DOI: https://doi.org/10.24072/pcjournal.696
تاريخ النشر: 2026-03-18
المؤلف: Alice Bordignon وآخرون
الموضوع الرئيسي: المسح ثلاثي الأبعاد والتراث الثقافي
نظرة عامة
تناقش ورقة البحث دمج تقنيات 3D في قطاع التراث الثقافي، مع التأكيد على الحاجة إلى تحقيق توازن بين الوصول والموثوقية في التوثيق الرقمي. تسلط الضوء على التحديات التي تطرحها التدخلات غير الموثقة أثناء معالجة نماذج 3D، والتي يمكن أن ت compromise نزاهتها العلمية وقابليتها لإعادة الاستخدام. لمعالجة هذه القضايا، يقدم المؤلفون خط أنابيب منهجي تم تطويره ضمن مشروع CHANGES، مصمم خصيصًا لمواءمة ممارسات الرقمنة ثلاثية الأبعاد مع مبادئ FAIR—القابلية للعثور عليها، الوصول، التوافق، وإعادة الاستخدام. تم تطبيق هذا الخط على رقمنة أكثر من 380 عنصرًا من معرض ألدروندي ومتحف جيوفاني كابيليني الجيولوجي، مما قدم سير عمل منظم يوثق كل نسخة من نموذج 3D ويستخدم منهجية خريطة لون الرأس لرؤية تدخلات المشغلين.
في الاستنتاجات، تؤكد الورقة أن خط أنابيب التوأم الرقمي المطور يلبي بنجاح المتطلبات التقنية والنوعية للمشاريع التي تركز على النشر مع الحفاظ على القيمة الوثائقية للأصول الرقمية. يركز سير العمل على استخدام التنسيقات المفتوحة وهياكل البيانات الوصفية المنهجية بما يتماشى مع مبادئ FAIR، مما يضمن الشفافية في عملية النمذجة من خلال ترميز تدخلات التصحيح. تظهر النتائج أن التوأم الرقمي لألدروندي حقق مصداقية بصرية عالية واستخدامًا فعالًا للذاكرة، مما يسهل استراتيجيات تحسين الهندسة. يسمح دمج خرائط لون الرأس وخرائط تتبع التحسين بمراقبة التعديلات الهندسية، مما يعزز الشفافية العلمية. تهدف الأعمال المستقبلية إلى تعزيز نظام المصفوفة الموسعة لتحليل الفجوات على مستوى المشروع، مع التركيز على تحديد وتواصل أنواع مختلفة من فجوات البيانات مع دعم العملية التفسيرية في توثيق التراث. بشكل عام، تقدم النهج المقترح طريقة منظمة للتعبير عن القيود ونقاط القرار ضمن سير العمل ثلاثي الأبعاد، مما يساهم في النقاش المستمر حول توثيق الأصول الثقافية المعقدة.
مقدمة
تناقش مقدمة هذه الورقة الدور المتعدد الأوجه لتقنيات 3D في تعزيز التراث الثقافي، لا سيما ضمن قطاع GLAM (المعارض، المكتبات، الأرشيفات، والمتاحف) وتقاطعها مع صناعة الألعاب. تؤكد على ضرورة وجود أساليب معالجة بيانات متميزة مصممة للتوثيق مقابل النشر. تعتبر النماذج عالية الدقة ضرورية للتوثيق الدقيق، بينما تتطلب النماذج لتطبيقات Web3D أو XR تحسينًا مشابهًا لأصول ألعاب الفيديو لضمان المصداقية البصرية وقابلية الاستخدام. تعرف الورقة المصداقية البصرية على أنها إدراك الاكتمال والتماسك في نماذج 3D، مع تسليط الضوء على أهمية سير العمل المنظم الذي يوازن بين الموثوقية العلمية والأثر البصري.
يتناول المؤلفون التحديات التي تطرحها عدم وجود منهجيات موحدة في معالجة بيانات 3D، والتي يمكن أن تؤثر على الوصول والشفافية. يشيرون إلى تأكيد ميثاق لندن على البيانات الوصفية لتوضيح عمليات اتخاذ القرار في التصورات، مما يبرز الحاجة إلى الشفافية في معالجة بيانات 3D. تقدم الورقة خط أنابيب محدد يهدف إلى تحقيق نتائج ذات مصداقية بصرية مع الالتزام بمبادئ FAIR لإعادة الاستخدام، والاستدامة، والانفتاح. تطرح سؤالين بحثيين: (RQ1) ما إذا كان يمكن تحقيق مصداقية بصرية مقبولة في تطبيقات Web3D لقطاع GLAM مع اتباع مبادئ FAIR، و(RQ2) كيف يمكن تحسين الشفافية بشأن موثوقية البيانات وأصالتها ضمن مثل هذه سير العمل. تقدم الورقة دراسات حالة من معرض ألدروندي ومتحف كابيليني، مع دمج نهج قائم على البيانات الوصفية لتعزيز إعادة بناء 3D من خلال دمج بيانات وصفية مفصلة.
الطرق
تعد المنهجية الموضحة في ورقة البحث هذه جزءًا من مشروع CHANGES، مع التركيز على رقمنة أصول التراث الثقافي (CHOs) من خلال تطوير توأم رقمي لمعرض “النهضة الأخرى: أوليس ألدروندي وعجائب العالم” في متحف قصر بوجي ومتحف جيوفاني كابيليني الجيولوجي. تم رقمنة ما مجموعه 301 و87 عنصرًا لهذه المعارض، على التوالي، مع الالتزام بمبادئ FAIR لضمان إمكانية التكرار عبر سياقات مختلفة. واجهت عملية الرقمنة تحديات بسبب تنوع أشكال العناصر وقيود الوقت والمساحة، مما أدى إلى عدم دقة في نماذج 3D. للتخفيف من هذه القضايا، تم استخدام مزيج من العمليات شبه الآلية والتدخلات اليدوية، مع التركيز على الحفاظ على شفافية البيانات من خلال توثيق مفصل لكل مرحلة.
تقدم البحث خط أنابيب منظم لإنشاء نماذج 3D، ينتج ثلاثة إصدارات متميزة: بيانات خام معالجة (RAWp)، عنصر التراث الثقافي الرقمي (DCHO)، وعنصر التراث الثقافي الرقمي المحسن (DCHOo). كل إصدار يخدم أغراضًا محددة، من أرشفة البيانات الخام إلى النشر عالي الدقة والتفاعل القائم على الويب. تؤكد المنهجية على المصداقية البصرية وقابلية تفسير البيانات، باستخدام خرائط الألوان الزائفة لتوثيق التعديلات والتدخلات التي تمت أثناء عملية النمذجة. لا تعزز هذه الطريقة الشفافية فحسب، بل تعالج أيضًا تحديات دمج الأجزاء المفقودة من القطع الأثرية في النماذج الافتراضية. من المتوقع أن تؤدي التطورات المستقبلية في التقاط المواد وأدوات التأليف إلى تحسين هذه المنهجية بشكل أكبر، بينما يتم مناقشة تقنية مكملة لاكتشاف التعديلات الهندسية بأثر رجعي، مما يبرز أهمية توثيق التدخلات بدقة في بيئة النمذجة.
النتائج
ت outlines قسم النتائج تطوير وتنفيذ خط أنابيب يهدف إلى إنتاج مخرجات فوتوغرافية واقعية للنشر، مع الالتزام بمبادئ FAIR من خلال استخدام التنسيقات والبرامج المفتوحة. اختار الفريق Zenodo كمستودع عام للحفاظ على بيانات 3D على المدى الطويل، مع إيداع النماذج بشكل خاص في تنسيق .obj. ومع ذلك، بسبب قيود .obj في دعم الميزات المتقدمة مثل خرائط لون الرأس، ستنتقل التطبيقات المستقبلية إلى تنسيق .fbx، الذي يتم قبوله على نطاق واسع لتبادل بيانات الهندسة والملمس. على الرغم من أن Zenodo ليس مستودعًا متخصصًا لبيانات التراث الثقافي، إلا أن تعيين DOI الدائم الخاص به، ودعمه لمعايير البيانات الوصفية عالية المستوى، والوصول الواسع يجعله خيارًا عمليًا لمشروع CHANGES Spoke 4، خاصة في سياق البنى التحتية التخصصية المحدودة في إيطاليا.
بالإضافة إلى ذلك، يحقق نموذج DCHOo الرقمي المرقم واقعية إدراكية بينما يحسن استخدام الذاكرة وأوقات التحميل لتطبيقات Web3D. تم تطوير أداة Web3D TRACE لتسهيل التصور السياقي للنموذج المكتمل، مما يسمح للمستخدمين باستكشاف الأقسام المدمجة بشكل تفاعلي وتقييم العنصر قبل طلب مزيد من البيانات. مبني على إطار العمل المفتوح ATON، يدعم TRACE تصورات وطبقات دلالية متنوعة، مما يتيح الوصول إلى أصول 3D من مجموعات محلية وعبر الإنترنت. بينما يعزز TRACE تجربة الاستكشاف البصري، فإنه لا يتضمن نظام تعليق، مما يتطلب أن يحدث التقسيم أثناء مرحلة تأليف نموذج 3D. بشكل عام، يظهر دمج TRACE وإطار ATON التزامًا بالشفافية، وإمكانية التكرار، والاستخدام على المدى الطويل في نشر بيانات التراث الثقافي.
المناقشة
تسلط المناقشة الضوء على التحديات التي تواجه اكتساب القطع الأثرية الثقافية باستخدام التصوير الفوتوغرافي، لا سيما في إعدادات المتاحف حيث يمكن أن تؤثر عوامل مثل المساحة المحدودة، والإضاءة غير الكافية، والأسطح العاكسة على جودة البيانات. يؤكد المؤلفون على أهمية التمييز بين الميزات الخارجية والداخلية التي تؤثر على عملية الاكتساب، بما في ذلك التوزيع المكاني، والتعقيد الطوبولوجي، وخصائص السطح. توجه هذه العوامل المشغلين في اختيار التقنيات المناسبة لتقليل الفجوات في إعادة البناء الرقمية، والتي يمكن أن تنشأ من المناطق غير القابلة للوصول أو البيانات الغامضة بسبب خصائص المواد. تؤكد الورقة على ضرورة توثيق التدخلات في نماذج 3D للحفاظ على الشفافية وقابلية التتبع، داعية إلى منهجيات مثل خرائط لون الرأس وإطار المصفوفة الموسعة لتمثيل التعديلات بصريًا ودعم التعليقات الدلالية.
تظهر دراسات الحالة المقدمة تطبيق المنهجية المقترحة في معالجة التحديات الشائعة للاكتساب، مثل الهندسة المعقدة وعدم قدرة العناصر على الحركة. توضح كل حالة العملية التكرارية لتحديد وتصحيح الفجوات في الهندسة، مع التركيز على الحفاظ على سجل واضح للتعديلات من خلال الأدوات البصرية. يجادل المؤلفون من أجل دمج تتبع مستمر وطرق تحديد بأثر رجعي لتعزيز قوة ممارسات التوثيق في التراث الثقافي ثلاثي الأبعاد. يدعون إلى إجراء أبحاث مستقبلية لتطوير تقنيات تقسيم آلية مع الاحتفاظ بالرقابة البشرية لضمان موثوقية الخيارات التفسيرية، بهدف في النهاية إنشاء ممارسات موحدة للتعليق الدلالي والتوثيق في قطاع GLAM.
DOI: https://doi.org/10.24072/pcjournal.696
Publication Date: 2026-03-18
Author(s): Alice Bordignon et al.
Primary Topic: 3D Surveying and Cultural Heritage
Overview
The research paper discusses the integration of 3D technologies in the cultural heritage sector, emphasizing the need for a balance between accessibility and reliability in digital documentation. It highlights the challenges posed by undocumented interventions during the processing of 3D models, which can compromise their scientific integrity and reusability. To address these issues, the authors present a methodological pipeline developed within the CHANGES project, specifically designed to align 3D digitization practices with the FAIR principles—findability, accessibility, interoperability, and reusability. This pipeline was applied to the digitization of over 380 objects from the Aldrovandi exhibition and the Giovanni Capellini Geological Museum, introducing a structured workflow that documents each version of the 3D model and employs the Vertex Colour Map methodology to visualize operator interventions.
In the conclusions, the paper asserts that the developed digital twin pipeline successfully meets the technical and qualitative demands of dissemination-focused projects while preserving the documentary value of digitized assets. The workflow emphasizes the use of open formats and systematic metadata structures in line with FAIR principles, ensuring transparency in the modeling process through the encoding of correction interventions. The results demonstrate that the Aldrovandi digital twin achieved high visual credibility and efficient memory usage, facilitated by geometry optimization strategies. The incorporation of Vertex Colour Maps and Refinement Trace Maps allows for the monitoring of geometric modifications, enhancing scientific transparency. Future work aims to strengthen the Extended Matrix system for project-level gap analysis, focusing on identifying and communicating various types of data gaps while supporting the interpretive process in heritage documentation. Overall, the proposed approach offers a structured method for articulating limitations and decision points within 3D workflows, contributing to the ongoing discourse on the documentation of complex cultural heritage assets.
Introduction
The introduction of this paper discusses the multifaceted role of 3D technologies in enhancing cultural heritage, particularly within the GLAM sector (galleries, libraries, archives, and museums) and their intersection with the gaming industry. It emphasizes the necessity for distinct data processing approaches tailored for documentation versus dissemination. High-resolution models are essential for accurate documentation, while models for Web3D or XR applications require optimization akin to video game assets to ensure visual credibility and usability. The paper defines visual credibility as the perception of completeness and coherence in 3D models, highlighting the importance of structured workflows that balance scientific reliability with visual impact.
The authors address the challenges posed by the lack of standardized methodologies in 3D data processing, which can affect accessibility and transparency. They reference the London Charter’s emphasis on paradata to clarify decision-making processes in visualizations, underscoring the need for transparency in 3D data manipulation. The paper introduces a defined pipeline aimed at achieving visually credible results while adhering to FAIR principles of reusability, sustainability, and openness. It poses two research questions: (RQ1) whether acceptable visual credibility can be attained in Web3D applications for the GLAM sector while following FAIR principles, and (RQ2) how transparency regarding data reliability and authenticity can be improved within such workflows. The paper presents case studies from the Aldrovandi exhibition and the Capellini Museum, incorporating a paradata-based approach to enhance 3D reconstructions through detailed metadata integration.
Methods
The methodology outlined in this research paper is part of the CHANGES project, focusing on the digitization of cultural heritage objects (CHOs) through the development of a digital twin for the exhibition “The Other Renaissance: Ulisse Aldrovandi and the Wonders of the World” at the Poggi Palace Museum and the Giovanni Capellini Geological Museum. A total of 301 and 87 objects were digitized for these exhibitions, respectively, adhering to the FAIR principles to ensure replicability across various contexts. The digitization process faced challenges due to the diversity of object shapes and the constraints of time and space, leading to inaccuracies in the 3D models. To mitigate these issues, a combination of semi-automated processes and manual interventions was employed, with a focus on maintaining data transparency through detailed documentation of each stage.
The research introduces a structured pipeline for 3D model creation, producing three distinct versions: Processed Raw Data (RAWp), Digital Cultural Heritage Object (DCHO), and Optimised Digital Cultural Heritage Object (DCHOo). Each version serves specific purposes, from raw data archiving to high-resolution dissemination and web-based interaction. The methodology emphasizes visual credibility and data interpretability, utilizing false-colour maps to document modifications and interventions made during the modelling process. This approach not only enhances transparency but also addresses the challenges of integrating missing portions of artifacts into virtual models. Future developments in material capture and authoring tools are anticipated to refine this methodology further, while a complementary technique for retrospective geometric modification detection is also discussed, highlighting the importance of accurately documenting interventions in the modeling environment.
Results
The results section outlines the development and implementation of a pipeline aimed at producing photorealistic outputs for dissemination, adhering to FAIR principles through the use of open formats and software. The team selected Zenodo as the public repository for long-term preservation of 3D data, specifically depositing models in the .obj format. However, due to .obj’s limitations in supporting advanced features like vertex color maps, future implementations will transition to the .fbx format, which is more widely accepted for geometry and texture data exchange. Despite Zenodo not being a specialized repository for Cultural Heritage data, its persistent DOI assignment, support for high-level metadata standards, and broad accessibility make it a practical choice for the CHANGES Spoke 4 project, especially in the context of limited disciplinary infrastructures in Italy.
Additionally, the digitized DCHOo model achieves perceptual realism while optimizing memory usage and loading times for Web3D applications. The Web3D TRACE tool was developed to facilitate contextual visualization of the completed model, allowing users to interactively explore integrated sections and assess the item before requesting further data. Built on the open-source ATON framework, TRACE supports various visualizations and semantic layers, enabling access to 3D assets from both local and online collections. While TRACE enhances the visual exploration experience, it does not incorporate an annotation system, necessitating that segmentation occurs during the 3D model authoring phase. Overall, the integration of TRACE and the ATON framework demonstrates a commitment to transparency, reproducibility, and long-term usability in the dissemination of Cultural Heritage data.
Discussion
The discussion highlights the challenges faced in photogrammetric acquisition of cultural heritage artifacts, particularly in museum settings where factors such as limited space, inadequate lighting, and reflective surfaces can compromise data quality. The authors emphasize the importance of distinguishing between extrinsic and intrinsic features that affect the acquisition process, including spatial distribution, topological complexity, and surface characteristics. These factors guide operators in selecting appropriate techniques to minimize gaps in digital reconstructions, which can arise from inaccessible areas or ambiguous data due to material properties. The paper underscores the necessity of documenting interventions in 3D models to maintain transparency and traceability, advocating for methodologies like Vertex Colour Maps and the Extended Matrix Framework to visually represent modifications and support semantic annotations.
The case studies presented demonstrate the application of the proposed methodology in addressing common acquisition challenges, such as complex geometries and immobility of objects. Each case illustrates the iterative process of identifying and correcting gaps in the geometry, with a focus on maintaining a clear record of modifications through visual tools. The authors argue for the integration of continuous tracking and post-hoc identification methods to enhance the robustness of documentation practices in 3D cultural heritage. They call for future research to develop automated segmentation techniques while retaining human oversight to ensure the reliability of interpretative choices, ultimately aiming to establish standardized practices for semantic annotation and documentation in the GLAM sector.