巴黎聖母院重建之路：3D雷射數據為模板

巴黎聖母院的雷射掃描 3D 影像（圖：Andrew Tallon/Vassar College via National Geographic）

興建於12世紀中葉，擁有856年歷史的巴黎聖母院（Cathédrale Notre Dame de Paris），在無情漫天火海中，直衝往天際的教堂屋頂和尖塔敵不過高溫應聲坍塌，但多虧已故藝術史學家安德魯·塔隆(Andrew Tallon)留下的3D雷射掃描數據，聖母院可望順利重建。 

據《國家地理》雜誌的報導，在2015年時，藝術歷史學家安德魯·塔隆曾利用雷射掃描，非常精確地記錄下了這一哥德式大教堂的全貌，掃描點囊括了大教堂內外的50多個地點，對聖母院內的每一個細節都進行了多次掃描、數據反傳，最終收集了超過10億個數據點。 

塔隆每次掃描時會先將雷射安裝到三腳架上並放置在建物中心。雷射在每個方向上掃過該區域，撞擊表面時光束會反彈回來，並藉由測量光束返回所花時間來記錄任何支撐或樑柱的確切位置和表面。 

塔隆掃描時還會從捕獲相同3D空間的相同位置拍攝球形全景相片，再將那張照片映射到雷射產生的掃描點上，每個點會成為相片中該位置的像素的顏色。因此拍出非常準確而逼真的全景相片。在巴黎聖母院，他從大教堂內外的50多個地點進行了掃描，收集了逾10億個數據點。 

通過這些數據點，人們可以在電腦中分毫不差的還原出一座巴黎聖母院，而這將為教堂的修復工作提供很大幫助。雷射掃描具有精確的精度，不會遺漏任何東西。每次進行掃描時，先捕獲相同三維空間的相同位置拍攝球形全景照片，再將那張照片映射到雷射產生的掃描點上，每個點成為照片中該位置的像素的顏色，最終形成大教堂三維圖像。這樣掃描出的圖像精度可精確到5毫米，不僅可以清楚的展示大教堂的全貌，也可以對大教堂進行內部結構的可視化研究，這些紀錄未來將能作為巴黎聖母院重建的模板。

文：王育旋

參考資料：

Coleman, N., (2019, Apr 16). Fortunately, There Are Incredible 3D Scans of Notre Dame. Futurism

Shea, R., (2019, April 16). Historian uses lasers to unlock mysteries of Gothic cathedrals. National Geographic