3D scéna vyžaduje zařízení s vyšším grafickým výkonem a z internetu bude staženo přibližně 250MB dat.

Staroměstský orloj, který už po staletí udává rytmus Prahy, má nově také digitální podobu. CESNET ve spolupráci s st.dio a Prague City Tourism vytvořil detailní kinematický 3D model všech částí orloje, který přibližuje fungování tohoto jedinečného stroje veřejnosti.

Jak se digitalizoval stroj s tisíci součástkami

Staroměstský orloj přežil 6 století, ale nebyl dosud podrobně zdokumentovaný pro další generace. Astroláb orloje je významnou turistickou atrakcí v Praze, ale vnitřní část orloje není přístupná. Návštěvníci často ani neví, co vše orloj ukazuje.

Rozhodli jsme se proto vytvořit detailní digitální model všech částí orloje jako dokumentaci této památky a umožnit pomocí modelu jeho zpřístupnění včetně informací o jeho fungování a historickém vývoji.

Digitalizace orloje byl náročný proces. Orloj tvoří hodinový stroj, astroláb, pohybující se apoštolové a kalendářová deska. Hodinový stroj se skládá z více než 750 součástek, není možné ho rozebrat, je k němu omezený fyzický přístup a je také stále v běhu. O historických podobách orloje jsou jen omezené prameny. Přesto bylo třeba vytvořit model všech jeho jednotlivých součástek včetně kinematiky a zachovat jeho historickou autenticitu.

Použité techniky

K vytvoření digitálního modelu orloje byla použita kombinace technik fotogrammetrie, manuálního modelování a procedurálního generování. Byla vytvořena i podoba orloje před tzv. velkou opravou, která proběhla v letech 1864-1866. Tato podoba byla zachycena rovněž poprvé. Se všemi detaily se počet částí digitálního modelu dostal na více než 1700.

Orloj bylo třeba několikrát navštívit, změřit přesně jeho rozměry a nasnímat několik tisíc fotografií z vnějšku i zevnitř i pomocí speciálního periskopického objektivu. Tuto práci bylo nutno dělat v nočních hodinách, kdy bylo možné stroj dočasně zastavit a znovu ho rozběhnout. Apoštoly bylo třeba jednotlivě sejmout pro fotogrammetrické snímání.

Velkou část modelu hodinového stroje bylo však třeba vytvořit manuálním modelováním i s využitím historických podkladů. Ty zahrnují výkresy od Romualda Božka z 19. století a od Václava Heislera z 20. století. Výkresy jsou však kresleny ručně, nezachycují celý stroj a obsahují řadu nepřesností. Bylo třeba je doplnit přesným měřením stroje, historickými fotografiemi a literaturou. Významnou roli měl pražský orlojník, akademický sochař Petr Skála, který zajistil odbornou manipulaci při snímání orloje a poskytl cenné odborné konzultace týkající se historického vývoje a fungování orloje.

Spolupráce na projektu

Za výsledkem stojí tým odborníků, kteří spojili své zkušenosti napříč obory. Sdružení CESNET provedlo samotnou digitalizaci hodinového stroje, včetně Božkova chronometru, astrolábu, apoštolů, systému natahování a kalendářní desky. Vytvořili jsme plně kinematický 3D model, který zachycuje pohyb všech částí orloje v reálném čase. Společnost st.dio navrhla a realizovala digitální informační kiosek pro expozici a společně se sdružením CESNET vytvořila aplikaci pro prezentaci digitálního modelu Staroměstského orloje. Městská příspěvková organizace Prague City Tourism provedla archivní výzkum historických pramenů, zajistila odborný dohled orlojníka a připravila expozici v Rytířském sále na Staroměstské radnici. Aplikace je dostupná z virtuálního serveru v infrastruktuře CESNET. Projekt Digitalizace Staroměstského orloje (TQ030002900) byl podpořen Technologickou agenturou České republiky v rámci programu SIGMA.

Význam digitalizace

Staroměstský orloj je středověká technická památka evropského významu. Je nejstarším dosud funkčním orlojem, který stále pohání původní hodinový mechanismus. Vytvořil ho na počátku 15. století hodinář Mikuláš z Kadaně spolu s astronomem Janem Šindelem. Projekt digitalizace Staroměstského orloje vytvořil poprvé v historii podrobnou dokumentaci orloje včetně jeho historické podoby. Projekt zároveň ověřil postupy a technologie, které lze využít při digitalizaci dalších historických hodinových strojů obdobných technických památek.

Virtuální prezentace a výstava

Všechny pohyblivé části orloje se pohybují i v digitálním modelu. Uživatel tak může sledovat všechny skutečné pohyby astrolábu a hodinového stroje včetně odbíjení, natahování a spouštění apoštolů. Orloj je možné nastavit na zadané datum a čas a sledovat pohyb v reálném čase nebo zrychleně.

Digitální orloj je veřejnosti zpřístupněn ve dvou podobách. Webová aplikace nabízí možnost prohlížet detailní model orloje z libovolného místa na světě. Uživatelé si mohou přiblížit jednotlivé části, porovnat současný a historický stav a získat doprovodné informace o historii a funkci orloje. Vzhledem k rozsahu a složitosti modelu je k práci s modelem potřeba počítač nebo mobilní zařízení s dostatečným výkonem a kapacitou síťového připojení.

Informační kiosek na výstavě, která je součástí prohlídkové trasy ve Staroměstské radnici v Praze, nabízí interaktivní projekci s dotykovým ovládáním. Animace věrně zachycuje pohyb hodinového stroje a umožňuje nahlédnout do jeho fungování zblízka. Díky tomu může veřejnost poznat jeden z nejznámějších symbolů Prahy zcela novým způsobem.

Publikace

S. Ubik, O. Linhart, J. Kubišta, P. Skála, D. Knespl, J. Mašek, J. Roček, „Prague Astronomical Clock - Virtual Presentation“, Digital Heritage 2025, Siena, Prague Astronomical Clock - Virtual Presentation.