実測に基づくモデルと推定に基づくモデル
三次元記録で最も重要な区別は、実測に基づくモデルと推定に基づくモデルのあいだにある。この区別は精度の高低ではなく、モデルが何を根拠に成り立っているかを問う。
実測に基づくモデルは、レーザー計測や測量で現存する対象を直接計測して作る。現存する遺跡については正確に作れる [UC-020 §実測と推定：2種類の3次元モデル]。ただし実測は、計測できる対象にしか適用できない。推定に基づくモデルは、計測できない対象を三次元化するときに用いる。2003年の地震でほぼ全壊したイラン・バム遺跡(アルゲ・バム)の復元は、その極端な事例である。現代の遺跡でありながら崩壊して計測できないため、衛星画像・写真・平面図・地形データ・記録・遺物・人々の記憶という種類の異なるデータを統合して、失われた形状を推定するほかなかった。それでも統合したデータには、どうしても欠ける情報が出てくる [UC-020 §実測と推定：2種類の3次元モデル]。
利用する側にとって、この区別は判断に欠かせない情報でもある。どこが実測に基づき、どこが推定で補われているかが記録されていなければ、モデルの信頼性を判断する手がかりがない。
近年の手法と、それが使える条件
レーザースキャニングと、複数の画像から三次元形状を復元するフォトグラメトリ・Structure from Motion(SfM)は、いずれも新しいデータを現地で取得できることを前提とする。バム遺跡の事例では、レーザースキャンや SfM のような全自動の手法は、新しいデータを取得できない以上、遺跡が現存しないバムでは使えなかったと記されている [UC-020 §レンダリングと自動化の試み]。この条件は、近年の手法を実測と推定の区別のどちらに位置づけるかを決める。現地で計測できる対象には実測の手法が使え、計測できない対象には推定に頼るほかない。
後年の実践として、ドローンを活用した記録や、観光客の写真から焼損した首里城を復元した例が挙げられている。記事はこれらを、当時のバム遺跡が直面した壁(解像度の低さ、カメラの種類の違い、修復による形の変化)とは別の、後年の成果として位置づけている [UC-020 §レンダリングと自動化の試み]。バム遺跡にも、NHK が1981年に撮影した7分間の空撮映像が残されていた。しかし解像度が低く、カメラの種類が違い、修復で形が変わっていたため、精度の高い復元は難しいと判断された [UC-020 §レンダリングと自動化の試み]。
点群を取得し、扱う
レーザースキャナーで取得した点群は、データが非常に重い。すぐに1ギガバイトから数ギガバイトのサイズになる。視点を対話的に変えながら見せるには、点群をかなり間引いて粗くする必要がある。フリーの点群ビューワーであるポットリーは、プログレッシブレンダリングによって、待たされることなく詳細な部分を後から表示する [UC-019 §Linked Data・360度VR・点群の取り組み]。
点群を取得してポリゴンに起こす取り組みもあり、レーザースキャナーを所有する大学の事例では、風洞実験室などの点群を、学生が実験の前に機材や手順を見ておく事前学習に使っている。目的は工学的に重要なもののアーカイブではない、と明記されている [UC-019 §Linked Data・360度VR・点群の取り組み]。点群は、何を目的に取り、どの粗さまで落とすかで扱い方が変わる。
参照データの質が復元の限界を決める
推定モデルの質は、利用できる参照データの質と量に直接左右される。バム遺跡では、外部機関(CNRS および ICHHTO)から写真測量学的な地図の提供を受け、建物の形状と位置についての大まかな参照データを得た。遺跡に思い入れの強い人々が観光で訪れる場所だったため、写真の提供も広く得られた [UC-020 §参照データと写真の収集]。
しかし2003年はスマートフォン登場前でデジタルカメラも主流ではなく、写真の多くはフィルム写真をスキャンしたもので、高解像度にならなかった [UC-020 §参照データと写真の収集]。標高データに写真を重ねて構造とテクスチャを得ようとする半自動モデリングも、位置合わせの難しさから成果に至らなかった。内部空間は写真がとくに乏しく、天井の形などは建築学的な推定で補うしかなかった [UC-020 §レンダリングと自動化の試み]。
推定を担う専門知識と作業分担
推定に基づく復元では、欠けた情報を専門知識で補う判断が随所に求められる。バム遺跡では、突起物・窓・門の形などをペルシャ建築として妥当かという観点から決める必要があった。当初はコンピューターの専門家がモデリング(遺跡の構造の構築)とレンダリング(モデルをもとにした画像・映像の生成)の両方を担い、遺跡の専門家は指示を出すだけだったが、うまくいかなかった。欠落部分を補う建築上の判断は、専門知識なしには下せないからである [UC-020 §モデリングとレンダリングの分担と精度・コストの調整]。
遺跡の専門家がモデリングを、コンピューターの専門家がレンダリングを担う分担に改めると、正確で、かつ表現として成立する出力が得られるようになった。誰が何を担当するかが、推定モデルの精度と妥当性に直接影響することを示す教訓である [UC-020 §モデリングとレンダリングの分担と精度・コストの調整]。
精度とコストのバランスも、推定モデルに固有の問題である。精度を上げると手作業が増えてコストが上がり、自動化するとコストは下がるが精度が落ちる。バム遺跡では、重要な部分は手作業で正確に、重要度の低い部分はできるだけ自動で、と使い分けた。都市的な規模のこの遺跡では、とくにコスト管理が重要だった [UC-020 §モデリングとレンダリングの分担と精度・コストの調整]。
どこを補ったかを記録するという未解決の課題
推定に基づくモデルでどこを補ったかの記録は、復元の透明性に直結する。バム遺跡のプロジェクトは三次元モデルへの注釈を試みたが、当時はうまくいかず、この領域は発展の余地が大きいとされている [UC-020 §プロジェクトの教訓と今後の問い]。補った箇所を明示的に記録することは、技術と実践の両面で未解決の課題として残る。メタデータの設計と管理については「メタデータ」を参照。
加えて、記録の対象そのものが固定していないという難題がある。修復で絶えず姿を変えてきた遺跡を、どの時点のモデルとして作るべきかという問いが残されている [UC-020 §プロジェクトの教訓と今後の問い]。三次元復元では、どこを補ったかに加えて、どの時点の姿を復元したかも記録の対象になる。完成したモデルをどう体験させるかについては「拡張現実と没入」を参照。