Student World

S využitím 3D modelování na počítačích společnosti SGI zobrazili výzkumní pracovníci univerzity Stanford University s nevídaným realizmem dítě, které žilo na počátku našeho letopočtu.

Před dvěma tisíci let pohřbili zarmoucení rodiče v Egyptě své dítě způsobem, který byl v té době běžný: vyňali z těla dítěte všechny orgány s výjimkou srdce, tělo konzervovali solí a zabalili do lněných obvazů napuštěných vonnými pryskyřicemi. Stejně jako všichni Egypťané v té době věřili, že tak zabezpečí svému milovanému děcku možnost jednou zase oživnout. Tým expertů v Silicon Valley to nyní dokázal, i když ne přesně tak, jak si to představovali jeho rodiče.
Na tiskové konferenci v sídle společnosti Silicon Graphics umožnili výzkumní pracovníci účastníkům doslova pohlédnout do tváře dítěte, jehož mumifikované tělesné pozůstatky představují neobvyklý nález z dob starého Egypta. Vycházeli přitom z mimořádně podrobného 3D modelu, získaného z 60 000 snímků s vysokým rozlišením, který respektuje i nejjemnější detaily objektu. Výsledkem je vysoce kvalitní interaktivní vizualizace objektu, která umožnila specialistům z různých oborů z lékařského ústavu Stanford University a z centra pro biologické výpočty Stanford-NASA National Biocomputation Center odhalit zajímavé informace o dítěti, které žilo a zemřelo před 2000 roky.
Mumie byla přibližně od roku 1930 uložena v muzeu Rosicrucian Egyptian Museum and Planetarium v San José. Pojmenovali ji Sherit, což je starobylé egyptské jméno a značí „maličká“.

Skenováni a vizualizace historického významu

Pro skenování a vizualizaci objektu použili pracovníci univerzity Stanford University tomograf AXIOM firmy Siemens, jeden z pěti přístrojů tohoto typu na světě, schopných generovat obrazy s tak vysokým rozlišením. Vygenerovali řezy o tloušťce 200 mikronů, což je podstatně podrobnější snímání než při známé vizualizaci mumie krále Tutanchamona, kde byly použity řezy 750 mikronů. Tak byly získány informace o objemu 92 GByte, což je 35 krát více než v případě mumie krále Tutanchamona.
K vytvoření plně interaktivního 3D modelu celé mumie byl použit software německé firmy Volume Graphics GmbH, instalovaný na výkonném počítači Silicon Graphics Prism s dvěma procesory Intel Itanium. Uvedený software pracuje metodou sledování paprsku v reálném čase, která se používá i při generování animovaných filmů.
Po podrobné analýze rukou, nohou, lebky, slabin, páteře a hrudi došli pracovníci týmu k řadě poznatků, např.:
Sherif byla děvčátko ve věku 4,5 až 5,5 roků.
Její pozůstatky nenesou žádné známky zranění, takže je pravděpodobné, že zemřela na běžnou střevní nebo jinou nemoc (je známo, že polovina dětí v Egyptě umírala před pátým rokem života).
Na zlatou masku byla nanesena směs vonných pryskyřic, což svědčí o tom, že pocházela z majetné rodiny.

„To, že můžeme pozorovat anatomii v trojrozměrném zobrazení, dává mnohem přesnější obraz o objektu,“ říká Paul Brown, DDS, z centra Stanford- NASA National Biocomputation Center. Určil věk dítěte a další jeho vlastnosti spolu s odborníky z oboru zubního lékařství, ortodoncie a ústní chirurgie. „Ani z mnohonásobných 2D řezů nelze určit vlastnosti chrupu tak přesně a rychle jako z kvalitní 3D vizualizace.“
Jak uvádí Paul Brown, skenování s vysokým rozlišením a vizualizační technologie už dnes mění postupy, používané v zubním lékařství a ortodoncii a přispívají k urychlení diagnózy, plánování operačních zásahů a předpovídání změn při růstu. Zkušeností získané při studiu mumie ještě urychlí tyto změny lékařských postupů.
„Pracuji už roky s 3D vizualizací s vysokým rozlišením,“ dodává Brown, který má za sebou více než 35000 ošetření zubu, vede výzkum na univerzitě Stanford a učí na dalších dvou kalifornských univerzitách. „Toto je nejlepší vizualizace, jakou jsem kdy viděl. To se prostě nedá srovnávat.“
„Vizualizace se stále častěji používá při výzkumu mumií, ale vzhledem k dokonalejší technologii mají výsledky dosažené s vizualizačním systémem SGI vyšší kvalitu, rozlišení a interaktivitu“, říká Lisa Schwappach-Shirriff, pracovnice muzea Rosicrucian Egyptian Museum and Planetarium, jež se zúčastnila výzkumu dětské mumie pomocí rentgenových paprsků v šedesátých letech. „Při použití snímání s vyšším rozlišením a programů SGI pro objemovou vizualizaci bylo tělo mumie modelováno s dosud nevídanou realističností. Získané obrázky dítěte berou dech a musíme obdivovat podrobnost zobrazení.“
Tým „oživil“ mumifikované dítě Odborníci z oboru medicíny, vědci a počítačoví experti, kteří tvoří tým pro výzkum mumie, prezentovali dnes své výsledky v prezentačním sále SGI Reality Center Theater, vybaveném projekční plochou o rozměru 750 cm, s rozlišením 3000 x 1024 pixelů. Vizualizační systém Silicon Graphics Prism s 24 procesory Itanium 2 a kapacitou hlavní paměti 30 GB umožňoval účastníkům interaktivně studovat mumii, detaily obvazů, do kterých je zabalena, pozlacenou hrudní deštičku a obličejovou masku, které zůstaly z původního obalu. Účastníci konference měli též ojedinělou příležitost podívat se přes bariéru 2000 roků do tváře děvčátka, zobrazené k nerozeznání od skutečnosti. Po získání digitálního modelu lebky z údajů získaných tomografem vytvořila skupina vědců, kterou vedl chirurg Stephen Schendel, MD, DDS, profesor chirurgie na Stanford University, fyzikální repliku, přesně zodpovídající skutečnému tvaru lebky. Z tohoto fyzikálního modelu, vytvořeného firmou Medical Modeling Inc. v Golden, Colorado, vytvořili členové týmu hliněný odlitek tváře s využitím záchytných bodů, získaných při studiu dosud nepoškozených uší a odvozených z poznatků o rysech tváře egyptských dětí, „Tato busta ilustruje životní příběh děvčátka, které žilo v dobách, kdy Egypťané, Římané, Židé a křesťané žili vedle sebe,“ uvádí Schwappach-Shirriff.
„Tato mumie už není jen fascinujícím nálezem, ale živým dítětem, které žilo před mnoha roky.“ Aby při vizualizaci poskytli vjemy všem smyslům účastníků, spolupracovala firma SGI s místními odborníky, kteří odebrali mikroskopické vzorky pryskyřice pokrývající obličejovou masku. Metodami plynové chromatografie, hmotové spektrometrie a jinými technikami ve firmě Evans Analytical Group, sídlící v Silicon Valley, určili složení této pryskyřice. Přitom v ní objevili složky přírodních vonných látek. SGI se obrátila na chemičku a známou specialistku na kompozici přírodních vůní Mandy Aftel, aby odhalila vzorec starobylé látky. Mandy Aftel vysvětlila na tiskové konferenci postup při rekonstrukci vonné látky a rozdala účastníkům vzorky této látky, aby mohli vyzkoušet autentickou vůni parfému, používaného pří starověkých pohřebních obřadech.
SGI se stala průkopníkem podrobného studia mumií pomocí vizualizace jejich modelu v roku 2003 realizací velkolepého projektu v muzeu British Museum v Londýně. Od té doby používají mnohá muzea ve světě tuto metodu s využitím široké škály technologií. Toto úsilí má obyčejně za cíl zaujmout sponzory muzea interaktivní „procházkou“ po mumií. Dnešní systém SGI dovoluje výzkumníkům studovat a interaktivně pracovat s mimořádně velkými a podrobnými 3D modely. Během dvou roků od realizace projektu v Britském muzeu pokročily technologie SGI natolik, že se tato metoda stává ideálním nástrojem egyptologů a institucí, usilujících o dokonalé pochopení a zhodnocení těchto objektů z dávných dob, aniž by došlo k jejich poškození.
„Jak dokazuje tento projekt s dětskou mumií, v posledních třech letech se snímací technologie a vizualizační metody SGI dramaticky zlepšily,“ konstatuje Afshad Mistri z oddělení marketingu vizualizace, SGI. „Rozdíl v kvalitě dosažený dnes ve srovnání s předchozími experimenty je okamžitě patrný.“
Obrovské objemy dat, získané novou generací tomografů, vyžadují na druhé straně špičkové vizualizační nástroje k vytvoření realistických interaktivních 3D modelů. Pracovníci muzeí a archeologové od San José po Londýn se snaží pomocí těchto technologií získat nové informace, skryté pod zábaly, které chránily tělesné pozůstatky tisíce roků. „Použitím nejnovějších systémů SGI a nových metod vizualizace s takovými nástroji, jako je nejnovější grafická technologie VGL firmy Volume Graphics, se dostávají tyto informace na povrch a jejich zobrazení na velké projekční ploše ještě zesiluje jejich působivost,“ soudí Mistri. „Je to další oblast, ve které SGI posouvá meze počítačových aplikací jako zdrojů objevů a inovace při 3D vizualizaci.“

autor