В прошлой заметке я кратко рассказал о возможностях 3D-печати в палеонтологии, а именно о создании трехмерных реконструкций и моделей ископаемых животных из кембрийских сланцев Берджесс.

К сожалению, на тот момент времени, у нас не было готово видео о процессе работ, поэтому я хочу показать его в данной заметке:



Помимо реконструкций кембрийской фауны сланцев Берджесс, созданных вручную моделлером, мы также распечатали точную копию (трехмерный скан) голотипа* черепа древнего миоценового** примата — проконсула***.

*голотип — экземпляр биологического объекта, который использовался как основной для описания того или иного вида (или др. таксона).
**миоцен — эпоха неогенового периода, началась 23 миллиона лет назад и закончилась 5,3 миллиона лет назад.
***проконсул (Proconsul) — род ископаемых приматов эпохи миоцена, существовавший 17-21 млн лет назад в Африке (рис. 1, а).

Сам череп проконсула (Proconsul heseloni) (рис. 1, б) был найден на озере Виктория и хранится в Национальном музее Найриби (Кения). Несколько лет назад был отсканиран (рис. 1, в) африканской командой палеонтологов aficanfossils.org и находится в открытом доступе в формате *stl.
После печати, когда уже образец можно было держать в руках, нас поразила детализация данного экспоната (рис. 1, г). Грубо говоря, то что «произвел на свет» наш принтер, не просто копия, а точнейшая реплика, по которой можно изучать образец палеоантропологам.

Рис. 1. Proconsul heseloni. а — реконструкция внешнего облика примата; б — фотография черепа голотипа в Национальном музее Найроби; в — 3D-модель, полученная путем сканирования африканскими коллегами; г — распечатанная модель в Дарвиновском музее

Все пять образцов стали частью экспериментальной витрины (см. видео выше), которая находится в Дарвиновском музее. Это была, проба пера, которая дала начало новому масштабному проекту: у нас возникла идея создать коллекцию сканов настоящих образцов и их последующая печать. Наиболее интересным нам показалось собрать полную (около 50 видов) коллекцию черепов гоминид с миоцена по современность и представить ее в виде филогенетического древа на витрине. В наличии мы располагали ограниченным количеством моделей с которых начали новый проект. Так вслед за проконсулом были распечатаны нижняя челюсть Paranthropus boisei* (рис. 2, а-б) и часть челюсть Homo naledi*.

*Paranthropus boisei (Парантроп Бойса) — самый массивный вид парантропов, обнаруженный в 1959 году Мэри Лики в восточноафриканских ущельях Олдувай, Кооби-Фора, Локалеи и ряде других. Они датированы от 2,5 до 1 млн лет назад.
**Homo naledi — ископаемый вид людей рода Homo. Впервые останки H. naledi были найдены в 2013 году в Южно-Африканской Республике. Совсем свежий вид).

Рис.2. а — реконструкция внешнего облика Парантропа Бойса; б — сравнение верхней челюсти Парантропа Бойса справа и верхней челюсти современного человека; в — нижняя челюсть Парантропа Бойса распечатанная на 3D-принтере в Дарвиновском музее.

Поскольку, как говорилось выше, мы располагали ограниченным числом готовых сканов черепов гоминид, было решено продолжить проект в русле сканирования. Мы обратились к различным учреждениям (как к российским, так и зарубежным), которые располагают нужными нам образцами.
Так, к примеру, наши дорогие друзья портал антропогенез.ру любезно согласились участвовать в проекте и предоставили материал.
Первым тестовым экземпляром для сканирования был выбран череп Гейдельбергского человека (Homo heidelbergensis), предоставленный доцентом кафедры антропологии биологического ф-та МГУ Дробышевским С.В. (рис. 3, а).
Важно отметить, что существует, по крайней мере, два доступных способа создания трехмерных цифровых копий объектов — непосредственное сканирование и фотограмметрия. Первый предполагает, как это очевидно, наличие сканера, второй же — лишь фотоаппарата и специализированного софта.
Дарвиновский музей, к счастью, располагает всеми доступными технологиями. У нас имеется сканер марки EVA *похожий внешне на утюг, чем на дорогущую технику*, с которым мы поехали сканировать интересующий нас череп.

Рис. 3. а, б — череп Homo heidelbergensis; в — научный сотрудник Дарвиновского музея Савин Р.Ю. сканирует череп, позади — доц. Дробышевский С.В.; г — ваш покорный слуга кривляется с черепом и сканером EVA.

Поскольку мы люди ученые (точнее ученые горьким опытом ошибок), то мы сделали помимо обычного сканирования фотограмметрию. Кстати, если вы обратите внимание (рис. 3), то заметите, что череп лежит на газетках (Троицкий вариант между прочим). Это непросто так — буквы и слова на газетках являются маркерами для сканирования и фотограмметрии. Скажем так: мы не возлагали большую надежду на простое фотографирование, но сделали его для подстраховки.
Собственно как создание 3D-модели профессиональным сканером может быть хуже созданием модели путем фотограмметрии?! Вздор и глупости…
Но результат (рис. 4) нас, честно говоря, немного шокировал: модель черепа, созданная простым фотоаппаратом и специальным софтом оказалось в разы точнее!

Рис. 4. Результат сканирования черепа Homo heidelbergensis. а — модель полученная сканером EVA (программа Artec Studio); б — модель полученная фотограмметрией (программа Agisoft PhotoScan).

Поэтому было решено продолжить сканирование с помощью фотограмметрии, а не дорогущим сканером, как это не парадоксально…
В данный момент мы столкнулись с проблемой плавного и правильного вращения фотоаппарата вокруг образца и заняты созданием специального вращающегося столика с освещением.
О дальнейшей судьбе проекта, если Вам было интересно, я поведаю в следующих заметках.