonen, Wissenschaftlern, Ingenieuren usw. Zugang zu diesem einzigartigen Exponat zu gewähren. Wir haben seit vierzig Jahren niemanden mehr in die Kapsel gelassen und werden auch in Zukunft niemanden in ihr Inneres lassen können. Dafür werden wir Daten in sehr hoher Auflösung bereitstellen können, die zeigen, wie sie von innen aussieht.“

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Das Team beim 3D-Scannen der Kommandokapsel Columbia. Mit freundlicher Genehmigung des Smithsonian Digitization Program Office.

Im Smithsonian hofft man, diese Daten für verschiedene Anwendungen nutzen zu können – sowohl im Museum selbst in Form von interaktiven Touchscreens als auch online.

„Wir sind dadurch imstande, einerseits die symbolische, ikonische Bedeutung eines Exponats zu erhalten und es den Besuchern als solches zu präsentieren, dabei aber zugleich der Erkenntnis Rechnung zu tragen, dass ein hinter Plexiglas versiegeltes Exponat, das niemand je betreten darf, einen Teil seiner Bedeutung verliert“, so Needell weiter. „Die Verfügbarkeit dieser neuen digitalen Technologien sehe ich auch als eine Chance, die pädagogischen und denkmalpflegerischen Aspekte unserer Tätigkeit als Kuratoren unter einen Hut zu bringen.“

„Das ist eine spannende Vorstellung“, bekräftigt Rossi. „Uns schwebt vor, dass Lehrer und Pädagogen Unterrichtseinheiten [zur Mondlandung] planen und das 3D-Modell dabei als Tool benutzen.“

Womöglich werden Nutzer die Kommandokapsel eines Tages sogar mit Hilfe von VR-Technologie selber „fliegen“ können. „Die Nutzung von virtueller Realität bietet hier enormes Potenzial“, so Metallo. „Mit Hilfe von originalgetreuen CAD-Nachbildungen mit beispielloser Detailgenauigkeit ließen sich beispielsweise phänomenale Bildsynthesen aus Sicht der Astronauten erstellen. Den Möglichkeiten sind quasi keine Grenzen gesetzt.“

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