人类技术的早期根源

评估古老的石头工具在3D

当我们最早的祖先就开始破石鹅卵石打造锋利的切削刃,我们的文化发展成为无情地使用工具链接。在接下来的250万年中,人类不断操纵的技术策略,以满足不同环境,社会和经济挑战。

在非洲,高度移动的牛群羊群在撒哈拉开发了8000年前。到了公元前3000使用石器工具的牧民已经迁移到肯尼亚南部。他们离开他们的石器工具的生产碎片的形式技术的大量证据。直到最近,出现了只有少数的探索性尝试使用石头工具的数据集来回答有关早期非洲牧民人类学研究的问题。作为一个博士的一部分研究,石器来自全国各地肯尼亚南部的考古遗址大样本进行扫描,以3D分析贸易和交流网络是如何将这些牧民之间形成。

目标和测量对象

为了研究石器,它以评估人们如何减少岩屑“核”是很重要的;被通过剥落的受控去除叶片的制备石的结节。核心和叶片的形状和大小不是随机的,而是取决于人提供给他或她的技术系统的经验和。石器的形态反映整个生命历程,从目前的石开采到生产和使用,到最终废弃。考古学家力争通过学习石器形式重建史前lifeways这些重要的元素,但取决于精度和测量的准确度。

Steinwerkzeuge_Modelle.在过去,由于石工艺品是复杂的三维物体的研究一直是个问题。像的长度,宽度,和厚度度量是跨越单个片不同,和测径器测量只能反映一个点。许多形状方面不能被直接测量。方法,其使用代理服务器来估算曲率和岩屑工具或杂物捻已被发现是不可靠的,具有高度的观察者之间的误差。各地不同的地方采取的分析师甚至是基本的测量缺乏透明度继续造成在开发和应用重复的方法问题。这是最有问题的,不能很容易地测量功能,这不同的考古学家承认,分类和记录方式不同。

测量系统和设置

利用3D扫描和建模技术的提供最有前途的方向改善来衡量和描述的石制工具的方式。使用数字策陶器,兽骨,并记录现场发掘3D扫描设备考古学家已经开始。3D模型的定量分析是尚处于起步阶段;只有研究少数试图使用石制工具测量回答人类学的问题。然而,分析数字高清机型的结果迄今是非常正面的。

为的石器3D捕捉,AICON的SmartScan 60毫米的视图125毫米字段和5百万像素的相机的分辨率时,与手动转盘结合。此白色光扫描器设置尤其适合于捕获伪像的大小为20厘米至小于5厘米的长度与所有它们的细节。

工作流程

大部分的扫描工具是由黑曜石,极富光泽的黑色的火山玻璃。使用激光扫描仪分析人士报道,黑曜石面数据采集非常差,即使有各种表面处理。该AICON的SmartScan的非常长的白色光从曝光未处理黑曜石表面捕获大量的数据。美白粉末的薄层施加到黑曜石边缘的表面就足以显着减少的曝光时间,并增加了收集的总的数据。在Kenia领域,使用婴儿粉来代替通常用于专业扫描粉末。最有问题的区域是黑曜石刀片的锋利的边缘,其可以是只有几纳米厚且比手术钢尖锐。大多数扫描仪捕获或的工具大约40%的所有边缘。更重要的是,该软件AICON OptoCat可以正确对齐的黑曜石工具的面孔,即使在边缘太薄而透明的完全回收。完整的边缘不需要任何3D测量,但在OptoCat孔填充功能可以方便地添加他们为可视化与显示的目的。

结果

共有来自12个考古遗址考古366个标本进行扫描,覆盖了从东非大裂谷到维多利亚湖的区域。扫描速度是非常迅速的,特别是与报道的其他扫描仪速度。在AICON的SmartScan的高效率允许收集什么现在是非洲最大的数字化装配考古和世界上最大的3D石器数据集之一。

数据的快速收集不以数据质量为代价。3D模型是非常详细,其中包括重要的技术特性,如反映方向性片生产过程中产生的“涟漪”。刃口磨损,利用和破坏也是可见的,即使非常小的。引起步骤骨折锯齿边缘,重复撞击到无准备的平台的结果在3D图像被精美表示。这些通常与低技术的生产有关,这些记录在Elmenteitan矿场率高可能表明使用该网站人们学习如何制作工具。这是很难绘制或描述步骤骨折的强度,但它们可以与三维数据容易地显示。扫描的质量是如此之高,甚至可以决定原料的质量:高质量黑曜石具有光滑的表面,而较低的质量黑曜石可以粗糙和多孔的。这些表面纹理被保留在3D数据。

通过OptoCat产生的PLY文件可以被导入到一套形态测定分析程序的测量复杂尺寸等上的工具不同类型骨折的曲率和扭转,凸性,表面积特征,和深度。这提供了使用石器碎片,在世界大部分地区的考古材料最常见的形式,以减少整体序列模型的新的和创新的方法。利用统计分析,三维测量是显示哪些网站通过石器的交流,以及社区份额减少技术连接,并可能在社会上有关。这些都是在岩屑分析的新方法,只能通过高精度的3D扫描和建模的应用成为可能。

除了分析项目之外,3D模型为数据可视化,数据共享和教学提供了令人兴奋的机会。黑暗闪亮的黑曜石工具表面使它们很难拍照。Optocat允许调整模型上的照明,使得3D模型的导出屏幕捕获更清晰地显示人工制品的表面。因此,可以公布整个工具的高质量图像,或者可以发布将需要显微镜的小功能的缩放特写。3D模型可以在公共会谈和会议演示中显示为3D对象,使得展示复杂的技术属性更容易。在一个非常实际的水平上,这些模型也很好地看着演示文稿,并有助于吸引注意力。

此外,考古科学越来越多地放置数据共享和开放访问。在AICON SmartScan捕获的数据上创建的3D模型作为数据基础,以与世界各地的学者共享。研究人员将不再需要访问多个博物馆或重新测量同一组装,而是可以访问像这样的3D集合来进行新的分析。

AICON 3D系统荣幸与贝恩德Breuckmann奖2013这个特殊的3D扫描项目。

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