พิมพ์พระนอนวัดโพธิ์จากไฟล์สแกนสถาณที่จริง | Eagle Lidar Scanner X Bambulap H2D Printer

เมื่อพูดถึงโบราณสถาณ หรือสถาณที่ ที่แสดงออกถึงศิลปวัฒนธรรมไทยโบราณ หลายคนอาจนึกถึงก้อนหินหรืออาคารเก่าๆ ที่ผ่านกาลเวลาใช่มั้ยครับ แต่ที่จริงแล้วสถาณที่เหล่านี้แฝงไปด้วยงานศิลปะ
ที่สื่อเรื่องราวและความหมาย ภายใต้ลวดลายแกะสลักที่ละเอียดประณีต หรือสถาปัตยกรรมที่ถูกออกแบบมาอย่างลงตัว มันสะท้อนวิถีชีวิต ความเชื่อ และภูมิปัญญาของคนในสมัยก่อน เราไม่ได้แค่ดู
ความสวยงามตรงหน้า แต่กำลังเรียนรู้รากเหง้าของตัวเองไปพร้อมกัน นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมสถาณที่เหล่านี้จึงควรค่าแก่การอนุรักษ์และศึกษา เพื่อให้คนรุ่นหลังได้สัมผัสและเข้าใจความงามและคุณค่า
ที่แท้จริง

แต่ด้วยขนาดที่ใหญ่ และบางแห่งเปราะบาง การเก็บข้อมูลและศึกษาจึงไม่ใช่เรื่องง่าย เราจึงต้องพึ่งพาเทคโนโลยีใหม่ๆ เข้ามาช่วย เพื่อเก็บรายละเอียดให้ครบถ้วนโดยไม่ทำลายของจริง แน่นอนว่า
การเข้าไปศึกษาหรือเก็บรายละเอียดของโบราณสถานจริง ๆ นั้นเต็มไปด้วยข้อจำกัด ทั้งขนาดที่ใหญ่เกินจะสำรวจได้ครบทุกมุม ไปจนถึงบางจุดที่ไม่สามารถเข้าใกล้ได้เพราะต้องระวังความเสียหาย นี่จึงเป็น
ที่มาของการนำเทคโนโลยี ” LiDAR Scanning “ เข้ามาใช้ในงานด้านการอนุรักษ์

เทคโนโลยี LiDAR สำหรับการเก็บข้อมูลสถาณที่
แล้วถ้าโบราณสถาณขนาดใหญ่ถูกย่อส่วนลงมาให้จับต้องได้ล่ะ?
โปรเจ็คพิมพ์พระนอนวัดโพธิ์จากไฟล์สแกนสถาณที่จริง
เตรียมไฟล์จากการสแกนให้พร้อมพิมพ์
สั่งพิมพ์
ผลลัพธ์

เทคโนโลยี LiDAR สำหรับการเก็บข้อมูลสถาณที่
LiDAR คือเทคโนโลยีสแกนด้วยแสงเลเซอร์ที่สามารถยิงลำแสงออกไปกระทบพื้นผิวและวัดระยะกลับมาในระดับความแม่นยำสูง ทำให้เราสามารถสร้าง แบบจำลองสามมิติของสถานที่หรือวัตถุ
ได้ทั้งรูปทรง สัดส่วน และสภาพแวดล้อมโดยไม่ต้องแตะต้องของจริงเลยแม้แต่น้อย ข้อมูลที่ได้สามารถนำไปใช้ในงานวิชาการ งานออกแบบ การฟื้นฟู ไปจนถึงสร้างสื่อดิจิทัลเชิงวัฒนธรรม
เช่น virtual tour หรือ AR/VR ได้อีกด้วย แต่อย่างที่หลายคนอาจไม่เคยรู้ ข้อมูลที่ได้จาก LiDAR นั้นมีขนาดใหญ่มาก อาจหนักหลายกิกะไบต์ และซับซ้อนเกินกว่าคอมพิวเตอร์ทั่วไปจะเปิดดูได้สะดวก
ยิ่งถ้าเป็นนักเรียน นักศึกษา หรือบุคคลทั่วไปแล้วล่ะก็ โอกาสที่จะได้เข้าถึงและศึกษาแบบละเอียดจึงเป็นเรื่องยาก

แล้วถ้าโบราณสถาณขนาดใหญ่ถูกย่อส่วนลงมาให้จับต้องได้ล่ะ?
ลองนึกภาพดูนะครับว่าถ้าหากวัตถุโบราณหรือศิลปกรรมไทยขนาดใหญ่ที่เคยอยู่ห่างไกล กลายมาเป็นโมเดลจำลองเล็ก ๆ ที่วางอยู่บนโต๊ะเรียน หรือจัดแสดงในพิพิธภัณฑ์ให้คนดูใกล้ ๆ ได้อย่างไม่ต้องกลัว
ของจริงเสียหายคงจะดีไม่ใช่น้อยเลยใช่มั้ยครับ แต่วิธีการที่จะทำแบบนั้นได้ก็ไม่ใช่การใช้ไฟฉายย่อส่วนของโดเรม่อนแต่อย่างใด แต่เป็นการใช้เทคโนโลยี “การพิมพ์แบบจำลอง 3 มิติ” นั่นเอง ที่เป็นอีกหนึ่ง
เทคโนโลยีสำคัญที่จะช่วยเปลี่ยน “ข้อมูลดิจิทัล” ให้กลายเป็น “ของจริงที่จับต้องได้” เราสามารถนำไฟล์จากการสแกนด้วย LiDAR มาย่อขนาดและจัดวางองค์ประกอบให้เหมาะสม ก่อนจะส่งเข้าเครื่อง
พิมพ์ 3 มิติ เพื่อสร้างแบบจำลองที่มีรูปทรงและสัดส่วนใกล้เคียงของจริงมากที่สุด สำหรับการใช้งานด้านการศึกษา นักเรียน นักศึกษา หรือแม้แต่ผู้ที่สนใจทั่วไป ก็สามารถเรียนรู้จากของจริงในรูปแบบ
จำลองได้โดยไม่ต้องเดินทางไปยังสถานที่จริง ช่วยเปิดโอกาสให้คนเข้าถึงความรู้ทางวัฒนธรรมได้อย่างเท่าเทียมมากขึ้น ไม่ว่าจะอยู่ที่ไหน หรือมีพื้นฐานด้านไหนก็ตาม และที่สำคัญคือไม่เสี่ยงต่อการ
แตะต้องหรือทำลายของจริงด้วย

 

โปรเจ็คพิมพ์พระนอนวัดโพธิ์จากไฟล์สแกนสถาณที่จริง
เพราะแบบนี้ เราจึงตั้งใจนำข้อมูลสแกนที่ได้จาก Eagle Max LiDAR Scanner มาสร้างแบบจำลองพระนอนวัดโพธิ์ขึ้นมาใหม่ ไฟล์ที่ได้จากการสแกนนั้นให้รายละเอียดโครงสร้างที่ครบถ้วน แม่นยำ
และช่วยให้เราสามารถเก็บทุกมุมของวัตถุได้โดยไม่ต้องสัมผัสของจริง และยังเข้าถึงจุดที่ยากต่อการสำรวจ จากนั้นเรานำไฟล์เหล่านี้มาพิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติ Bambu Lab H2D ที่ขึ้นชื่อเรื่องความเร็ว
แม่นยำ และความเสถียรในการพิมพ์ พร้อมระบบตรวจจับข้อผิดพลาดที่ช่วยให้การพิมพ์เป็นไปอย่างราบรื่น และได้โมเดลที่มีรูปร่างและสัดส่วนใกล้เคียงของจริงในเวลาที่รวดเร็ว แบบจำลองพระนอนวัดโพธิ์
นี้จะออกมาเป็นอย่างไร จะถ่ายทอดความงามและสัดส่วนของศิลปกรรมไทยได้ดีแค่ไหน? ไปติดตามชมกันเลยครับ

เตรียมไฟล์จากการสแกนให้พร้อมพิมพ์

แปลง Point Cloud เป็น Mesh
หลังจากที่ได้ไฟล์สแกนพื้นที่พระนอนวัดโพธิ์มาแล้ว ( อ่านบทความสแกนพระนอนได้ที่นี่ ) ไฟล์ที่ได้จะเป็นไฟล์ Point Cloud หรือชุดข้อมูลจุดเล็ก ๆ จำนวนมากที่เก็บตำแหน่งของพื้นผิววัตถุแต่ละจุดไว้
ซึ่งช่วยให้เราเห็นรูปร่างคร่าว ๆ ของวัตถุ แต่ไฟล์แบบนี้ยังไม่ใช่โมเดลที่ใช้พิมพ์ได้ เราจะต้องแปลงจาก Point Cloud เป็น Mesh หรือโมเดลที่พร้อมพิมพ์ โดยผมจะทำด้วยโปรแกรม Agisoft
โปรแกรมประมวลผลภาพเพื่อสร้าง Point Cloud ที่สามารถแปลง Point Cloud เป็น Mesh ได้ด้วย ซึ่งกระบวนการนี้สามารถทำได้จากหลายโปรแกรม สามารถเลือกใช้ตามที่ถนัดได้เลยครับ

ขั้นตอนนี้ไม่ได้ซับซ้อนมากเพียงแค่นำเข้า Point Cloud แล้วกด Generate Mesh ซึ่งผมจะตัดแต่งส่วนเกินที่ไม่ได้ใช้ออก เมื่อสร้าง Mesh ผมพบว่ามีส่วนขาดหายบริเวณด้านบนของอุโบสถ
ค่อนข้างหลายจุด เนื่องจากเราสแกนมาจากพื้นที่แคบและสูง ข้อมูลในส่วนบนย่อมมีขาดหายบ้าง ประกอบกับเป็นสถาณที่ท่องเที่ยวที่คนเยอะ ทำให้สแกนไม่ค่อยสะดวกทำงานได้ไม่เต็มประสิทธิภาพ
เราจะส่ง Mesh ที่ได้นี้ไปปั้นแต่งเพิ่มเติมในโปรแกรม Zbrush โปรแกรม 3D Sculpting หรือปั้นไฟล์ 3 มิติคล้ายการปั้นดินนำมันซึ่งจะเหมาะกับการเติมเต็มข้อมูลในส่วนด้านบนของพระนอนที่ขาดหาย
อย่างมาก

แต่งไฟล์เพิ่มเติม
หลังจากแปลง Point Cloud เป็น Mesh จะเห็นว่าโมเดลที่ได้นอกจากมีส่วนที่ขาดหายแล้วยัง มีรายละเอียดที่ไม่ได้เรียบเนียนมาก เนื่องจากไฟล์สแกนพื้นที่ขนาดใหญ่ไม่ได้เน้นเก็บรายละเอียดยิบย่อย
และไฟล์สแกนพื้นที่มักจะถูกใช้งานด้านการวัด และการ Reverse Engineering เป็นหลักจึงไม่จำเป็นต้องออกแบบให้เก็บรายละเอียดสูง (จะทำงานได้ช้าอีกด้วย) การนำไปแปลงเป็นโมเดลเพื่อพิมพ์ของเรา
เป็นเพียงการประยุกต์การใช้งานเท่านั้นนะครับ ฉะนั้นสิ่งที่เราจะทำคือการเติมส่วนที่ขาดหายและเพิ่มความเรียบเนียนให้กับตัวโมเดล

เมื่อนำเข้า Zbrush ผมก็เจอปัญหาอีกอย่างนั่นก็คือไฟล์ของเราติดคน หรือนักท่องเที่ยวจำนวนมาก ที่จริงเครื่องสแกน Eagle สามารถลบคนออกอัตโนมัติ หากเดินผ่าน แต่ที่เราสแกนมาเป็นคนที่ยืนอยู่กับที่
เพื่อถ่ายรูปพระนอนเป็นส่วนมาก จึงสแกนติดคนมาเยอะเลย แต่ก็ไม่ต้องห่วงครับ เราจะทำการลบคนทั้งหมด รวมถึงพวกรั้วและตู้บริจาคต่างๆ เพราะเราจะเน้นไปที่งานพิมพ์เพื่อการศึกษาโครงสร้างหลัก
ของสถาณที่

และผมก็คิดขึ้นมาได้ว่า เราน่าจะตัดเปิดฝาผนังออกซัก 2 ด้าน เพื่อที่เวลาพิมพ์โมเดลออกมาแล้ว จะมองเห็นพระนอนได้ง่ายยิ่งขึ้น โดยผมจะเปิดผนังฝั่งด้านหน้า และผนังข้างฝั่งหัวพระ และคิดว่า
ในตอนพิมพ์ ผมจะแยกส่วนผนังโบสถ์ ออกจากพื้นและพระนอนเพื่อเปิดดูพระนอนได้ โดยก่อนอื่นผมก็จะแยกส่วนต่างๆออกจากกันก่อนเพื่อจัดการซ่อมแต่งไฟล์ได้ง่าย ที่จริงหากเราต้องการคงข้อมูล
ดั้งเดิมไว้ให้ได้มากที่สุดก็ควรแต่งเพิ่มจากไฟล์ต้นฉบับ เช่นปรับให้เรียบหรือปิดรูช่องโหว่ต่างๆ ให้หมด

แต่ถ้าทำแบบนั้นทุกจุดจะใช้เวลาค่อนข้างนาน สิ่งที่ผมจะทำก็จะเหมือนการ Reverse Engineering เลย หรือก็คือสร้างโมเดลทับไฟล์ต้นฉบับ ในส่วนของผนังและพื้น เพื่อประหยัดเวลา แต่เราจะได้อัตราส่วน
ตามจริง และอีกอย่างไฟล์สแกนของเราเป็นแบบสแกนภายใน แน่นนอนว่ามีข้อมูลแค่ผนังด้านในหรือมีข้อมูลเพียงด้านเดียว ( Surface Mesh ) ซึ่งในหลักการของไฟล์ 3 มิติ จำเป็นต้องมีข้อมูลทุกด้าน
ถึงจะพิมพ์ได้ ผมก็จะสร้างผนังทับไฟล์ต้นฉบับเพื่อเป็นข้อมูลอ้างอิงผนังด้านนอก

สิ่งที่มีการสร้างเพิ่มแบบทับของเดิม (เนื่องจากผิวไม่เรียบและข้อมูลขาดหาย) ก็จะมีผนังและเสาของโบสถ์ และถ้าส่วนไหนผมมองว่ามีคววามเหมือนกันทั้ง 2 ด้านผมก็จะทำการ Mirror หรือคักลอกข้อมูล
และสะท้อนไปยังอีกฝั่งเลยเพื่อประหยัดเวลา เช่น เสาโบสถ์ ฐานพระนอน ถึงแม้โครงสร้างหลักของโบสถ์จะถูกสร้างใหม่แทนที่ แต่ถ้าส่วนไหนมีรายละเอียดผมก็จะคงไว้เหมือนเดิม หลักๆที่ทำใหม่ก็คือส่วน
ที่ควรจะเรียบแต่ไม่เรียบ

เมื่อโครงสร้างที่ต้องการเติมแต่งทั้งหมดถูกแทนที่ด้วยโมเดลใหม่แล้ว ก็มาถึงการปั้นแต่งในส่วนของพระนอนกันโดยส่วนนี้จะเป็นการปั้นแบบ Freeform หรือการปั้นด้วยมือเป็นหลัก เนื่องจากเป็นงาน
ปฏิมากรรม ไม่ได้เป็นวัตถุเรขาคณิตเหมือนส่วนอื่นๆ ในส่วนที่ต้องเติมก็มักจะเป็นด้านบนของตัวพระนอน ผมจะพยายามหาข้อมูลเพื่ออ้างอิงตามลักษณะจริง และเพิ่มความลึกของร่องรอยกรีดต่างๆ
เพราะเวลาพิมพ์ออกมา รายละเอียดต่างๆอาจลดลงกว่าที่เห็นในโปรแกรม การเตรียมไฟล์เพื่อพิมพ์จึงมักจะทำให้รายละเอียดคมชัดกว่าปกติเล็กน้อย เพื่อชดเชยความคมที่จะลดลงหลังการพิมพ์

หลังจากที่ทุกส่วนถูกแต่งเติมซ่อมแซมเรียมร้อยแล้วเราก็มาแบ่ง Part เพื่อส่งพิมพ์กัน ผมเลือกที่จะแบ่งผนังด้านนอกและหลังคา+เสา ออกจากพื้นและพระนอน เหตุผลไม่ใช่เพียงแค่ให้เปิดดูพระนอน
ด้านในได้ แต่เพื่อหงายผนังและหลังคาโบสถ์ขึ้นให้ซัพพอร์ตไม่ขึ้นด้านใน ที่จะทำให้เราแกะซัพพอร์ตออกได้ยาก จากนั้นก็ Save เป็นไฟล์ 3D สุกล .stl เพื่อส่งพิมพ์ได้เลย

สั่งพิมพ์
การสั่งพิมพ์ก็ทำได้ไม่ยากผ่านโปรแกรม Slicer หรือการเตรียมไฟล์และสั่งพิมพ์ของ Bambulab ชื่อว่า Bambu Studio ซึ่งมีหน้าตาและการใช้งานเข้าใจง่าย สามารถปรับขนาด ตำแหน่ง และตั้งค่าการพิมพ์
ได้ครบในที่เดียว สามารถทำงานได้กับเครื่องพิมพ์ทุกเครื่องของ Bambulab เพียงแค่เลือกรุ่นเครื่องพิมพ์ที่เราใช้ ก็สามารถตั้งค่าไฟล์และส่งพิมพ์ผ่าน Wi-Fi ได้เลย

โดยในครั้งนี้เราจะพิมพ์ด้วยเครื่อง Bambulab H2D เส้น High Speed PLA Pro สี Skin กันนะครับโดยผมจะพิมพ์แค่สีเดียว แต่จริงๆเครื่องนี้สามารถพิมพ์ ได้มากกว่า 1 สีหากทำงานร่วมกับ AMS
และเครื่องนี้เองก็พิเศษด้วยระบบหัวฉีดคู่ที่ทำให้พิมพ์หลายสีได้ไวมาก แต่วันนี้ผมจะพิมพ์แค่สีเดียว โดจะลองพิมพ์ที่ Infill หรือโครงสร้างด้านในที่ค่อนข้างแน่นหน่อย เพราะอยากให้งานมีน้ำหนัก
และตั้งค่าขนาดจะเกือบเต็มถาด

โดยก่อนสั่งพิมพ์ก็ควรเตรียมเครื่องให้พร้อมก่อน ซึ่งการเตรียมเครื่องนั้นก็ไม่ได้ซับซ้อนอะไรเลยครับ แค่ใส่เส้น ตรวจอุปกรณ์คร่าวๆด้วยสายตา ว่าทุกอย่างอยู่ในสภาพปกติพร้อมทำงาน และเช็ค
ความสะอาดของถาดพิมพ์ว่าไม่มีเศษงานพิมพ์จากครั้งก่อนติดอยู่ และไม่มีคราบมันที่อาจทำงานให้งานเราหลุดจากถาค ซึ่งงานนี้เราใช้เวลาพิมพ์ค่อนข้างเยอะ ส่วนที่ตัดสินว่างานจะพิมพ์สำเร็จมั้ย
ก็ตรงส่วนนี้แหละครับ ถ้างานไม่หลุดจากถาด ก็ไม่ต้องกลัวว่าจะพิมพ์ไม่สำเร็จเลย และไม่รอช้าเราก็จะสั่งพิมพ์กันเลยครับ มารอดูกันว่าผลลัพธ์จะเป็นยังไง

ผลลัพธ์
หลังจากผ่านไปวันกว่าๆ(เพราะใช้ Infill ค่อนข้างเยอะจึงทำให้พิมพ์นาน) งานของเราก็เสร็จเป็นที่เรียบร้อย งานพิมพ์ค่อนข้างหลุดออกจากถาดง่าย จากนั้นผมจะใช้อุปกรณ์แกะซัพพอร์ตตามจุดต่างๆออก
จนหมด แม้จะใช้เวลาไปนาน แต่ผลลัพธ์ค่อนข้างดี งานเนียนสวยใช้ได้เลย ผลงานที่ได้ก็จะประมาณนี้ครับ

 

---