3D-Lab im GNM: Museum digital erleben und (be)greifen

Entwicklung

Museum ohne digital? Heutzutage undenkbar! Doch wie gelingt es, Objekte zu digitalisieren, die passende Technologie zu verwenden und die entstandenen Digitalisate sinnvoll einzusetzen? Konzeption und Verwendung digitaler Anwendungen für die Vermittlung stellen Museen bisweilen vor eine große personelle und technische Herausforderung. Gleichzeitig bieten sie die Möglichkeit, Inhalte gezielt weiterzugeben und auch unabhängig von Öffnungszeiten online erlebbar zu machen.

Im Teilprojekt Museum INSIDE/OUT beschäftigten sich das Deutschen Museum (DM) in München und das GNM in Nürnberg mit der Frage, wie Wissen raumübergreifend vermittelt werden kann. Gemeinsam wurde eine XR-Experience-Station entwickelt, die raumungebundene Museumserfahrungen und direkte Nutzende-Interaktion ermöglicht. So können beispielsweise Vergleichsobjekte oder ergänzende Bestände an unterschiedlichen Standorten für jeden Besuchenden zugänglich gemacht werden.

Als Präsentationsfläche für die Projektergebnisse diente das 3D-Lab in Ausstellungshalle II des GNM. Dort wurde gezeigt, wie Digitalisierung in den Museums-, Ausstellungs- und Vermittlungsalltag integriert werden kann, ohne dabei die Objekte in den Hintergrund zu stellen und die Bedeutung der Originale zu vernachlässigen.

Das 3D-Lab wurde bewusst nicht als klassische Ausstellung konzipiert, sondern als eine Art Probierlabor angelegt, das in drei Schritten jeweils um thematisch und technologisch voneinander abgegrenzte Teilbereiche erweitert wurde. Den Besuchenden sollte im 3D-Lab ein Museum zum Anfassen und Partizipieren offenstehen, in dem Kultur nicht nur betrachtet, sondern erlebt werden kann. Dabei sollten die Angebote unabhängig vom Alter der Besuchenden und gleichwohl individuell wie auch in der Gruppe nutzbar sein.

Inhaltliches Konzept

Ziel des 3D-Lab war, eine „General-Übersicht“ der Digitalisierungs-Lösungen mit Objektbezug im Museumsbereich zu geben, denn so vielfältig wie die Exponate im GNM sind auch die digitalen Möglichkeiten. Besuchende jeder Altersgruppe sollten angesprochen werden. Der Schwerpunkt lag dabei auf der selbstständigen Auseinandersetzung mit den Werken. Dabei sollten die Besuchenden allgemein etwas über Digitalität im Museum sowie die Objekte des GNM im Speziellen lernen.

Um einerseits verschiedene Digitalisierungs-Technologien und Vermittlungsansätze zugänglich zu machen und andererseits die Installationen und Projektergebnisse schrittweise veröffentlichen zu können, war das 3D-Lab inhaltlich in drei Abteilungen gegliedert:

• Sehen und (Be)greifen: Originale, 3D-Scans und 3D-Drucke
  Besuchende konnten hier Museumsoriginale wie einen Spielzeug-Pudel, eine Klappsonnenuhr oder ein Muttergottes-Relief unmittelbar mit digitalen Reproduktionen und 3D-Drucken vergleichen. Die aus konservatorischen Gründen geschützten Stücke konnten so von allen Seiten betrachtet, sogar in die Hand genommen und zum Teil, wie ursprünglich vom Hersteller vorgesehen, benutzt werden. Dadurch wurden Gestaltung und Funktionsweise verständlicher, versteckte Details konnten wahrgenommen werden. Tastmodelle aus verschiedenen Materialien verdeutlichten die positiven Aspekte von 3D-Modellen bei der Kunstvermittlung für Sehbeeinträchtigte. Das Angebot „Museum to go“ zeigte die pädagogischen Möglichkeiten bei musealer Vermittlung für Kinder und Jugendliche auf. Zwei 3D-Drucker im Betrieb führten Drucktechnik und -prozess vor Augen und ermöglichten der Vergleich von Druckergebnissen bei der Verwendung von unterschiedlichen Druckmaterialien wie Kunststoff oder Kunstharz.
  In diesem Bereich ging es um die didaktische Komponente der Digitalisierung im Museum und deren Mehrwert beim Einsatz in der kunst- und kulturpädagogisch-musealen Vermittlung. Außerdem sollte den Besuchenden generell die zur Verfügung stehende Technik nähergebracht werden.
  Über Objekt-Scans waren verschiedene Möglichkeiten der digitalen Objektanzeige und -betrachtung nachvollziehbar. 3D-Drucke brachen die gängige (Berührungs-)Grenze zwischen Werk und Betrachtendem auf und bildeten die haptischen Eigenschaften der Objekte nach.

• Virtuelle Realität: Erfindungen hautnah erleben
  An einer VR-Station mit VR-Brille konnten VR-Sequenzen des DM bedient werden. Diese veranschaulichten vier Schlüsselobjekte der dortigen Sammlung: der erste Benz-Motorwagen, Otto Lilienthals Segelapparat, die Dampfmaschine der Gebrüder Sulzer und der Apollo Lunar Rover. So war auch am GNM Technikgeschichte als 3D-Erlebnis im historischen Zusammenhang erfahrbar.
  Die zentrale Fragestellung war, ob bzw. wie sich VR-Inhalte aus anderen Museen technisch sowie inhaltlich in andere Häuser integrieren lassen.

• Virtuelle Tour: Basierend auf Raumscans
  In Vorbereitung für die „Telepräsenz“ war eine virtuelle Museums-Tour als dreiseitige Raumprojektion begehbar. Besuchende konnten in dieser Extended Reality (XR)-Experience-Station per Gestensteuerung durch die Museumsräume navigieren und GNM-Highlightobjekte in ihrem jeweiligen Ausstellungskontext als offenes Gruppenerlebnis besichtigen.
  Ausschlaggebend war der Umstand, dass zwei Gebäudeteile des GNM demnächst für eine umfassende mehrjährige Sanierung geschlossen werden müssen. Folgende Dauerausstellungen sind von der Schließung betroffen:
  
  – Historische Musikinstrumente
  – Möbel und ländlicher Hausrat (Volkskunde)
  – Bauernstuben (Volkskunde)
  – Kleidung ab 1700
  – Bürgerliche Kunst und Kultur des 19. Jahrhunderts
  – Gewerbemuseum und Design
  
  Die Räumlichkeiten werden anschließend mit einem völlig neuen Ausstellungskonzept wiedereröffnet.
  In diesem Bereich ging es um eine grundlegende Frage, die im Museumsalltag oft auftaucht: Wie kann man Ausstellungen für Besuchende erlebbar machen, die nicht mehr zugänglich sind? Wie kann man diese Ausstellungen im wörtlichen Sinn wieder begehbar machen? Am GNM entschied man sich für die Konzeption einer virtuellen Tour.
  Vor der Installation dieser Tour konnten sich Besuchende über die Geschichte der betreffenden Dauerausstellungen informieren und sich historische Aufnahmen der jeweiligen Ausstellungsräumlichkeiten ansehen.
  Inhaltlich sollte hier der Eindruck eines realen Ausstellungsrundgangs geschaffen werden, bei dem gezielt kulturhistorisches Wissen anhand von ausgewählten GNM-Highlight-Objekten vermittelt wird.

Technisches Konzept

Die Vielfalt an Digitalisierungsmaßnahmen spiegelte sich auch in der Auswahl der verwendeten Geräte und Technologien in den drei Teilbereichen wider.

• Sehen und (Be)greifen: Originale, 3D-Scans und 3D-Drucke
  Im 3D-Lab wurden vier 3D-Modelle gezeigt, die mittels Fotogrammetrie erzeugt und in Blender bearbeitet worden waren. Zwei davon – ein Spielzeug-Pudel und das Tonrelief „Muttergottes mit Jesuskind“ – wurden als 3D-Hologramme in einer großen und einer kleinen Holografie-Pyramide (Dreamoc) projiziert. Auf einem Touch-Bildschirm konnte ein annotiertes 3D-Modell der Klappsonnenuhr auf dem museumseigenen Sketchfab-Portal betrachtet werden. Mehrere großformatige Tast- und 3D-Drucke aus verschiedenen Materialien, die im Fab Lab Region Nürnberg e. V. hergestellt wurden, ermöglichten den haptischen Vergleich mit den daneben in Vitrinen präsentierten Originalobjekten. Als „Vorführmodelle“ wurden zwei 3D-Drucker verwendet: der Flashforge Adventurer 4 und der Ender 5 plus.

• Virtuelle Realität: Erfindungen hautnah erleben
  Bei der VR-Station wurde ein Rechner mit GeForce-Grafikkarte eingesetzt. Als VR-Brille wurde die Oculus Rift genutzt. Um dem Betreuungspersonal sowie anderen umstehenden oder wartenden Personen die VR-Inhalte analog der Ansicht der VR-Brille zeigen zu können, wurde die VR-Szenerie zusätzlich auf einem 66 Zoll Flachbildschirm übertragen.

• Virtuelle Tour: Basierend auf Raumscans
  Die für die virtuelle Tour grundlegenden Raumscans fertigte die Firma HS 3D-Solutions an. Dabei wurden zwei Technologien kombiniert: LIDAR und 360°-Panoramafotografie. Beim LIDAR („Light detection and ranging“) werden Laserimpulse ausgeschickt, die von den Objekten abprallen und danach wieder vom Scangerät registriert werden. Die Laufzeit des Lichts gibt Auskunft über die Entfernung des Objekts. So entsteht nach und nach eine dreidimensionale Punktwolke. Diese kann man mit den 360°-Aufnahmen einfärben und erhält so ein dreidimensionales Abbild der Realität: einen „digitalen Zwilling“ des Museums. So konnten binnen zwei Tagen alle Dauerausstellungen und öffentlich zugänglichen Bereiche des GNM (ca. 55.000 m²) digitalisiert werden.
  Als Hardware wurden ein für den Dauerbetrieb geeigneter Rechner mit zwei Consumer-Grafikkarten von NVIDIA und drei Beamer für die dreiseitige Bildprojektion zur Erzeugung eines den Betrachtenden umgebenden Raums genutzt. Als Steuerungselement wurde bewusst die Microsoft Kinect gewählt. Denn die Gestensteuerung ermöglicht im Gegensatz zur VR-Brille, bei der die Anzeige auf eine Person beschränkt ist, die Nutzung von Einzelpersonen und Gruppen gleichermaßen. Die virtuelle Tour sollte ähnlich wie ein echter Museumsbesuch ein gemeinsames, kommunikatives Erlebnis sein.
  Die Anwendung wurde von der Tübinger Firma acameo programmiert. Es entstand eine stringent aufgebaute, abwechslungsreiche Führung durch die oben genannten Dauerausstellungsbereiche des GNM. In die Raumprojektion waren zudem Bedienelemente integriert, über die Zusatzinformationen zu den Objekten wie Vermittlungs-Texte und Audioguides aufrufbar waren.

Implementierung und Inbetriebnahme

Um die schrittweise Öffnung der Angebote im 3D-Lab problemlos und schnell durchführen zu können, war die Ausstellungshalle von Beginn an in räumlich voneinander abgegrenzte Bereiche aufgeteilt, die sich einfach abteilen ließen. Zuerst war der zentrale Abteilung „Sehen und (be)greifen“ geöffnet. Mitte September 2022 konnten die VR-Inhalte des DM gezeigt werden. Die virtuelle Tour wurde schließlich Ende November 2022 installiert.

Einrichtung und Betrieb der ersten Phase liefen weitgehend reibungslos. Aufstellung und Stromversorgung wurde über die museumseigene Haustechnik gewährleistet. Das Aufsichtspersonal wurde entsprechend angelernt und konnte im Folgenden bei Bedarf die Geräte selbstständig bedienen. Am aufwendigsten war dabei die Betreuung der 3D-Drucker: Es mussten vorrangig Druckvorgänge gestartet oder pausiert, Filamente gewechselt und Fehlermeldungen behoben werden. Bisweilen musste der Touch-Bildschirm mit der 3D-Modell-Anzeige neu gestartet werden.

Für den zweiten Bereich musste zunächst passendes Equipment erprobt und angeschafft werden. Dann galt es, die VR-Inhalte des DM an die GNM-spezifischen Gegebenheiten anzupassen. Herausfordernd war dabei weniger die technische, sondern vielmehr die organisatorische Seite beim Betrieb der Anlage. Es war z. B. ein Hygienekonzept zu entwickeln und einzuhalten, die Anmeldung musste koordiniert werden, die Nutzenden mussten angeleitet und begleitet werden. Um all diese wichtigen Punkte berücksichtigen zu können, musste zusätzliches Personal eingestellt werden, das nur für die Betreuung dieser Station zuständig war.

Die Umsetzung der virtuellen Tour nahm mehr Zeit in Anspruch als geplant. Dies war einerseits auf unvorhergesehene Lieferengpässe und -verzögerungen zurückzuführen. Andererseits waren aufwändige Vorarbeiten nötig wie die Anfertigung und Verarbeitung der Raumscans, die Erstellung von Tour-Konzept und -Design, die Zusammenstellung, Bearbeitung und Generierung von Inhalten und Objektinformationen. Die Entwicklung der Anwendung erforderte stetige Rücksprachen und Anpassungen, um ein möglichst immersives Erlebnis erzielen zu können. Gerade die Implementierung der Gestensteuerung, stellte eine große Herausforderung dar, die im Vorfeld einige Testings und Optimierungen erforderte.

Nachnutzung und Weiterentwicklung

Auf Sketchfab können 27 gemeinfreie 3D-Modelle von Objekten aus dem GNM kostenlos angesehen und nach Erstellung eines User-Kontos auch heruntergeladen werden (https://sketchfab.com/germanischesnationalmuseum). Die 3D-Modelle können für den 3D-Druck verwendet werden.

Die Basisdaten für den „digitalen Zwilling“ des GNM können aufgrund der großen Datenmenge nur auf Anfrage bereitgestellt werden. Zudem müssen die Aufnahmen vor der Herausgabe geprüft werden, um gegebenenfalls die Persönlichkeitsrechte von zufällig abgebildeten Personen zu wahren.

Es handelt sich um 3D-Raumscans und 360°-Panoramafotografien von allen Dauerausstellungsflächen und öffentlich zugänglichen Bereichen des Museums (insgesamt rund 55.000 m²). Die Raum-Laserscans wurden als 3D-Punktwolken mittels LIDAR erstellt und als PLY-Dateien gespeichert. Dieses Polygon File Format (kurz PLY oder auch Stanford Triangle Format) kann nur mit einem 3D-Programm geöffnet werden, z. B. Blender oder MeshLab, aber auch Microsoft 3D Builder oder Paint 3D. Die Panoramafotografien wurden als jpg-Dateien abgelegt.

Aufnahmen von folgenden Museumsbereichen sind erhältlich (alphabetisch geordnet):

• Dauerausstellungen
  
  – Alltagskultur bis 1700
  – Außenstelle Kaiserburg
  – Bauernstuben
  – Bürgerliche Kunst und Kultur des 19. Jahrhunderts
  – Gewerbemuseum und Design
  – Gründung des GNM
  – Kartäuserkirche mit Kreuzgang
  – Kleidung bis 1700
  – Kunsthandwerk des Barock
  – Mittelalter und Spätmittelalter
  – Möbel und ländlicher Hausrat
  – Musikinstrumente
  – Renaissance, Barock, Aufklärung
  – Spielzeugsammlung
  – Vor- und Frühgeschichte
  – Waffen, Jagd, Gartenkultur
  – Wissenschaftliche Instrumente
• Öffentliche Bereiche
  
  – Außenbereich mit Straße der Menschenrechte und Kornmarkt
  – drei Innenhöfe
  – Eingangshalle
  – Gastronomie- und Besucherbereich
  – Konferenzraum

Die virtuelle Highlight-Tour wurde überarbeitet und ist nun auch als Web-Version verfügbar: https://cuuubtour.gnm.de/.

Auch der „digitale Zwilling“ des GNM ist online zugänglich: https://virtualtour.gnm.de/. Er kann von Besuchenden zur Indoor-Navigation, aber auch museumsintern zur Ausstellungs- und Objektdokumentation genutzt werden.

Besucherforschung

Besucherbefragungen und Meinungserhebungen erfolgte zum einen im direkten Gespräch mit dem Personal nach der Anwendung der VR-Angebote bzw. nach dem Besuch des 3D-Lab, zum anderen über Feedback-Karten. Letztere waren bewusst offen gestaltet und frei mit Text zu befüllen. Besuchende konnten so je nach eigener Schwerpunktsetzung positive sowie negative Anmerkungen hinterlassen.

Erfahrungen

Im 3D-Lab konnte gezeigt werden, dass Digitalisierung vielfältig zur Bereicherung des Museumsalltags eingesetzt werden kann. Sie ersetzt weder das Konzept Museum an sich, noch die Wichtigkeit der Originale, sondern kann gezielt verwendet werden, um beides vermittlerisch zu ergänzen.

Dafür ist in jedem Fall eine gut funktionierende Infrastruktur mit Strom- und Internetversorgung unabdingbar. Grundsätzlich sollte vorab genau überlegt und diskutiert werden, welche der vielen digitalen Möglichkeiten sinnvoll genutzt werden sollen und können. Technik-Equipment sollte rechtzeitig besorgt und stets dem digitalen Angebot entsprechend angepasst sein. Hier lohnt es sich, eine Testphase für die Auswahl der Geräte einzuplanen. Entscheidend sind auch die Überlegungen, ob eine Anwendung kurz- oder langfristig nutzbar sein soll und welcher Anzahl von Personen sie (eventuell sogar gleichzeitig) zugänglich sein soll. Bei Formaten vor Ort sollte schnellstmöglich je nach Bedarf ein geeigneter hervorgehobener oder leicht abgegrenzter Platz im Museum gefunden werden.

Bereits vorhandene digitale Inhalte nachzunutzen ist eine gute Option, jedoch muss auch hier die Anpassung an die eigene Situation berücksichtigt werden. Dies ist besonders im Hinblick auf technisch Umsetzung oder Adaption, verwendete Geräte, inhaltliche Eingliederung, Herstellung thematischer Bezüge und Entwicklung von Vermittlungskonzepten wichtig.

Hinsichtlich Betrieb und Organisation im Museum ist festzuhalten, dass die Betreuungsintensivität der digitalen Angebote, v. a. der VR-Stationen, nicht unterschätzt werden darf. Insbesondere müssen Anmeldeverfahren vorbereitet und umgesetzt werden, Hygienestandards sind einzuhalten und technische Fehler müssen umgehend behoben werden. Es empfiehlt sich sehr, dafür zusätzliches qualifiziertes Personal einzusetzen.

Die Nutzerakzeptanz für digitale Angebote im Museum ist größtenteils positiv. Die GNM-Gäste empfanden die im 3D-Lab angebotenen digitalen Anwendungen in der Regel als Bereicherung für ihr Museumserlebnis. Kritikpunkte gab es kaum und wenn, dann weniger wegen der gezeigten Inhalte, sondern mehr wegen technischer Aspekte. Generell wurde bei den Besuchenden eine Hemmschwelle zur Handhabe der 3D-Drucke und der Nutzung der frei bedienbaren virtuellen Tour beobachtet. Diese konnte jedoch durch das anwesende Personal herabgesetzt und überwunden werden. Die Stationen wurden von Besuchenden aller Altersklassen gleich gut angenommen. Im Museumskontext probierten auch ältere Personen die VR-Szenerien aus, die vielleicht sonst nicht damit in Berührung gekommen wären.

Nach den im Rahmen des 3D-Lab gewonnenen Erfahrungen lässt sich Digitalisierung im Museum gewinnbringend einsetzen, wenn Nutzungs- und Vermittlungskonzepte durchdacht und aufeinander abgestimmt sind. Die Anwendung digitaler Angebote regt zur Auseinandersetzung mit den Originalen an und kann zum Wissensgewinn beitragen. Zum Abschluss konnten sich die Besuchenden des 3D-Lab einen kleinformatigen 3D-Druck eines GNM-Objekts mitnehmen: Erinnerung, Wissen und Identifikation – ein Stück Museum für Zuhause.

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