Výzkumníci sdružení CESNET vytvořili unikátní 3D model Staroměstského orloje

Model zachycuje více než 1700 dílů a umožňuje nahlédnout do srdce nejstaršího funkčního orloje na světě 

Praha 5. prosince 2025 – Tým výzkumníků z oddělení Technologií pro síťové aplikace sdružení CESNET vytvořil plně kinematické digitální dvojče Staroměstského orloje, nejstaršího dosud funkčního orloje na světě. Cílem dvouletého projektu bylo zachytit do digitální podoby všechny části historického mechanismu a umožnit veřejnosti i odborníkům nahlédnout do jeho vnitřního fungování. Na projektu spolupracovaly také organizace Prague City Tourism a st.dio. Zájemci si 3D model orloje mohou prohlédnout online nebo osobně na výstavě ve Staroměstské radnici.

Komplexní digitalizace unikátního hodinového stroje 
Vytvoření digitálního modelu orloje představovalo mimořádně náročný proces – stroj totiž nelze rozebrat, není přístupný ze všech stran, a navíc je neustále v provozu. Přesto se odborníkům podařilo zachytit více než 750 hlavních součástek a celkem přes 1700 jednotlivých dílů. Při několika návštěvách nasnímali nejen pomocí speciálního periskopického objektivu několik tisíc fotografií a museli přesně změřit některé rozměry. Jen samotná digitalizace apoštolů vyžadovala více než 2640 fotografií v rozlišení 45 Mpx.

„Detailní snímání bylo nutné provést několikrát v různých podmínkách. Části, které se často pohybují, jsme museli nasnímat v nočních hodinách, kdy bylo možné hodinový stroj dočasně zastavit,“ vysvětluje Jiří Kubišta ze sdružení CESNET, který měl digitalizaci na starosti. „Nejvíc času, téměř celé dva roky projektu, však zabralo následné vytvoření modelu včetně jeho kinematiky,“ dodává.

K vytvoření modelu byla využita kombinace fotogrammetrie, procedurálního generování a ručního modelování i na základě historických výkresů. Současná podoba stroje Staroměstského orloje je zachycena na ručně kreslených výkresech Václava Heislera ze 70. let 20. století. Nezachycují však zdaleka všechny detaily a obsahují nepřesnosti. Přitom bylo třeba zohlednit i odchylky skutečného stroje, který byl ručně vyrobený, od rozměrů ve výkresech. Byla tak vlastně poprvé vytvořena přesná a kompletní dokumentace hodinového stroje i dalších částí Staroměstského orloje.

Digitální model včetně historické podoby před „velkou opravou“ 
Na základě historických pramenů a konzultací s pražským orlojníkem a akademickým sochařem Petrem Skálou a Ing. Davidem Knesplem z Historické laboratoře FEL ČVUT vznikl také model orloje v podobě před tzv. „velkou opravou“, která proběhla v letech 1864-1866. Částečně tuto podobu, s měřením ve vídeňských palcích (přibližně 26,34 mm), zachytil na historických výkresech Romuald Božek, český vynálezce a konstruktér. Pro komplexní obrázek stroje však bylo potřeba dát dohromady všechny dostupné informace a zjistit, jak byl postaven. Jedná se tak o vůbec první zachycení této podoby. Se všemi podrobnostmi hodinového stroje a astrolábu se počet jednotlivých částí digitálního modelu vyšplhal na více než 1700.

Moderní technologie a fyzikální simulace
„Pro vytváření 3D modelu a jeho prezentace jsme použili nástroje Reality Capture, Fusion 360, Blender a webové technologie TypeScript, Three.js a React,“ popisuje Jiří Kubišta. 

Pro simulaci pohybu byla využita kombinace animace klíčových snímků a fyzikálních simulací, které zajišťuje engine Rapier. Fyzikální simulace se používá tam, kde je pohyb komponent závislý na více nezávislých proměnných. „Příkladem jsou symboly Slunce a Měsíce. Jejich pohyb je kromě vlastních hřídelí omezený také tyčemi, které vedou z geometrického středu zvěrokruhu,“ vysvětluje Kubišta. „Pro fyzikální simulaci jsme museli také specifikovat různé typy spojů mezi komponenty – pevné, hranolové a otočné,“ dodává.

Jak si digitální dvojče prohlédnout: na výstavě i online 
Výsledný model je dostupný online na webových stránkách https://orloj.cesnet.cz a na výstavě v Rytířském sále Staroměstské radnice. Návštěvníci mají k dispozici informační kiosek s dotykovým ovládáním a projekcí vizualizace modelu na skleněnou kruhovou projekční plochu s průměrem 2 metry. 

Aplikace zobrazuje pohyb astrolábu, hodinového stroje i apoštolů v reálném čase a běží ve 4K rozlišení při 60 snímcích za sekundu. Nabízí tak plynulý a vizuálně realistický pohled do míst, kam se běžně nikdo nedostane.

Technický a výzkumný přínos projektu 
Digitalizace Staroměstského orloje přinesla nejen nový způsob, jak prezentovat kulturní dědictví, ale také ověření technologických postupů pro digitalizaci složitých historických mechanismů. Projekt ukázal, jak lze propojit vědu, historii a moderní technologie a vytvořit digitální model, který slouží nejen jako interaktivní vzdělávací prezentace, ale i jako precizní dokumentace pro budoucí výzkum a údržbu.

„Klíčová pro nás byla spolupráce a průběžné konzultace s orlojníkem panem Petrem Skálou, který rovněž zajistil odbornou manipulaci při snímání orloje,“ chválí si spolupráci s odborníkem Jiří Kubišta. 

O projektu 
Projekt Digitalizace Staroměstského orloje (TQ03000290) probíhal v letech 2024–2025 a byl spolufinancován Technologickou agenturou ČR v rámci programu SIGMA.

Na realizaci se podílely organizace CESNET, Prague City Tourism a st.dio. CESNET zajišťoval samotnou digitalizaci, vývoj modelu a infrastrukturu pro jeho zpřístupnění.

 

Sdružení CESNET, založené v roce 1996 vysokými školami a Akademií věd ČR, poskytuje moderní IT služby pro vědu, výzkum, inovace a vzdělávání. Spravuje a rozvíjí akademickou počítačovou síť, zajišťuje bezpečné přihlašování k portfoliu služeb a nabízí prostředí pro náročné výpočty, datová úložiště a komunikační nástroje pro jednotlivce i týmy.

Služby CESNETu využívají kromě vysokých škol i studenti, akademičtí pracovníci, vědecko-výzkumné organizace, výzkumníci, instituce veřejné správy a neziskové organizace.

Výzkum a vývoj v oblasti informačních a komunikačních technologií jsou nedílnou součástí aktivit CESNETu. Sdružení je také aktivním partnerem mezinárodních výzkumných infrastruktur, jako je panevropská síť GÉANT, evropská gridová infrastruktura EGI.eu a evropská infrastruktura pro otevřenou vědu EOSC.