Archeologický ústav SAV patrí k priekopníkom využívania moderných technológií vo svojom vedeckom výskume. Už od počiatkov existencie ústavu, čo je viac ako 75 rokov, v ňom pracujú nielen archeológovia, ale aj celý rad vedcov z iných odborov – antropológie, botaniky, zoológie, geológie, geofyziky a podobne.
Význam medziodborovej spolupráce osobitne vzrastá v posledných rokoch, pretože mohutný rozvoj technológií a informačných systémov umožňuje získavať informácie z archeologických nálezov na vyššej úrovni. Nové výsledky skúmania organických nálezov, analýzy izotopov prvkov, technologické analýzy nástrojov, nové spôsoby určovania veku a ďalšie znamenali doslova revolúciu v archeologickom svete.
Jedným z najturbulentnejšie rozvíjajúcich sa odborov sú 3D technológie. Medzi pracoviská, ktoré tento trend zachytili medzi prvými a cielene ho využívajú vo vedeckom výskume, patrí aj Archeologický ústav Slovenskej akadémie vied. Od roku 2009 jeho výskumné tímy 3D technológiami nielen dokumentujú archeologické náleziská či nálezy, ale pomocou nich vytvárajú modely zaniknutých objektov a porušených predmetov. Dávno zaniknuté stavby či rozličné predmety zasa ožívajú pred našimi zrakmi v čo najvernejšej podobe, v 3D modeloch.
Terén, budovy, archeologické náleziská
Aby sme si vedeli predstaviť, ako vyzeralo napríklad slovanské sídlo či lebka neandertálca, musíme nálezy naskenovať alebo 
využiť priestorovú fotogrametriu. Tieto metódy nám pomáhajú dokonale zachytiť ich súčasný stav. Fotogrametria je súbor metód, ktorými získame rozmerové súradnicestavieb, budov, dávnych sídel alebo iných objektov. Základným podkladom využívaním v Archeologickom ústave je súbor digitálnych fotografií robených z ruky, statívu, monopodu (teleskopickej tyče), oktokoptéry (riadeného lietacieho zariadenia s kamerou), prípadne z lietadla či vrtuľníka. Z takto získaných podkladov vzniká potom priestorový súbor bodov – dôkladná výkresová dokumentácia. Pre prax sú dôležité hlavne kolmé pôdorysné pohľady doplnené rezmi, to všetko, samozrejme, v rámci presných mierok. Tieto dáta nám umožňujú dokonale určiť, skladbu muriva stavby (tehla, kameň a pod.) a jeho povrchovú úpravu i výzdobu. Na spracovanie priestorovej fotogrametrie najčastejšie používame program PhotoScan Standard od firmy Agisoft, ktorý spracováva statické alebo letecké fotografie nasnímané pod rôznym uhlom s dostatočným prekrytím. Z týchto fotografií sa pri spracovaní vygeneruje mračno bodov s dostatočnou hustotou. Vďaka tomu získame zobrazenie potrebného detailu alebo celku. V archeológii ide o hrady, hradiská, valy, stavby (kostoly, kláštory a pod.), výskumné sondy či hroby. Dôležitý je nielen pohľad na celok, ale aj na detaily. Z mračna bodov program vygeneruje polygonálny model, čo sú vlastne jednotlivé body pospájané do trojuholníkových polygónov. Tie vytvárajú celkový 3D model. Model potom dostane farebný povrch, ktorý sa na základe fotografií čo najviac podobá realite. Nasleduje ďalšia úprava – zarovnanie, vyhotovenie jednotlivých pohľadov a rezov a finalizácia v grafickom programe CorelDraw. Jednotlivé pohľady sú spracované do celku, získajú popis a grafickú mierku. Ak chceme čo najvernejšie rekonštruovať stavby, takáto dokumentácia je základ, z ktorého vychádzame.
3D modelovanie
Čo najpresnejšia dokumentácia archeologických nálezov je iba jednou z etáp archeologického výskumu. Aby sme si vedeli
predstaviť a lepšie pochopiť, na čo slúžili rozličné stavby a ako v nich prebiehal v skúmanej dobe život, je dobré vytvoriť digitálne i fyzické modely. Pomôžu jednak pri výskume, pri prezentácii odborníkom, ale aj pre širokú verejnosť, ktorá si ľahšie vytvorí obraz o vtedajšom živote. Najvhodnejším spôsobom je prezentácia priamo na miestach, ktorých sa to týka (napr. Archeoskanzen Liptovská Mara, Nitriansky hrad – prezentácia originálov veľkomoravských opevnení v podzemných chodbách (kazematách) a pod.). Vytváranie týchto prezentácií umožňuje aj overenie životnosti konštrukcií alebo experimentálne testovanie stavebných technológií, aké využívali vtedajší stavitelia alebo testovanie každodenného života v dávnej minulosti. Žiaľ, v reálnom svete je takýchto možností na overovanie málo.
Pre vytvorenie digitálnej rekonštrukcie archeologickej alebo historickej podoby objektu potrebujeme množstvo vedeckých podkladov a kvalitnú 3D dokumentáciu v kombinácii s dvojrozmernými podkladmi (napr. plány, fotografie, popisy, náčrty). 
Samozrejme, vždy sa využívajú aj poznatky o známych, dodnes stojacich konštrukcií z podobných nálezov. 
Ak teda tvoríme model, nie je to verný obraz pôvodného vzhľadu objektu, ale snaha o jeho čo najvernejšiu pravdepodobnú rekonštrukciu. Predsa len, málokedy máme presné informácie, ako stavba vyzerala, preto vytvárame často aj viacero variantov modelov. Výsledok nakoniec závisí od skúseností a predstáv archeológa, grafika, výsledkov výskumu, popisov z literatúry alebo porovnania s ešte stojacimi architektúrami. Aby bola prezentácia ešte názornejšia, vyrobí sa k nej aj animácia. Je potom pre všetkých veľmi atraktívne pozerať animovaný videoklip s prehliadkou objektu alebo vyobrazením, ako sa budoval počas rôznych etáp. V súčasnosti na prezentáciu 3D modelov využívame najmä 3D PDF v programe Adobe Reader XI alebo v špecializovaných prehliadačoch, medzi ktoré patrí aj ViewShape alebo Sketchfab. Takéto možnosti má každý bežný používateľ PC, a nie je na to potrebný nijaký drahý sofvér. Vytvorený 3D objekt sa dá pozorovať z ľubovoľného pohľadu, môžeme ho otáčať, približovať či vzďaľovať. Program Adobe Reader nám pomocou funkcie rezu umožňuje model rezať v zvolenej osi súradnicového systému X, Y, Z.
Súčasťou 3D technológií je aj tlač, takže okrem virtuálneho prehliadania objektu si vieme vytlačiť aj fyzický model vytlačený na farebnej 3D tlačiarni vo vopred stanovenej mierke. Tak vznikajú kvalitné exponáty do múzeí a rôznych archeologických prezentácií. Výhodou takto v počítači priestorovo spracovaných archeologických nálezov je, že si ich môže bez väčších problémov vytlačiť aj bádateľ na druhom konci sveta a využiť ich pri svojich vedeckých analýzach. Ďalej sa 3D tlač využíva aj na vyhotovenie kópií reálnych situácií a nálezov v zmenšenej mierke (napr. základy kostola, hrob, model hradu či hradiska, ale tiež detail ľudskej kosti alebo pracovný nástroj).
3D vizualizácia
Kým sa vôbec dostaneme k počítačovej rekonštrukcii, musíme získať podklady. V prvom rade ide o dokumentáciu z terénneho výskumu – vykopávok a geodetického zamerania terénu v podobe vrstevnicových plánov či skenov územia. V prípade stavieb sa využívajú zakreslené pôdorysy, pohľady na múry a pod. Ak ide o obydlia, ktoré sú pod úrovňou zeme, potrebujeme detailné plány objektu, rozmiestnenia, tvaru, hĺbky a sklonu kolových jám, konštrukcie vykurovacích zariadení (rôznych ohnísk a pecí), ale tiež rozloženia nálezov (riadu, nábytku atď.) či v ideálnych prípadoch aj zachovaných padnutých stien.
Nasleduje porovnávanie s podobnými nájdenými objektmi, z ktorých sa zachovali väčšie celky, prípadne sa dochovali kompletné. Pri stavbách si vždy všímame konštrukčné detaily (konštrukcia stien, napojenie strechy, spôsob osadenia dverí, technológia okien a pod.), ktoré vypovedajú o úrovni technológie stavania a pomôžu nám dotvoriť si obraz, ako stavba pôvodne vyzerala. Tieto informácie sa najčastejšie čerpajú z dostupnej literatúry – archeológia, história, ľudová kultúra, architektúra, stavebníctvo a iné. Nenahraditeľné sú informácie z prostredia budovania i využívania rôznych archeoparkov a archeoskanzenov. Veľký význam majú tiež materiálové analýzy (napríklad známa uhlíková metóda, ktorá pomáha určovať vek použitého dreva), prípadne statické posudky. Tu sa v praxi overuje teória. Medzi používané podklady patria tiež internetové stránky s rôznymi archeoskanzenmi a archeoparkami aj z iných krajín. Pri počítačovej rekonštrukcii nám v prípade románskych, gotických a renesančných stavieb na porovnanie pomáhajú aj dodnes stojace stavby, na ktorých sa dá v niektorých prípadoch vysledovať, ako vyzerali v čase vzniku. Užitočné sú aj pôvodné dobové vyobrazenia, prípadne plány a mapy, zachované v rôznych archívoch.
Dôkladná predpríprava je základom úspechu. V priebehu modelovania sa síce do určitej miery dajú robiť aj dodatočné úpravy, napríklad môžeme zmeniť výšku budovy, upraviť hrúbku múrov, či dať stavbe iný typ strechy, ale pri zložitejších úpravách by to mohlo byť veľmi komplikované niekedy až nemožné. Najmä vtedy, keby sa úpravy týkali zásahu do celkovej dispozície alebo zmeny pôdorysu stavby. Potom je lepšie začať odznova.
Vlastné modelovanie sa začína prenesením podkladových plánov. V našom prípade používame hlavne animačný a modelovací program 3ds max od firmy Autodesk. Ak ide o jednoduchšie modely alebo prvotné návrhy, používame program SketchUp od Googlu. Postupne vytvárame model, pokrytý textúrou. Ak je súčasťou plánovaného modelu zložitejší terén, priekopy, valy a podobne, pracujeme s vrstevnicovým plánom. Pomocou modifikátora vygenerujeme základný model terénu a pokračujeme s úpravami terénneho modelu. Vrstevnice z geodetického zamerania zachytávajú aktuálny stav terénu, ktorý už vôbec nemusí odrážať pôvodný vzhľad. Postupne ich preto upravujeme do predpokladanej podoby v danom historickom období. Ide spravidla o navýšenie terénu a valov, prípadne prehĺbenie priekop. Takéto úpravy sa realizujú v programe Mudbox od firmy Autodesk. Tento program zastáva úlohu digitálnej plastelíny alebo modelovacej hliny. Upravený model terénu potom nahráme naspäť do programu 3ds max, doladíme s modelom architektúry a začíname s prípravou modelu na tvorbu textúr. Model najprv nasvietime pomocou jedného hlavného a dvoch doplnkových svetiel a určíme smery tieňov. Pomocou modifikátora sa dokončený model rozloží na jednotlivé plochy, ktoré následne pospájame a dostaneme steny, strechu, rôzne detaily stavby či terén, na ktorom stavba stojí. Výsledok mapovania pripomína papierovú vystrihovačku. Vyhotovíme aj rozvinuté plášte jednotlivých celkov. V grafickom programe dokončíme na hotovom objekte ešte textúru. Z dokončeného modelu zhotovíme súpravu testovacích obrázkov. Ide o jednotlivé kolmé pohľady, z ktorých neskôr vznikne výkres a pohľady v perspektíve z rôznych uhlov. Následne sa podľa požiadaviek budúceho požívateľa vytvorí výstup v podobe prezentačných tabúľ s popisom.
3D tlač
V Archeologickom ústave SAV tlačíme objekty vybrané na prezentáciu zo sadrového kompozitu. Pri tomto systéme sa jednotlivé vrstvičky prášku postupne spájajú lepidlami na báze živíc. Objekt vzniká postupným pridávaním materiálu vrstva po vrstve, hrúbka vrstvy je 0,1 mm. Naša 3D tlačiareň ProJet 660 Pro od firmy 3D Systems umožňuje tlačiť plnofarebné modely s využitím jednej bezfarebnej a štyroch farebných tlačových hláv. Tlačený model počas celého procesu tlače podopiera nezlepený okolitý prášok, ktorý sa po dokončení tlače nahrubo odsaje vysávačom zabudovaným v tlačiarni. Model sa jemne opráši štetcom a presúva sa do finalizačnej komory tlačiarne. V tejto komore sa dočista ofúka stlačeným vzduchom a šetrne dočistí. Nakoniec ho ešte ponoríme do kyanoakrylátového roztoku, resp. ho ním natrieme. Tým sa vysušený model spevní a zvýraznia sa jeho farby. Niektoré vytlačené modely sa môžu použiť na prezentáciu priamo z tlačiarne. Ide o drobné nálezy získané skenovaním 3D skenerom napríklad pästný klin, rôzne plastiky od paleolitu až po stredovek, prípadne malé modely architektúry, ktoré môžu mať priamo vytvorený podstavec s popisom. Iné sa dokončia modelárskymi postupmi – obsahujú vytlačený model architektúry, ale majú vymodelovaný terén, rámik, ochranný kryt a sú dotvorené do podoby diorámy alebo minidiorámy.
Výber z viacerých objektov spracovaných priestorovou fotogrametriou, počítačové modely vybraných lokalít, predmety naskenované 3D skenermi a modely z 3D tlačiarne nájdete aj na stránke www.cevnad.sk v časti Archeologické rekonštrukcie.
Autor: doc. PhDr. Matej Ruttkay, CSc., Archeologický ústav SAV
Anton Arpáš, Archeologický ústav SAV
Foto: archív AÚ SAV
Viac sa dočítate v časopise Quark (číslo 2/2015).
Uverejnila: ZČ