Τρισδιάστατη ψηφιοποίηση μνημείων του λόφου Φιλοπάππου και ανάπτυξη εφαρμογής εικονικής περιήγησης

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία επικεντρώνεται στην τρισδιάστατη ψηφιοποίηση μνημείων του λόφου του Φιλοπάππου, καθώς επίσης και στη δημιουργία μιας διαδραστικής εφαρμογής – εικονικής περιήγησης στον αρχαιολογικό χώρο. Στόχος της έρευνας είναι η σύζευξη της επιστημονικής τεκμηρίωσης με τις νέες τεχνολογίες ανάδειξης της πολιτιστικής κληρονομιάς προσφέροντας ένα ψηφιακό «μέσο» το οποίο θα εξυπηρετεί τόσο την προβολή όσο και τη διατήρησή της μέσω της εικονικής πραγματικότητας. Το πρώτο μέρος της εργασίας εστιάζει στην ιστορική έρευνα, καθώς και την τρισδιάστατη ψηφιακή αποτύπωση επιλεγμένων μνημείων του λόφου του Φιλοπάππου μέσω της μεθόδου της φωτογραμμετρίας. Για τη συλλογή των δεδομένων χρησιμοποιήθηκαν επίγειες και εναέριες λήψεις, οι οποίες επέτρεψαν την καταγραφή ακόμη και των πιο δυσπρόσιτων σημείων στα μνημεία. Η επεξεργασία των δεδομένων πραγματοποιήθηκε στο λογισμικό Agisoft Metashape και οδήγησε στην παραγωγή φωτορεαλιστικών μοντέλων υψηλής ανάλυσης με ακριβή γεωμετρική πληροφορία. Κομβικό σημείο της μεθοδολογίας αποτέλεσε η διαδικασία της βελτιστοποίησης (Optimization) των παραχθέντων μοντέλων. Μέσω της εφαρμογής εξειδικευμένων φίλτρων και τεχνικών ψηφιακής επεξεργασίας τα τρισδιάστατα μοντέλα μετατράπηκαν σε λειτουργικά και χαμηλής υπολογιστικής πολυπλοκότητας ψηφιακά αντικείμενα (Assets). Η διαδικασία αυτή επέτρεψε στα τελικά μοντέλα να διατηρήσουν την υψηλή ποιότητα της υφής και της γεωμετρίας τους, διασφαλίζοντας την ιστορική τους εγκυρότητα. Με τον τρόπο αυτό, έγιναν ιδανικά για χρήση σε διαδραστικά περιβάλλοντα πραγματικού χρόνου (Real–time) καθώς επίσης και για μελλοντικές επιστημονικές μελέτες. Στο δεύτερο μέρος της εργασίας, από τα ψηφιοποιημένα μοντέλα των μνημείων δημιουργήθηκε η εικονική περιήγηση. Για το χτίσιμο των σκηνών, των «επιπέδων» της δηλαδή, την ενσωμάτωση των μοντέλων σε αυτές και την επεξεργασία τους ώστε να είναι η περιήγηση κατά το δυνατόν πιο ενδιαφέρουσα αλλά και εύκολη στη χρήση αξιοποιήθηκαν οι δυνατότητες που προσφέρει το λογισμικό σχεδιασμού τρισδιάστατων πολυμεσικών εφαρμογών Unity 3D. Το σχεδιασμό της περιήγησης διαδέχτηκε η αξιόλογή της από χρήστες και στη συνέχεια έγιναν τροποποιήσεις που οδήγησαν στην τελική μορφή της. Στα ερευνητικά ενδιαφέροντα της εργασίας αυτής εντάσσονται και το πολυμεσικό περιβάλλον προς εξυπηρέτηση, πέραν της πολιτιστικής κληρονομιάς, της εκπαίδευσης, η χρήση τέτοιου είδους εφαρμογών και ο τρόπος με τον οποίο τις αντιλαμβάνονται οι χρήστες.This thesis focuses on the three–dimensional digitization of Philopappou Hill’s monuments as well as the development of an interactive application – virtual tour of the archaeological site. Research aims to connect scientific literature to new technologies promoting cultural heritage by providing a digital medium that showcases and preserves it through virtual reality. The first part of the thesis focuses on historical research and the three–dimensional representation of selected monuments in Philopappou Hill via the method of photogrammetry. Ground–based and aerial photogrammetry was utilized to collect data, allowing recording even the monuments’ most difficult parts to access. Data processing via software Agisoft Metashape resulted in the construction of high definition photorealistic models with precise geometric information. A crucial part of the methodology was the optimization of the captured 3D models. By application of special filters and editing techniques the three–dimensional models were converted into functional assets of low computational complexity. This allowed the finalized models to maintain the high quality of their texture and geometry while ensuring their historical accuracy. This way, they became ideal for use in a real–time interactive environment as well as future scientific research. In the second part of the thesis a virtual tour of the digitized monuments was created. For the construction of the tour’s scenes, namely its “levels”, and the integration of the models as well as their modification in order for the app to be as interesting and easy to use as possible, the features offered by three–dimensional multimedia application design software Unity 3D were put to use. The app’s design was followed by user evaluation and, subsequently, adjustments that shaped its final form. This thesis touches on research topics related to multimedia environments in service of education (apart from cultural heritage), the prospects for their implementation and the way they are perceived by users.