Scan 3D: Công cụ cách mạng trong số hóa kiến trúc và bảo tồn di sản

Kiến trúc, đặc biệt là những công trình lịch sử, là những viên ngọc quý của di sản văn hóa nhân loại. Chúng kể những câu chuyện về quá khứ, về tài năng và tầm nhìn của các thế hệ đi trước. Tuy nhiên, thời gian, thiên tai và những biến cố bất ngờ luôn rình rập, đe dọa sự tồn tại của những kiệt tác này. Điển hình như vụ hỏa hoạn đau lòng tại Nhà thờ Đức Bà Paris năm 2019, một phần lớn công trình Gothic 800 năm tuổi đã bị ngọn lửa tàn phá chỉ trong vòng một giờ. May mắn thay, nhờ vào tầm nhìn xa của nhà sử học nghệ thuật Andrew Tallon, người đã sử dụng máy scan 3D để ghi lại chính xác cấu trúc phức tạp của nhà thờ trước đó, việc khôi phục công trình vĩ đại này đã trở thành một khả năng hiện thực.

Câu chuyện về Nhà thờ Đức Bà Paris chỉ là một ví dụ điển hình cho thấy tầm quan trọng ngày càng tăng của việc số hóa các kiến trúc lịch sử. Số hóa, thường liên quan đến các kỹ thuật sử dụng máy scan 3D, là một phương pháp hiệu quả để phát hiện những vấn đề về cấu trúc của các tòa nhà, theo dõi sự thay đổi của chúng theo thời gian, và quan trọng hơn cả là cung cấp dữ liệu chính xác để phục hồi khi chúng bị hư hại do thời tiết khắc nghiệt hoặc các tai nạn không mong muốn.

Trong lĩnh vực đầy tiềm năng này, Scantech, một trong những nhà sản xuất máy scan 3D hàng đầu tại Trung Quốc, đã và đang đóng vai trò tiên phong. Scantech đã hỗ trợ các nhà thiết kế và kiến trúc sư số hóa kiến trúc, mở ra một phương pháp trình diễn và bảo tồn hoàn toàn mới cho những di sản quý giá này.

1. Nhà hát Majestic ở Thượng Hải, Trung Quốc

Vào tháng 1 năm 2021, Scantech đã thiết lập quan hệ hợp tác chiến lược với Xuberance, một công ty chuyên về thiết kế 3D và dịch vụ in 3D của Trung Quốc. Scantech cung cấp máy scan 3D và hỗ trợ kỹ thuật cho Xuberance trong các dự án thiết kế 3D và sản xuất thông minh. Dự án hợp tác đầu tiên của hai bên là số hóa Nhà hát Majestic.

Nhà hát Majestic, được xây dựng vào năm 1941 bởi kiến trúc sư Robert Fan, là nhà hát lâu đời nhất và lộng lẫy nhất ở Thượng Hải. Công trình này được công nhận là một kiệt tác của "một kỷ nguyên mới trong kiến trúc Viễn Đông".

Các kỹ thuật viên từ Scantech đã sử dụng máy scan 3D được thiết kế đặc biệt cho các dự án quy mô lớn để scan toàn bộ cấu trúc của nhà hát. Dữ liệu về các chi tiết chạm khắc tinh xảo, thiết kế nội thất và đồ đạc đã được thu thập bằng KSCAN, một máy scan rất phù hợp để ghi lại các chi tiết nhỏ.

Với năm chế độ làm việc tiêu chuẩn để lựa chọn, KSCAN-Magic có thể đáp ứng các nhu cầu đa dạng như scan quy mô lớn và thu thập các chi tiết nhỏ. Bên cạnh tính linh hoạt, khả năng scan không tiếp xúc, hiệu quả và độ chính xác của KSCAN đã nhận được lời khen ngợi từ các nhà thiết kế.

Nhà hát được tái hiện chính xác theo mô hình 3D có kích thước 1:1 với độ chính xác lên tới 0,02 mm. Việc sử dụng công nghệ scan 3D đã đơn giản hóa đáng kể quá trình tạo mô hình và tạo ra các tệp kỹ thuật số 3D một cách nhanh chóng và chính xác để lưu trữ cho tương lai.

Các tệp kỹ thuật số của Nhà hát Majestic cũng có thể được sử dụng để hiển thị trực tuyến và phát triển các sản phẩm sáng tạo văn hóa. Với công nghệ in 3D, các nghệ sĩ có thể tạo ra một mô hình thu nhỏ tuyệt đẹp của Nhà hát Majestic. Điều này cho phép mọi người chiêm ngưỡng tác phẩm nghệ thuật kiến trúc tuyệt vời sau 80 năm kể từ ngày nó được xây dựng.

2. Nhà hát hòa nhạc Thượng Hải

Nhà hát hòa nhạc Thượng Hải, được xây dựng vào năm 1930, là phòng hòa nhạc đầu tiên ở Trung Quốc theo phong cách kiến trúc cổ điển phương Tây.

Trong quá trình cải tạo Nhà hát hòa nhạc Thượng Hải từ năm 2019 đến năm 2020, Xuberance đã hoàn thành việc số hóa nhà hát cùng với Scantech. Họ đã scan 3D các trụ cột theo phong cách Romanesque, cầu thang bằng đá cẩm thạch, các tác phẩm chạm khắc tinh xảo, v.v.

Mô hình in 3D của chiếc ghế "Feel-at-Home" dưới đây là một ví dụ. Đầu tiên, chiếc ghế được scan 3D và sau đó mô hình 3D được tạo ra để in 3D. Scan 3D giúp tạo ra một món quà lưu niệm tinh tế và sáng tạo theo cách hiệu quả hơn.

3. Kiến trúc cổ ở tỉnh Phúc Kiến

Ngôi làng cổ Wulin ở thành phố Tấn Giang, tỉnh Phúc Kiến, đã được xếp hạng là một trong bốn ngôi làng truyền thống của Trung Quốc vào tháng 11 năm 2016. Ngôi làng này là nơi lưu giữ những ngôi nhà lịch sử và tinh xảo được xây dựng bởi người Hoa ở nước ngoài. Để bảo vệ những ngôi nhà truyền thống tại ngôi làng cổ này, dự án số hóa 3D về các tòa nhà cổ ở Wulin đã chính thức được khởi động.

Với sự hỗ trợ của thiết kế ngược và mô hình hóa tiến, mô hình kỹ thuật số của tòa nhà mang tính biểu tượng "Gun House" của làng cổ Wulin đã được tạo ra. Mô hình này được sử dụng để hiển thị kỹ thuật số trực tuyến và phát triển các sản phẩm phái sinh văn hóa, giúp truyền tải các giá trị của văn hóa truyền thống miền Nam Phúc Kiến và văn hóa Trung Quốc ở nước ngoài được thể hiện trong những ngôi nhà cổ này.

Quy trình làm việc của dự án bao gồm điều tra thực địa, scan tòa nhà, xử lý dữ liệu và in 3D. Đối với phần thân chính của nhà Gun House, các nhà thiết kế đã tiến hành mô hình hóa thông qua ảnh và sử dụng scan 3D để ghi lại các chi tiết quan trọng bao gồm các chạm khắc trang trí, cạnh cửa sổ và cột.

4. Số hóa 3D kiến trúc

Scantech đã chứng kiến nhiều ứng dụng số hóa 3D trong kiến trúc nhờ vào công nghệ scan 3D mạnh mẽ và tiên tiến của mình.

Cùng với Đại học Chiết Giang, Scantech đã thực hiện dự án số hóa và giám sát 3D cho Bia Tam lão thời nhà Hán (202 TCN – 220 SCN) và Kho lưu trữ của bia này tại tỉnh Chiết Giang. Với dữ liệu 3D đã thu thập được, các nhà sử học đã tạo ra các tệp kỹ thuật số để phân tích tình trạng hiện tại của di tích văn hóa và theo dõi những thay đổi của nó theo thời gian. Điều này cũng cung cấp dữ liệu 3D chính xác cho các nghiên cứu khảo cổ học.

Kết Luận

Có thể thấy, công nghệ scan 3D đã và đang tạo nên một cuộc cách mạng trong lĩnh vực bảo tồn và quản lý di sản kiến trúc. Từ việc khôi phục những công trình bị hư hại nghiêm trọng như Nhà thờ Đức Bà Paris, đến việc số hóa và lưu trữ chi tiết các nhà hát cổ kính hay những ngôi nhà truyền thống, scan 3D mang lại độ chính xác, hiệu quả và khả năng bảo quản dữ liệu vĩnh viễn mà các phương pháp truyền thống khó lòng đạt được.

Việc ứng dụng scan 3D không chỉ giúp các nhà sử học, kiến trúc sư và nhà bảo tồn có cái nhìn sâu sắc hơn về cấu trúc và tình trạng của các công trình mà còn mở ra những tiềm năng mới trong việc trưng bày, giáo dục và phát triển các sản phẩm văn hóa sáng tạo. Những dự án của Scantech là minh chứng rõ ràng cho vai trò không thể thiếu của công nghệ cao trong việc giữ gìn và phát huy giá trị của di sản kiến trúc cho thế hệ hiện tại và tương lai.