800 余岁巴黎圣母院“浴火重生”:12 月 7 日重新开放,AI 数字建模创奇迹

时隔 5 年,巴黎圣母院终于完成修复,将在 12 月 7 日重新开放。在这场耗资数亿欧元的浩大工程中,3D 建模等关键 AI 技术发挥了关键作用,让历经 800 多年沧桑的教堂与现代科技完美融合。

历时 5 年,巴黎圣母院终于重生了!重建后的内部景观,再次闪烁着这座历经数百年哥特式建筑的光辉。

就连马斯克本人转发视频,惊叹巴黎圣母院已完成修复。

800 余岁巴黎圣母院“浴火重生”:12 月 7 日重新开放,AI 数字建模创奇迹

2019 年 4 月 15 日,一场突如其来的大火摧毁教堂尖顶,震惊了全世界。围观的路人默默注视,有的人甚至发出「我们一部分的文化灵魂在燃烧」的感慨。

当时,法国政府迅速制定了目标,誓要 5 年内重建巴黎圣母院。

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据称,这场毁灭性的灾难动员了 250 多家公司,2000 多名工匠,斥资约 7 亿欧元(53 亿元)。

这场重建还多亏了 AI,科学家们对损坏的建筑进行 3D 数字建模,并通过模拟去设计方案,还有无人机提供复杂的内部视图等等。

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涅槃重生后的巴黎圣母院,即将在 12 月 7-8 日正式对外开放。届时,所有人将会见证到古老工艺与尖端科技的完美融合体。

重建巴黎圣母院,3D 数字孪生

《国家地理》最新报道中,独家揭秘修复后巴黎圣母院的内部。

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巴黎圣母院被大火摧毁的地方不仅有尖顶,还有拱顶部分区域塌陷,以及屋顶,尖角阁的损坏。如下图中紫色、黄色、红色区域所示。

据统计,整个屋顶的修复使用了 2400 棵橡树,内部 2000 多座雕塑和装饰物也进行了重建。

在大火发生后不久,法国向全球建筑师发出征集设计方案的邀请。

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值得一提的是,曾在 2018 年 11 月去世的 Vassar College 艺术学院副教授 Andrew Tallon,在其生前便完成了对巴黎圣母院的扫描工作,各个角度的建筑全景、3D 和细节图片。

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Andrew Tallon 在实地考察

为了快速重建,知名设计软件巨头 Autodesk 被请来开发巴黎圣母院的数字模型

在那时,诸如现代建筑信息模型(BIM)软件、强大云计算等技术加持下,建筑师、工程师能够开启对教堂和周边区域 3D 数字模型的搭建。

Autodesk 的 CEO Andrew Anagnost 称,3D 建模能够让你真正理解建筑物的内部结构和构造。

他们耗时一年多,建模出 12000 个对象、超 30000 平方米的石墙、超 3900 平方米的铅制屋顶,以及 186 个教堂拱顶

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紧接着,又有一家设计公司 Art Graphique et Patrimoine(AGP)参与了这场重建。因 AGP 在教堂被烧毁前曾对其内部大部分结构,进行了详细的数字扫描。

AGP 联手 Autodesk 再次对现场进行了重新扫描,以了解火灾对建筑造成的变化。

然而,这是一个极其复杂的过程。现场工作人员使用激光和摄影设备去捕捉教堂的点对点 3D 几何结构,同时还需遵守相关的严格规定。

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激光扫描点云数据,再构建巴黎圣母院的虚拟模型

随后再将捕捉到的数据点,转换成详细的形状和对象,并精确到单块的建筑石材。

由此,专家们才能清晰看到建筑物是否在火灾中出现位移情况,这在规划重建过程中,对评估稳定性问题至关重要。

Autodesk 副总表示,仅将这些点转化成可以使用的对象,大约花费了一年的时间。

通过将两个不同数据集组合在一起,工程师们不仅能看到屋顶的破损支出,还能看出主体结构是否发生了位移。

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3D 建模可以以 1-2mm 精度、每秒测量数十万个点获取建筑的三维几何信息。

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整个主体建模完成后,项目中建筑师和工程师可以使用这个 3D 模型做各种工作。

比如,模拟重建教堂的不同照明方案,详细规划如何在教堂所在的巴黎小岛上放置卡车、起重机和其他设备。

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AI 还原古代遗迹

除此以外,AI 在帮助修复古迹,还能做到什么呢?

曾在 2020 年,一家著名旅游公司 Expedia 通过征集,让艺术家将世界七大建筑奇观重建,并还原成他们当初的样子。

这七大建筑分别是,纳什维尔的帕特农神庙、朱庇特神庙、英国尼克城堡、埃及的卢克索神庙、墨西哥太阳金字塔、科巴大金字塔。

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帕特农神庙

无一例外的是,这七个建筑不是残缺,就是大面积被损换,得以 AI 才重塑出所有人看不到的建筑。

从技术层面上讲,AI 在古老建筑修复领域主要涉及两步:高精度成像的无人机技术,基于 3D 模型的 AI 数字化修复。

正如巴黎圣母院一样,构建 3D 数字模型之前,需要以高精度图像作为基础。无人机能够对建筑的断壁残垣进行拍摄,无论是局部还是整体,都需要精确成像。甚至,某些破损的地方,研究人员还需要进行样本采集和标定。

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科巴大金字塔

有了一切图像数据之后,AI 就会进行数字化虚拟修复,在残存的建筑图像上生成 3D 的修复效果。

目前,解决方法包含许多算法,比如视觉特征抽取与索引、相机参数恢复、几何模型网格生成、深度神经网络 2D 或 3D 模型训练、纹理合成等等。

钟声再次响起,内部修建样貌

11 月 8 日,巴黎圣母院北钟楼再次敲响了钟声,这一声跨越了 5 年的时间。八枚钟依次敲响,钟声持续了约 5 分钟。

修复的幕后团队正在进行全面的深度清洁,为即将盛大的开幕做准备。

圣母院的中殿修复的样貌。

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中殿中座椅和礼仪家具已摆放整齐。

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闪闪发光的玫瑰窗。

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已经修复完成的巴黎圣母院整体外观如下。

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参考资料:

  • https://x.com/elonmusk/status/1859593835535331439

  • https://www.forbes.com/sites/tonybradley/2024/11/21/restoring-notre-dame-a-triumph-of-art-innovation-and-resilience/

  • https://www.fastcompany.com/90881189/digital-modeling-restoring-notre-dame-cathedral

  • https://www.nationalgeographic.com/history/article/notre-dame-cathedral-restoration-reopening

本文来自微信公众号:微信公众号(ID:null),作者:桃子,原标题《5 年浴火,800 余岁巴黎圣母院重生!马斯克激动转发,AI 数字建模创奇迹》

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