Institut für Raumbezogene Informations- und Messtechnik
Hochschule Mainz - University of Applied Sciences

ARS3D African Red Slip Ware digital – 3D-Dokumentation für die multiperspektivische Analyse einer zentralen Objektgattung der Spätantike

Die sogenannte African Red Slip Ware (ARS) ist eine für das Verständnis spätantiker Vorstellungswelten und ihres Wandels, wie auch für die Wirtschaftsgeschichte zentrale archäologische Objektgattung. Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung finanzierte dreijährige Projekt befasst sich mit der Digitalisierung der reliefverzierten ARS des Römisch-Germanischen Zentralmuseums (RGZM).
Motivation und Ziele: 

Eine für das Verständnis spätantiker Vorstellungswelten und ihres Wandels, wie auch für die Wirtschaftsgeschichte dieser Zeit zentrale Objektgattung ist eine v.a. zwischen dem 3.–5. Jh. n. Chr. in Nordafrika hergestellte reliefverzierte Keramik. Die sogenannte African Red Slip Ware (ARS) wurde in den gesamten Mittelmeerraum und bis nach Britannien verhandelt. Den Schalen, Platten, Krügen und Kannen kommt als massenproduzierten Bildträgern und Alltagsobjekten eine herausragende Bedeutung zu, da sie eine Verbreitung wie kaum ein anderes Medium in dieser Zeit fanden. Trotz ihrer besonderen medialen Qualitäten und des großen Erkenntnispotenzials für kulturgeschichtliche Fragestellungen ist die Gattung in dieser Hinsicht kaum untersucht und für entsprechende Analysen nur unzureichend erschlossen. Ein Grund hierfür ist die besondere Herausforderung in der Dokumentation der Objekte und ihres Dekors. Die auf den Gefäßen mittels Reliefappliken angebrachten Darstellungen sind wegen der unterschiedlichen Gefäßkrümmungen nicht adäquat mit traditionellen 2D-Dokumentationsmethoden zu erfassen. Zudem fehlt in der einschlägigen Literatur eine standardisierte Ansprache der Bilddarstellungen.

Ziel des Projekts ist es, durch die präzise 3D-Digitalisierung der reliefverzierten ARS des RGZM und den Aufbau einer Ontologie einen zum größten Teil noch unpublizierten Bestand auf eine innovative und nachhaltige Weise für die Forschung zu erschließen und damit nicht nur neue Forschungsfragen zu ermöglichen, sondern auch Dokumentationsstandards zu setzen.

Aktivitäten: 
Aufgabe des i3mainz ist unter anderem die Erfassung digitaler 3D-Modelle der ARS, die zusätzlich Oberflächentextur/ -farbe erhalten sollen. Diese wird mittels photogrammetrischer Techniken erfasst und auf die entsprechenden 3D-Daten korrekt projiziert. Um dies umsetzen zu können, wurde im Jahr 2018 ein Workflow entwickelt, welcher es ermöglicht 3D-Modell und Textur präzise zusammenzubringen. Für die Gewinnung der 3D-Modelle wird ein Streifenlichtprojektionsscanner Atos Triplescan der Firma GOM genutzt. Je nach Objektgröße kommen das Messvolumen 170x 130 x 130 mm oder 320 x 240 x 240 mm zum Einsatz. Dabei werden von jedem Objekt die Vorder - und Rückseite getrennt voneinander in einem jeweils eigenen Referenzpunktsystem aufgenommen. Diese Referenzpunkte dienen zur späteren genauen Projektion der Textur auf das jeweilige 3D-Modell. Für die Texturgewinnung wird eine NIKON D800 Systemkamera eingesetzt. Damit die Aufnahme der Fotos ohne größere Einflüsse von außen, wie den Lichtverhältnissen, aufgenommen werden können, werden alle Objekte in einem Fotozelt liegend fotografiert. Hier ist zudem wichtig, dass die Aufnahmen der Fotos direkt nach der Erfassung des Objektes mit dem Streifenlichtprojektionsscanner gemacht werden, ohne dass das Objekt bewegt wird, damit sich beide Datensätze im gleichen Referenzpunktrahmen befinden. Zusätzlich werden alle Fotos im Nachhinein mit einer ColorChecker Software nachbearbeitet um die Farbechtheit zu gewährleisten. Die Transformation beider Datensätze ( 3D-Modell und Textur) aufeinander ergibt ein texturiertes 3D-Modell mit dem die nachfolgenden Analysen durchgeführt werden können.
 
Bei der Entwicklung des Viewers werden Webtechnologien wie HTML5 und WebGL eingesetzt. Zunächst wurde ein Framework gesucht, mit dem sich die texturierten 3D-Modelle anzeigen lassen. Durch die hohe Auflösung der Objekte und die damit verbundene Dateigröße müssen multi-resolution Datenformate benutzt werden, bei der das Originalmodel in mehreren Auflösungen gespeichert wird. Bei der Betrachtung wird dann automatisch die zum aktuellen Ausschnitt passende Auflösung bereitgestellt und ermöglicht somit das Arbeiten mit großen 3D-Modellen. Die erste Funktion die implementiert wird, dient zur Annotation der Appliken indem der Nutzer die Applike auf dem 3D-Modell interaktiv markieren. In diesem Schritt soll auch die fachliche Beschreibung durch den Archäologen erfolgen.
 
Der Vergleich von Appliken erfordert verschiedene, rechenintensive Prozessierungen und kann daher nicht im Browser stattfinden. Zunächst muss der Bereich der Applike aus dem Originalobjekt ausgeschnitten werden und ihre grundlegen Geometrie bestimmt werden, durch den Herstellungsprozess sind die Appliken unterschiedlich verformt. Diese Verformung muss vor einer Ähnlichkeitsanalyse rückgängig gemacht werden, indem die Objektgeometrie im Bereich der Applike bestimmt und durch eine Transformation beschrieben wird. Damit ist eine Rückrechnung der originalen Applikenform und damit auch der Vergleich mit anderen Appliken möglich.  
 
Die notwendigen 3D-Analyse- und Visualisierungswerkzeuge, die Nutzung fachspezifischer Bezeichnungsstandards und die Einbindung externer Fachdatenbanken erfordern den Aufbau einer angepassten, virtuellen Plattform. Zur Referenzierung und Langzeitarchivierung werden die digitalen Master über die Objektdatenbank Arachne zugänglich gemacht.
 
Zur Dokumentation der ARS wird eine Ontologie entwickelt. Diese beinhaltet die 3D-Modelle und die Vergleichsanalysen, sowie weitere archäologische Informationen und Beobachtungen.  Auf dieser Basis getroffene archäologische Interpretationen sind ein weiterer Teil der Ontologie. Zur Speicherung der Semantischen Modellierung wird ein Triple-Store-Datenrepositoriy aufgebaut. Das Projekt ist als Pilot gedacht, dem die Erschließung weiterer Bestände folgen soll.

 

Eckdaten

Zeitraum:     01.02.2018 - 31.01.2021
  • – Dr. Alexandra Busch
  • – Dr. Allard Mees
  • – Florian Thiery, M.Sc.
  • – Dr. Louise Rokohl
Kooperation:
  • – Römisch-Germanisches Zentralmuseum, Leibniz-Forschungsinstitut für Archäologie
Förderkennzeichen:     BMBF-01UG1888AX
Titelbild:
  • Beispiel eines texturierten 3D-Datensatzes mit einer 3D-Auflösung von 0.1 mm, Bild: i3mainz/RGZM

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