Thách thức: Số hóa Nhà Thờ Đức Bà khổng lồ tại khu vực nhộn nhịp ở Montreal, Canada, với độ chi tiết cao – đồng thời loại bỏ hoàn toàn những người qua đường xung quanh khỏi dữ liệu mô hình 3D.
Giải pháp: Artec Ray II, Artec Studio
Kết quả: Tái hiện toàn bộ khu vực xung quanh Nhà thờ Đức Bà Montreal trong bằng mô hình 3D khổng lồ, siêu chân thực, với mức độ chi tiết cao nhằm đáp ứng công tác bảo tồn di sản, và mở ra các ứn dụng tiềm năng trong không gian thực tế ảo (VR).
Vì sao chọn Artec 3D? Artec Ray II cho phép quét nhanh chóng và chính xác các công trình, khu vực hay vật thể lớn. Nhờ hệ thống quán tính hình ảnh (VIS), thiết bị có khả năng định vị chính xác trong không gian 3D. Kết hợp với phần mềm Artec Studio, người dùng dễ dàng ghép các bản quét từ nhiều góc độ khác nhau, đồng thời có thể bổ sung dữ liệu từ các bản quét 3D hoặc photogrammetry để nâng cấp mức độ chi tiết.
Nhà thờ Đức Bà tại Montreal, Canada – một công trình mang tính biểu tượng
Một chuyến dạo quanh trung tâm Montreal sẽ không thể trọn vẹn nếu thiếu điểm đến nổi tiếng này. Với lối kiến trúc Tân Gothic ấn tượng cùng những bức tranh và cửa kính màu mang dấu ấn lịch sử từ năm 1656, Nhà thờ Đức Bà không chỉ là di sản tinh thần của người dân Montreal, mà còn là minh chứng sống động cho hành trình phát triển của thành phố.
Tuy nhiên, giống như nhiều công trình di sản khác, việc bảo tồn nhà thờ luôn là một thách thức. Từ năm 2020, các hạng mục phục hồi bên ngoài từ tường đá, mái che kim loại cho đến tháp chuông đã liên tục được triển khai. Trong bối cảnh nhiều công trình lịch sử trên thế giới ngày càng xuống cấp, nhu cầu số hóa di sản bằng công nghệ quét 3D trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết.
Thế nhưng, việc số hóa toàn bộ một di tích quy mô lớn như Nhà thờ Đức Bà lại không hề dễ dàng. Sự đông đúc của khách tham quan khiến tầm nhìn bị che khuất, trong khi kích thước khổng lồ của công trình đòi hỏi một giải pháp số hóa vừa nhanh, vừa chính xác. Đây chính là lúc Artec 3D phát huy sức mạnh của mình.
Artec Ray II quét 3D mặt ngoài của Nhà thờ Đức Bà
Với Artec Ray II, Nhà thờ Đức Bà Montreal chính là bài kiểm chứng hoàn hảo để chứng minh khả năng quét công trình quy mô lớn của thiết bị. Việc số hóa công trình biểu tượng này không chỉ giúp lưu giữ di sản cho các thế hệ mai sau, mà còn khẳng định sức mạnh của Ray II trong lĩnh vực quét kiến trúc quy mô lớn.
Số hóa “viên ngọc quý” của Canada
Quy trình quét lại nhà thờ không xuất hiến hai trở ngại lớn đó là: môi trường và quy mô. Khu vực xung quanh nhà thờ luôn tấp nập người qua lại, và với kích thước khổng lồ của công trình, nếu chỉ sử dụng các phương pháp truyền thống thì có thể mất nhiều thời gian và công sức trong thời tiết giá lạnh tại Canada.
Nhưng với Artec Ray II, việc quét trở nên nhanh chóng, đơn giản và trực quan. Nhờ màn hình tích hợp, thiết bị có thể được thiết lập mà không cần máy tính xách tay, đồng thời dễ dàng điều khiển từ xa thông qua ứng dụng Artec Remote. Trong dự án này, công trình được quét 25 vị trí khác nhau, thu thập dữ liệu ở nhiều góc độ để đảm bảo không bỏ sót bất kỳ chi tiết đặc trưng nào của nhà thờ. Hệ thống VIS (Visual Inertial System) của Ray II đã chứng minh vai trò then chốt trong việc định vị không gian 3D, giúp toàn bộ công trình được ghi lại một cách hoàn hảo.
Bản quét 3D trong Artec Studio
Bên cạnh nhà thờ Đức Bà có nơi đặt tượng của nhà sáng lập Montreal và rất nhiều những chi tiết đáng chú ý khác. Để đảm bảo thu thập đầy đủ, nhóm thực hiện đã bố trí Ray II theo vòng tròn quanh tượng đài, quét dữ liệu với tốc độ lên tới 2 triệu điểm/giây. Chỉ sau vài giờ, dữ liệu quét đã hoàn thành với chất lượng vô cùng ấn tượng.
Một trong những tòa nhà được quét cao khoảng 30 tầng với mặt ngoài hoàn toàn bằng kính, vốn là một trở ngại lớn đối với quy trình quét 3D khiến cho dữ liệu cửa sổ chưa thực sự hoàn hảo, nhưng toàn bộ dữ liệu Nhà thờ Đức Bà cùng các con phố xung quanh đều hiện rõ, đặc biệt là khi được quét từ khoảng cách hơn 100 mét.
Artec Ray II quét 3D bức tượng nhà sáng lập Montreal
Tạo dựng mô hình 3D chân thực
Quá trình xử lý dữ liệu được thực hiện trong Artec Studio, nơi dữ liệu quét được tinh chỉnh, căn chỉnh và hợp nhất các bản quét để tạo thành lưới 3D chi tiết. Nhờ thuật toán double-scanning của Ray II, những chi tiết thừa như người qua đường đã được loại bỏ gần như hoàn toàn. Kết hợp với khả năng hoạt động không dây và pin dung lượng lớn, việc thu thập dữ liệu trở nên vô cùng thuận tiện. Ngoài ra, các công cụ loại bỏ điểm nhiễu (outlier removal) và công cụ tẩy của phần mềm cũng hỗ trợ việc hoàn thiện dữ liệu ngay trong Artec Studio, mà không cần phụ thuộc vào các phần mềm bên thứ ba.
Kết quả cuối cùng thực sự ấn tượng và có thể sử dụng trong xây dựng mô hình 3D có chiều sâu, đủ điều kiện cho các ứng dụng thực tế ảo (VR). Để bổ sung thêm chi tiết, người dùng có thể sử dụng tính năng multi-resolution fusion trong Artec Studio nhằm kết hợp nhiều tập dữ liệu quét 3D, hoặc ứng dụng AI Photogrammetry để nâng cấp mô hình nhờ hình ảnh và video thu được từ drone.
Mô hình 3D cuối cùng của tượng nhà sáng lập Montreal trong Artec Studio
Đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng
Công nghệ quét 3D của Artec đã trở thành giải pháp phổ biến toàn cầu trong việc bảo tồn các di sản văn hoá. Thông qua mạng lưới đối tác uy tín, Artec 3D đã số hóa từ những công trình biểu tượng tại quê hương Luxembourg cho tới các cổ vật được giới thiệu trong phim tài liệu của Discovery Channel – mỗi lần đều tạo nên những mô hình 3D sống động và chân thực.
Phần lớn các dự án này được thực hiện nhờ sự kết hợp giữa thiết bị quét cầm tay Artec, dữ liệu LiDAR và photogrammetry. Giờ đây, nhu cầu từ các ngành kiến trúc và xây dựng ngày càng phát triển, đặc biệt khi việc thu thập chi tiết toàn diện là điều bắt buộc để lập kế hoạch, phân tích và cải tạo công trình hiệu quả.
Với dự án số hóa Nhà thờ Đức Bà, không chỉ một phần lịch sử Montreal được bảo toàn, mà còn mở ra một thế giới với nhiều cơ hội mới. Việc số hóa quy mô lớn chưa bao giờ trở nên đơn giản đến vậy, và sẽ thật thú vị để chờ xem những công trình nào, từ hiện đại đến cổ xưa, sẽ tiếp tục được số hóa trong tương lai với công nghệ quét 3D.