Исследования в консервации культурного наследия. Выпуск 3
Шрифт:
Следует, вместе с тем, заметить, что пока пенополиуретан не доотвержден, температура размягчения его, как показывают, в частности, дилатометрические испытания, – 70–90°С, существенно ниже эксплуатационной, которая указана в техническом паспорте (120°С). Это означает, что пенополиуретан в первые 10 лет более подвержен феномену холодного течения под нагрузкой, чем после окончательного формирования трехмерной структуры.
Наиболее разрушительное воздействие на пенополиуретан оказывает ультрафиолетовое излучение, которое, впрочем, вызывает лишь эрозию поверхности. Эту эрозию можно предотвратить, защитив поверхность изделия слоем покраски, например, акриловой.
Экспериментальные работы по напылению основ из пенополиуретана марки ППУ-17 Н выявили значительные усадки пенополиуретана непосредственно после напыления. Для снижения усадочных напряжений рекомендуется проведение работ и последующее выдерживание изделия в течение трех дней при температуре около 20оС. Вместе с тем, так как в настоящее время не представляется возможным оценить значения релаксационных напряжений, зависящие от множества факторов, и деформаций пенополиуретановых основ, которые они могут вызвать, то для предотвращения последних необходимо армировать основы по всей площади, жестко закрепив на них фрагменты живописи. Армирующая конструкция должна быть при этом изготовлена из тех материалов, к которым пенополиуретан имеет хорошую адгезию, например из дерева или дюралюминия.
Очевидным достоинством метода напыления является возможность изготовления с его использованием основ для криволинейных фрагментов. В этом случае необходимо изготовить криволинейную армирующую конструкцию.
К. И. Маслов, В. А. Парфенов, Ф. В. Гузанов. Мониторинг фресок с использованием трехмерного лазерного сканирования. Предварительные результаты
В соответствии с «Инструкцией по ведению работ на произведениях монументальной живописи» 1987 г. для характеристики состояния настенных росписей используются фотографии и схемы – картограммы живописи, на которых указываются условными обозначениями различные разрушения – разрушения и утраты красочного слоя, трещины и отставания штукатурной основы и т. д. {119} . Метод фиксации состояния стенописи посредством схем-картограмм с соответствующим набором условных обозначений видов разрушений был детально разработан в 1970-х гг. на основе многолетнего опыта реставрационных работ А. П. Некрасовым и Л. П. Балыгиной {120} .
119
Инструкция по ведению работ на произведениях монументальной живописи – памятниках истории и культуры. М., 1987. С. 23.
Инструкция была разработана на основе практического опыта реставрационных работ в советское время. Фотофиксация являлась обязательным элементом реставрационной документации уже в начале 1950-х гг. при реставрации Троицкого собора Троице-Сергиевой лавры – одной из первых крупных послевоенных реставрационных работ.
См.: Дневник работ по реставрации стенописи Троицкого собора Троице-Сергиевой лавры художника-реставратора Сергея Сергеевича Чуракова на 1950–52 год // Проблемы сохранения и реставрации монументальной живописи. М., 2006. С. 115–116.
120
Некрасов А. П., Балыгина Л. П. Реставрационная документация по исследованию стенной живописи // Реставрация, исследование и хранение музейных художественных ценностей. Реферативный сборник. М., 1975. С. 7–17.
Очевидно, что информация о состоянии стенописи, которую дают изображения на фотографиях, получаемые посредством проекции трехмерных объектов на плоскость, ограничена, а рисуемые от руки с натуры или с фотографий схемы – картограммы росписей весьма неточны.
Одним из характерных видов разрушений настенных росписей являются трещины и утраты штукатурной основы. В случае древнерусских стенописей, в которых штукатурная основа нанесена по левкасным гвоздям, основной причиной ее разрушений, локализованных над шляпками гвоздей, является увеличение последних в объеме вследствие коррозии (ил. 1–3). В этой ситуации необходимо проведение систематических обследований состояния штукатурной основы с целью обнаружения разрушений штукатурки на самых ранних стадиях и своевременного консервационного вмешательства.
Очевидно, такой мониторинг разрушений может быть эффективен только в том случае, если он проводится с достаточной регулярностью и высокой точностью. Причиной, по которой обследования состояния стенописей проводятся сегодня лишь эпизодически, является большая трудоемкость и стоимость установки лесов и тур, с которых только и возможно их проведение.
Одним из возможных путей решения задачи высокоточного мониторинга стенописей, существенно менее трудоемкого и, соответственно, более экономичного, чем обследование с лесов и тур, является использование технологии трехмерного (3D) лазерного сканирования.
При лазерном сканировании производятся измерения расстояний между сканером и отдельными точками поверхности исследуемого объекта. Скорость таких измерений определяется быстродействием сканера и составляет от нескольких тысяч до полумиллиона точек в секунду. В результате формируется так называемое «облако» точек, которое несет в себе информацию о размерах и стереометрической форме предмета. По сути дела, это облако точек есть ничто иное, как объемная виртуальная копия, которая позволяет рассматривать объект с разных сторон, увеличивать или уменьшать его изображение на экране компьютера, делать разрезы, сечения в любой заданной плоскости, вычислять площадь развернутой поверхности и т. д.
Отличительной особенностью лазерных сканеров является высокая точность измерений координат отдельных точек поверхности объекта, которая составляет от нескольких миллиметров до десятков микрон (в зависимости от дальности и принципа действия прибора), что позволяет фиксировать мельчайшие детали рельефа исследуемой поверхности. Другое важное достоинство данной технологии – это возможность дистанционных измерений (с расстояния нескольких десятков метров) {121} .
121
Фрейдин А. Я., Парфенов В. А. Трехмерное лазерное сканирование и его применение для съемки архитектурных сооружений и реставрации памятников // Оптический журнал. 2007. Т. 74. № 8. С. 44–49.
В том случае, когда необходимо фиксировать состояние объекта с полихромной поверхностью, например живопись на стене, можно объединить лазерное сканирование с цифровой фотограмметрической съемкой. Сочетание этих двух методов позволяет получать цветные ортофотопланы с очень высоким разрешением. При этом в отличие от обычных ортофотопланов (получаемых методом традиционной фотограмметрии) каждая точка цифрового изображения несет в себе информацию о ее геодезических координатах по трем измерениям {122} .
122
Войнаровский А. Е. Сочетание методов трехмерного лазерного сканирования и цифровой фотограмметрической съемки для фиксации и обмеров памятников архитектуры // Реликвия (Реставрация. Консервация. Музеи). 2009. № 21. С. 58–61.
См. также зарубежные работы: Remondino F., Guarnieri A., Vettore A. 3D modelling of closerange objects: Photogrametry or laser scanning? // Proceedings of SPIE. 2005. Vol. 5665. P. 216–225; Kadobaya shi R., Kochi N., Otani N., Fur ukawa R. Comparison and evaluation of laser scanning and photogrammetry and their combined use for digital recording of Cultural Heritage, Int. Arch. Of PRS&SIS. Instambul, Turkey, 2004. Vol. 35(5).
В последние годы технология лазерного 3D-сканирования находит все более широкое применение в области реставрации и воссоздания памятников культуры, а также для создания виртуальных экспозиций в музеях, то есть в тех случаях, когда требуются точные сведения о форме различных объектов, образуемой их внешней поверхностью, – памятников архитектуры, археологии, скульптуры и пр. {123} . Точна я фиксация рельефа поверхности объекта и его объемных форм посредством лазерного сканирования позволяет использовать этот метод, в частности, для экспертизы станковой живописи {124} , а также мониторинга состояния ее основы и красочного слоя {125} .
123
См. в статье А. Я. Фрейдина и В. А. Парфенова (прим. 1), а также в зарубежных работах: Beraldin J.-A., Blais F., Cournoyer L., Rioux M., Bernier F., Harrison N. Portable digital 3D imaging system for remote sites // Proceedings of IEEE International Symposium on Circuits and Systems. 1998. Vol. 5. P. 488–493; Taylor J., Beraldin J. A.,Godin G., Cournoyer L., Rioux M., Domey J. NRC 3D Imaging technology for museum and heritage // Proceedings of The First International Workshop on 3D Virtual Heritage (October 2–3, 2002). Geneva; Canada, 2002. P. 70–75; Fontana R., Gambino M., Greco M., Pampaloni E., Pezzati L., Scopigno R. High-resolution 3D Digital Models of artworks // Proceedings of SPIE. 2003. Vol. 5146. P. 34–43. В 2008 г. «Москомнаследие» заказал разработку методики для фиксации столичных объектов культурного наследия с использованием лазерного сканирования. Восстановление скульптуры В. И. Мухиной «Рабочий и колхозница» было проведено с использованием ее виртуальной копии, которая была изготовлена посредством той же технологии до разделения скульптуры и снятия ее с постамента.
124
Taylor J. et all. Указ. соч; Blais F., Taylor J., Cournoyer L., Picard M., Borgeat L., Godin G., Beraldin J.-A., Rioux M., Lahanier C. Ultra High-Resolution 3D Laser Color Imaging of paintings: the Mona Lisa by Leonardo da Vinci // The 7th International Conference on Lasers in the conservation of artworks (Madrid, Spain. September 17–21). 2007.
125
Gabriele Guidi, Carlo Atzeni, Sara Lazzari. 3D optical scanning diagnostics for Leonardo Da Vinci «Adorazione dei Magi» conservation // 4th International Conference on 3D Digital Imaging and Modeling (3DIM’03). Proceedings. 2003. P. 110.
В июне 2010 г. нами был проведен ряд экспериментов, целью которых была проверка принципиальной возможности использования технологии лазерного 3D-сканирования для решения задачи мониторинга состояния штукатурной основы настенных росписей и определения требуемых для этого технических характеристик лазерных сканеров.
В ходе экспериментов было проведено сканирование модельного образца росписи с характерными для древнерусских стенописей разрушениями штукатурной основы. В качестве модели стенописи служила копия фрагмента помпеянской фрески (II в. н. э.) на гипсовой основе, которая была разбита на несколько частей, а затем приклеена к листу оргалита таким образом, чтобы на ее поверхности появились трещины различной ширины (ил. 4). В правом верхнем углу «фрески» было смоделировано «вспучивание», имитирующее разрушение древнерусских стенописей в местах левкасных гвоздей.
В экспериментах по лазерному сканированию было использовано три сканера, отличающихся между собой по дальности и точности измерений: IMAGER 5006 (Zoller+Froehlich GmbH, Германия), MV224 (Metris, Бельгия) и ModelMakerD (Metris, Бельгия).
Среди указанных приборов наибольшую точность обеспечивает лазерный радар MV224, который может работать на дистанциях до 24 метров в диапазоне углов + 45 градусов (по вертикали) и 360 градусов – по горизонтали. При дальности 1 м погрешность измерений этого прибора составляет 10 мкм, но возрастает по мере увеличения расстояния (прирост – 2,5 мкм/м).