Ta-cheru

Die digitalisierte Mumie

Wie Volume Graphics mit modernster Software die zerstörungsfreie Untersuchung und Präparation einer Mumie unterstützt

Die Computertomographie (CT) hat nicht nur in Medizin und Industrie inzwischen einen festen Platz, sondern auch in vielen Forschungszweigen. Immer dann, wenn ein Objekt zerstörungsfrei untersucht werden soll, kommt sie zum Einsatz. Die archäologische Forschung ist eines dieser zahlreichen Einsatzgebiete, und gerade beim Erforschen kostbarer Mumien ist die CT eine schon lange bewährte Technik. Bei der Mumie der Ta-cheru kam die Software VGSTUDIO MAX von Volume Graphics zum Einsatz, die für die Rekonstruktion, Analyse und Visualisierung von CT-Daten ein sehr breites Funktionsspektrum bietet.

Sieht aus wie ein Foto: Für die Visualisierung der Mumie Ta-cheru wurden mit VGSTUDIO MAX detaillierte CT-Daten mit visuell aussagekräftigen Daten eines optischen 3D-Scanners kombiniert 

In der Untersuchung von Mumien blickt Volume Graphics auf eine langjährige Erfahrung zurück. Der Heidelberger Softwareentwickler hat menschliche wie auch tierische Mumien aus unterschiedlichen Museen und Sammlungen für die wissenschaftliche Analyse und die anschließende öffentliche Präsentation digital aufbereitet. Eine Auswahl an Visualisierungen findet sich auf YouTube.

a) Ägyptische Kindermumie Sherit, Kooperationsprojekt mit dem Rosicrucian Museum, San Jose (USA) von 2005, b) Ägyptische Ibismumie, Kooperationsprojekt mit dem Württembergischen Landesmuseum Stuttgart von 2007, c) Sizilianische Kindermumie Rosalia von 1920, Gemeinsames Projekt mit National Geographic (2011), d) Ägyptische Falkenmumie, Kooperationsprojekt mit der Stellenbosch University, South Africa (2014).

Einzigartige Einblicke, ohne die Mumie zu öffnen

Die CT ermöglicht einen einzigartigen Einblick in das Innere der Mumie, ohne dass sie hierfür geöffnet oder in irgendeiner Form beschädigt werden muss. Dafür rekonstruiert ein Computer aus einer Vielzahl einzelner Röntgenbilder ein dreidimensionales Volumen, welches das gescannte Objekt maßstabsgetreu abbildet. 

Jede nun folgende Analyse und selbst die Freilegung relevanter Strukturen kann nachfolgend digital mit VGSTUDIO MAX erfolgen – sowohl zwei- als auch dreidimensional.

2D-Schnittbild: Ta-cheru auf einen Blick

Mit Hilfe eines Dual Energy Scans (einem CT-Scan mit unterschiedlichen Röntgenenergien) lassen sich die Knochen freistellen.

Benutzeroberfläche von VGSTUDIO MAX: Eine Vielzahl von Punkten auf der Außenhülle der Mumie definiert auf Höhe des Brustschmucks eine nicht-planare Ebene (farblich hervorgehoben), auf deren Basis die Software eine entzerrte Ansicht berechnet (a). Die Position dieser Fläche in der 3D-Darstellung (b) und im 2D-Schnittbild (c).

3D-Rendering als digitales Replikat

Die Darstellung in 3D bietet die Möglichkeit, ein nahezu vollwertiges digitales Replikat des wertvollen archäologischen Objekts zu schaffen: Das 3D-Rendering.

Weist man den Grauwerten des Datensatzes bestimmte Farben zu, kann die Mumie detailgetreu und den Materialien entsprechend dargestellt werden. Dabei basiert die Zuordnung der Farben auf der Röntgendichte des Materials, nicht auf der vom menschlichen Auge wahrgenommenen Farbgebung.

Dies hat zur Folge, dass Materialien, die sich dem menschlichen Auge unterschiedlich darstellen, im Röntgenbild aber den gleichen Grauwert aufweisen, den gleichen Farbwert zugeordnet bekommen. Damit werden beispielsweise verschiedenfarbige Binden der Wicklung im 3D-Rendering gleichfarbig darstellt.

Fotorealistischere Darstellung mit optischen 3D-Scans

Um eine noch fotorealistischere Darstellung der Mumie zu erzeugen, können die CT-Daten um Oberflächendaten des Objekts ergänzt werden, die mit einem optischen 3D-Scanner gewonnen wurden. Ein optischer 3D-Scanner zeichnet gleichzeitig Oberflächenstruktur und Farbgebung eines Objekts auf und erzeugt daraus ein fotorealistisch texturiertes, digitales Drahtgittermodell der Hülle.

Dieses texturierte Drahtgittermodell kann dann mühelos durch verschiedenste Algorithmen präzise an den CT-Daten ausgerichtet und mit ihnen kombiniert werden.

Digitales Replikat der Mumie der Ta-cheru. Oberflächendaten eines optischen 3D-Scanners (a) und per Grauwertzuordnung eingefärbte Daten eines CT-Scanners (c) werden passgenau ausgerichtet, so dass die fotorealistische Außenhülle die CT-Daten überlagert und teils durchscheinen lässt (b).

Die Möglichkeiten der CT für Forschung und Öffentlichkeitsarbeit

Mit Hilfe des im Computer entstandenen digitalen Replikats sind Forscher in der Lage, viele wissenschaftliche Fragestellungen zu beantworten, ohne das sensible Objekt zu beschädigen.

Mit dem 3D-Rendering steht Forschern zudem ein Präsentations-Werkzeug zur Verfügung, das die Realität um viele Aspekte ergänzt oder in seiner Wirkung sogar noch weit übertrifft:

So kann das Objekt aus jedem inneren oder äußeren Blickwinkel betrachtet werden, wobei beliebige Vergrößerungen der Darstellung möglich sind. Je nach Auflösung des Scans kann CT unter Umständen damit nicht nur die Lupe, sondern sogar das Mikroskop ersetzen.

Der dreidimensionale Datensatz kann aus jeder beliebigen Richtung angeschnitten und betrachtet werden, um die Information eines 2D-Schnittbildes in der dreidimensionalen Darstellung besser verorten zu können.

Irrelevante Strukturen lassen sich gänzlich ausblenden oder mit beliebiger Transparenz darstellen, um zur Aufklärung wissenschaftlicher Fragestellungen beizutragen.

Und nicht zuletzt kann im virtuellen Raum des Computers unbegrenzt Licht zur geschickten Inszenierung eingesetzt werden, ohne Rücksicht auf sensible Materialien nehmen zu müssen, wobei Lichtquellen nicht nur außerhalb, sondern selbst innerhalb des Objekts platziert werden können, um bestimmte Bereiche oder ganze Strukturen zu akzentuieren.

Dies ist nur eine Auswahl der Möglichkeiten, die die CT bietet. In Kombination mit geeigneter Software stellt sie der Mumienforschung ein Mittel zur Verfügung, welches eine zeitgemäße Präsentation im Rahmen von Forschung und Öffentlichkeitsarbeit erlaubt, die weit über die klassische Ausstellung in der Vitrine hinausgeht.

Presseecho


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