Чтение онлайн

Отдельной проблемой для обеспечения сохранности уникальных документов являются многочисленные выставки. Поэтому изготовление различных копий (художественных, электронных) помогает продлить жизнь бесценному документу.

На все отреставрированные документы были составлены реставрационные паспорта с описанием состояния сохранности, результатами лабораторных исследований, описанием всех реставрационных материалов и методик, рекомендациями по хранению и экспонированию.

В настоящее время для документирования информации о скульптурных памятниках применяют фотофиксацию, которую в некоторых случаях дополняют данными, получаемыми с помощью фотограмметрической съемки. И хотя появление техники цифровой фотографии вывело фотофиксацию на качественно новый уровень, в практике хранительской работы и реставрации по-прежнему актуальной остается проблема фиксации рельефа и объемных форм памятников. Такую информацию может предоставить только высококачественное объемное изображение.

Одним из методов получения трехмерного (3D) изображения является оптическая голография. Первым опытом применения голографии для фиксации объемного изображения скульптур стали работы группы американских физиков под руководством Джона Асмуса. В 1971–1972 гг. Асмус и его коллеги осуществили запись художественных голограмм ряда наиболее известных памятников г. Венеция (Италия), включая деревянную полихромную скульптуру «Св. Иоанна Крестителя» (ск. – Донателло) и мраморную скульптуру «Мадонны с младенцем» (ск. – Н. Пизано) [1]. Позднее работы по созданию голограмм скульптурных памятников и предметов музейных коллекций получили развитие в США и во многих странах Европы. Однако из-за того, что традиционная техника голографии (с записью голограмм на стеклянных фотопластинках и необходимостью использования специальной подсветки для их экспонирования) вызывает ряд практических неудобств, а также из-за сложности получения из голограмм информации о размерах предметов, интерес к голографированию скульптуры постепенно сошел на нет.

Произошедший в последнее десятилетие существенный прогресс в развитии лазерной техники и голографии открывает новые, поистине удивительные возможности для фиксации объемного изображения памятников. Рассмотрению этих вопросов и посвящена настоящая статья.

Сегодня при решении самых разнообразных задач в области сохранения культурного наследия широко используется технология лазерного 3D-сканирования [2–5]. В основе данной технологии лежит измерение пространственных координат отдельных точек поверхности исследуемого объекта с помощью высокоточных (точность измерения – доли миллиметра) оптических приборов, работающих на принципах лазерной импульсной дальнометрии и триангуляции. Лазерные 3D-сканеры позволяют получать трехмерные электронные модели (так называемые «виртуальные копии»), которые несут в себе информацию о размерах и геометрической форме снимаемых объектов. Совершенно очевидно, что подобный электронный паспорт является наиболее информативным способом документирования и архивирования данных и может оказаться просто незаменимым в случае возможной утраты или повреждения памятника в результате стихийных бедствий или покушений вандалов.

В отличие от фотографии, качество получаемых с помощью сканеров электронных 3D-моделей, практически не зависит от условий съемки (лазерное сканирование может проводиться как в дневное, так и в ночное время). При выводе 3D-модели скульптуры на экран компьютера ее изображение можно рассматривать под любым углом (как бы «облетая» памятник со всех сторон) и с любым увеличением. Электронные 3D-модели могут использоваться для создания всевозможных компьютерных анимаций, например исторических реконструкций дворцов, парковых ансамблей, улиц давно исчезнувших городов и т. д. Другая интересная возможность связана с созданием «виртуальных музеев». В этом случае в единую «галерею» (доступную ее посетителям с помощью глобальной сети Интернет) можно собрать наиболее известные памятники из одного конкретного музея или даже музеев со всего света [6]. В результате, помимо повышения доступности музейных коллекций, открываются широкие возможности для обмена информацией между специалистами из разных стран за счет введения в полноценный научный оборот большого количества памятников.

Еще одно возможное применение 3D-сканирования – это мониторинг состояния скульптур. Путем периодического сравнения 3D-моделей поверхности экстерьерных памятников можно контролировать ход процессов их разрушения, например следить за увеличением размеров трещин, площади гипсовых корок и биообрастаний и т. д. Точно так же можно проводить проверку состояния памятников до начала и после завершения реставрационных работ [4, 7].

3D-модели можно использовать также для виртуальной реконструкции скульптур, барельефов и сложных архитектурных сооружений, в том числе, по их отдельным фрагментам. Например, в случае поврежденных памятников при помощи методов компьютерной графики можно реконструировать их предполагаемый первоначальный вид либо промоделировать различные варианты реставрационных «доделок», не прикасаясь при этом к самому памятнику [7]. Подобный подход позволяет спланировать весь комплекс необходимых работ в процессе будущей реставрации. В результате этого можно избежать непоправимых ошибок, подобных тем, что имели место в истории бытования таких известных античных скульптур как, Аполлон Бельведерский, Лаокоон и Бельведерский торс. Как известно, в XX в. в результате радикальной реставрации и реконструкции эти памятники претерпели необратимые изменения, которые до сих пор являются предметом жарких споров специалистов [8].

Лазерное сканирование может быть полезно и для решения проблемы усадки при литье скульптур из бронзы, свинца и других металлов. В реставрационной практике нередки ситуации, когда приходится изготавливать заново поврежденные части скульптур. В подобных случаях новые части, отлитые в формы, изготовленные по оригиналу скульптуры, могут значительно отличаться от него по размерам. Эту проблему можно легко решить путем создания формы с «припуском», используя электронную 3D-модель. Для этого в исходной модели нужно в необходимой пропорции увеличить соответствующий фрагмент памятника.

Другая уникальная возможность, которую открывает применение 3D-сканирования, – это создание физических копий скульптуры. Мотивация для копирования бывает различна. В одних случаях это научно-исследовательские задачи, в других – аварийное состояние памятников, требующее их музеефикации. Однако потребность в копировании может быть вызвана и соображениями коммерческого характера. Речь идет об изготовлении сувениров путем репродуцирования экспонатов музеев.

Для изготовления копий могут быть использованы различные технологии, например методы так называемого быстрого прототипирования, к числу которых относятся, в частности, стереолитография и 3D-печать. Исходной информацией для работы 3D-принтеров и стереолитографических установок является компьютерный файл в формате STL (stereolithography), в который может быть преобразована электронная 3D-модель памятника. При использовании данной технологии копии получают из синтетических материалов [7, 9].

С практической точки зрения для создания копий скульптур более интересна другая, по-настоящему инновационная технология, основанная на использовании фрезерных станков-роботов с числовым программным управлением (ЧПУ). В данном случае в результате фрезерования заготовки (глыбы камня или деревянной колоды) копии скульптур и барельефов могут быть изготовлены из того же самого материала, что и оригинал памятника (в т. ч. мрамора, гранита и т. д.). Изготовление копии происходит следующим образом. Компьютерный файл с 3D-моделью скульптуры в формате STL загружают в микропроцессор станка с ЧПУ, после чего начинается постепенное (сначала очень грубое, а затем – по мере замены фрез на инструмент меньшего диаметра – все более точное) фрезерование заготовки. В результате такой обработки из заготовки «вырезается» высокоточная копия исходного памятника. В качестве примера на фотографиях, приведенных на ил. 1, показан процесс изготовления и готовая копия античной мраморной скульптуры из коллекции археологического музея г. Гроссето (Италия).

Важно отметить, что путем компьютерной обработки исходных 3D-моделей при изготовлении копий по данной технологии можно изменять их размеры с любым заданным коэффициентом масштабирования. Это весьма существенно, поскольку одним из основных требований при копировании скульптуры является уменьшение размеров копии по сравнению с оригиналом.

Одна из первых работ по копированию скульптуры по такой технологии – это создание копии античного (ок. 40 г. н. э.) мраморного бюста римского императора Калигулы из коллекции датского музея Glyptotek (Копенгаген, Дания). На его поверхности сохранились остатки оригинальных полихромных покрытий, что является большой редкостью. Для исследования технологии, использованной для создания этой раскраски (в т. ч. для моделирования различных способов нанесения пигментов), хранители скульптуры решили изготовить ее копию. Использовать традиционный способ копирования, основанный на создании гипсовой или силиконовой формы, было нельзя из-за риска повреждения полихромных покрытий. С другой стороны, при изготовлении копии из гипса или камнезаменителя раскраска таких материалов в любом случае была бы неадекватна нанесению красочных пигментов на поверхность мрамора. От старого «дедовского» способа, при котором копия вырубается вручную из глыбы мрамора, также пришлось отказаться. Дело в том, что создаваемые таким образом копии нередко значительно отличаются от оригинала, поскольку результат работы во многом зависит от мастерства скульптора. После долгих поисков и сомнений датчане решили заказать изготовление копии в Лазерном Арт-центре Ливерпульского Национального музея. После лазерного сканирования и создания 3D-модели на 5-осевом фрезерном станке из глыбы каррарского мрамора была изготовлена точная копия бюста Калигулы [10]. Как и планировалось, была произведена раскраска этой скульптуры. В 2004–2005 гг. она была представлена на нескольких выставках, экспонировавшихся в Мюнхене, Копенгагене и Риме и посвященных патинированию и раскраске античной скульптуры [11].

Ил. 1. Изготовление копии античной мраморной скульптуры: слева – фрезерование глыбы мрамора на станке с ЧПУ, справа – готовая копия

Аналогичный научный поиск привел к созданию копии статуи Амазонки, обнаруженной при раскопках древнего города Геркулан в Италии, который также как и легендарные Помпеи, был погребен под слоем пепла в результате извержения вулкана Везувий в 79 г. н. э. Как и в случае с Калигулой, на голове этой скульптуры сохранилась оригинальная раскраска. Для моделирования процесса нанесения пигментов краски на поверхность статуи была изготовлена точная копия этого памятника (в данном случае – из синтетического материала) [12].