Информационные технологии в реставрации, консервации

и хранении предметов искусства

Котова Н.В.,преподаватель информатики ГБОУ СПО «Новгородский областной колледж искусств им. С.В. Рахманинова»

В настоящее время информационные технологии проникли практически во все сферы деятельности человека. Реставрация также не стала исключением.

Использовать компьютер как инструмент, облегчающий рутинные процессы в области реставрации, музейного хранения памятников культуры и искусства – эта задача отвечает современным требованиям сокращения сроков и стоимости реставрации, накопления информации в ходе работ и ее повторного использования

Некоторые направления использования информационных технологий в реставрации, консервации

и хранении предметов искусства

• Виртуальная реконструкция

• Реставрация живописи

• 3D-сканирование

• Оцифровка произведений искусства

Виртуальная реконструкция

Виртуальная трехмерная реконструкция – это технология

визуализации, применяющаяся при воссоздании отдельных предметов

искусства и памятников архитектуры (утраченных либо частично

разрушенных объектов).

Возможности современных компьютерных программ позволяют создавать как трехмерные модели отдельных сооружений, так и ансамбли целиком. Создание трехмерной модели архитектурного памятника опирается на собранный исторический материал.

Достоверность воссозданного образа архитектуры находится в прямой зависимости от работы исследователя памятника, т.к. зависит не только от традиционных знаний, но владения компьютером.

Соединение традиционных знаний с возможностями компьютерных технологий в искусстве реставрации дает возможность осуществления «виртуальных» проектов, которые не могут быть воплощены в реальности.

Работая в компьютерных программах, специалисты реставрации получают огромную возможность создания «электронного» архива, содержащего в себе и элементы убранства интерьера, и участки экстерьера определенного стиля, что дает возможность широко использовать полученные материалы при реставрации и реконструкции памятников.

Это и демонстрирует проект виртуальной реконструкции «План Рима». Он открывает не только возможность воссоздания макета Биго («План Рима» - это гипсовый макет площадью около 70 m. (11m / 6m), выполненный в масштабе 1/400. Макет изображает три пятых части античного Рима в эпоху Константина I, в начале IV в. н.э. Макет был создан архитектором Полем Биго (1870-1942)), но и разные этапы урбанизации Рима.

Проект виртуальной реконструкции античного Рима реализуется многопрофильным коллективом «План Рима», в котором работают специалисты центра исследования и изучения античности и центра гуманитарных исследований университета Кана.

Римская улица с торговыми лавками

Храм Веспасиана, построенного Титом

Базилика Юлии на римском Форуме

Также с использованием технологии трехмерного моделирования были воссозданы:

древнеиндийский дворцовый комплекс Фатепур-Сикри

шедевр древнеримской архитектуры форум Траяна

Колизей Базилика Сан-Франческо в Ассизи

Гробница Нефертити

Интересным проектом, является портал Vizerra, созданный компанией 3DreamTeam. Здесь воссоздаются памятники архитектуры, находящиеся в списке Всемирного наследия ЮНЕСКО.

На данный момент можно совершить виртуальный визит в перуанский город Мачу-Пикчу; храм Ангкор Ват, расположенный в камбоджийской провинции Сием-Реап; мавзолей Тадж-Махал; армянский монастырь Татев и т.д.

Фрагменты виртуальной трехмерной реконструкции, представленной на портале

Тадж-Махал

Татев

В 2008 компания IBM представила результат трехлетней работы по созданию 3D-реконструкции знаменитого Запретного города (Китай) – самого обширного дворцового комплекса в мире, площадь которого составляет 720 тыс. кв. м.

Этот проект является первым в своем роде трехмерным интерактивным виртуальным миром с полным эффектом погружения.

Посетителям виртуального Запретного города предлагаются on-line тематические экскурсии, посвященные главным историческим событиям и легендам из жизни реального Запретного города.

Фрагмент виртуальной трехмерной реконструкции Запретного города

В рамках проекта «Виртуальная трехмерная реконструкция Старой Ладоги – комплекса археологических памятников» сотрудниками музея-заповедника «Старая Ладога» и преподавателями СПбГУ выполнена 3D-реконструкция и визуализация объектов, найденных в ходе археологических исследований уникального памятника истории и археологии Северо-запада России Старая Ладога

3D-реконструкция деревянной постройки

3D-реконструкция археологических объектов, найденных на Старой Ладоге:

наконечник стрелы шлем

В 2005-06 гг. была разработана виртуальная трехмерная реконструкция крепости Илурат (I – III вв. н.э.) – наиболее яркого и значительного памятника боспорской фортификации, расположенного в 17 км к юго-западу от Пантикапея.

Виртуальная реконструкция включает 3D-моделирование типичных жилых комплексов и археологических артефактов, а также отдельных предметов мебели, посуды, одежды, украшений, вооружения для размещения их в интерьере моделируемых объектов с использованием интерактивного сценария.

Вид крепости Илурат Модель крепостной башни

Архивные и музейные источники послужили материалом для исторической реконструкции точной модели фортификационной крепости г. Тамбов XVII в., а затем и трехмерной модели Тамбова конца XVIII – начала XIX вв. общей площадью 6 кв. км.

Благодаря расположенным на виртуальной местности Hot Spots («горячим точкам») в этом проекте пользователь имеет возможность познакомиться со справочными материалами, посвященными истории застройки города и его отдельных зданий, что существенно расширяет образовательные возможности виртуальной реконструкции.

В рамках федерального проекта «Актуализация историко-культурного наследия» создается виртуальная трехмерная реконструкция комплекса православных храмов г. Енисейск – старейшего города Средней Сибири.

На основе сохранившихся архивных и музейных материалов, имеющейся проектной документации в 2009 г. воссозданы 4 культовых сооружения: Спасский мужской монастырь, Троицкая церковь, Богоявленский и Успенский соборы.

Виртуальная трехмерная реконструкцияБогоявленского собора (г. Енисейск)

Современное состояние (фотография)

восстановленная часть собора (3D-модель)

Реставрация живописи

Современные компьютерные технологии в последнее время стали часто использоваться при изучении памятников живописи и при их реставрации.

Например, известен метод воссоздания фресок по рисунку, он применяется в Италии при восстановлении фресок Андреа Мантенья капеллы Оветари церкви Эремитани в Падуе, разбитых вдребезги в результате бомбардировок американской авиации 11 августа 1944 года.

Метод, разработанный в университете г. Падуи отделением физики имени Галилео Галилея, предполагает использование компьютерной технологии для ориентации крупного фрагмента с отчетливой частью рисунка, относительно полноцветной копии восстанавливаемой фрески.

На сегодня локализованы 789 фрагментов из первой сцены "Святой Джакомо перед Ероде" и 437 из второй сцены "Поход к страданию Святого Джакомо".

Этот результат сопоставим с реставрацией фресок в Капелле Оветари, выполненной с 1947 году традиционной техникой.

Восстановление фресок капеллы Оветари

В период Второй мировой войны были разрушены или пострадали многие выдающиеся памятники древнерусской культуры.

Один из крупнейших ее центров — Новгород — понес тогда невосполнимые потери. В окрестностях Новгорода, где проходила линия фронта, война оставила руины знаменитых храмов с монументальной живописью — церквей Спаса на Нередице, Благовещения на Городище, Спаса на Ковалеве, Успения на Волотовом поле, Архангела Михаила Сковородского монастыря.

Основная работа по реставрации живописи на фрагментах заключается в поиске стыкующихся между собой фрагментов. До недавнего времени процесс подбора пар фрагментов производился вручную.

Так, реставраторы под руководством А. П. Грекова за период с 1964 по 2004 г. подобрали вручную 102 композиции из фрагментов фресок XV в., вынутых из завала церкви Спаса Преображения на Ковалёво.

Церковь Спаса Преображения на Ковалёво

Помимо колоссальных временных затрат, недостатком метода ручной подборки является то, что фрагменты постоянно подвергаются механическому воздействию. Каждая попытка состыковать два фрагмента путем прикладывания одного фрагмента к другому ведет к постепенному «затиранию» изломанных боковых граней штукатурного основания.

Возможность компьютеров в обработке и хранении больших объемов информации об изображениях позволили использовать для стыковки фрагментов не только информацию о контуре фрагментов, но и о распределении цвета по поверхности, векторе мазка (если он имеется), а также результаты проведенных расчетов по стыку фрагментов.

В июне 2001 г. было подписано Соглашение об оказании безвозмездной помощи в восстановлении церкви Успения на Волотовом поле.

Появилась реальная возможность не только извлечь фрески из руин, но и собрать разрозненные фрагменты живописи в композиции.

Последнее невероятно осложняется наличием огромного количества фрагментов — 1 710 370, большая часть из которых мелкие (1-2 кв. см) (Штукатурное основание волотовских фресок очень тонкое (1-2 мм), поэтому живопись разбилась на множество мелких фрагментов).

Компьютерная технология, разработанная для работы с фресками церкви Успения на Волотовском поле, позволяет выделить из массы небольших фрагментов (средний размер штукатурки с живописью Успенской церкви от 1 до 6 см2) те пары, которые вероятнее всего могут стыковаться друг с другом, при этом хранение изображений в электронном виде позволяет стыковать фрагменты бесконтактно, не разрушая изломы боковых граней.

На сегодняшний день в мастерской художников-реставраторов Научно-реставрационной мастерской «Фреска» в работе находятся более 30 композиций Успенской церкви. Наиболее полно подобрана живопись предапсидной арки

Живопись 1363 г. церкви Успения на Волотовом поле.

Захария, северный склон предапсидной арки.

В Ассизи во время землетрясения 26 сентября 1997 г. были разрушены фрески базилики святого Франциска. Практически сразу были начаты восстановительные работы. Каждый из 80 тыс. фрагментов живописи, извлеченных из завала, был отснят цифровой фотокамерой.

С помощью специальной компьютерной программы изображение фрагментов фресок совмещалось с фотографией памятника до его реставрации на экране компьютера (незадолго до разрушения сводов базилики была сделана крупноформатная цветная фотосъемка фресок), затем реставраторы по номерам раскладывали найденные фрагменты

Фреска базилики святого Франциска в Ассизи

после землетрясения, в процессе реставрации

3D-сканирование

В последние годы технология 3D-сканирования находит все более широкое применение при решении самых различных задач в области сохранения культурного наследия.

В основе данной технологии лежит бесконтактное определение координат отдельных точек поверхности исходного объекта с помощью высокоточных лазерных дальномеров. В результате сканеры позволяют получить трехмерную электронную модель объекта («виртуальную копию»), которая несет в себе информацию о его размерах и геометрической форме.

Полученные таким образом цифровые данные в виде компьютерного файла загружаются в микропроцессор станка с ЧПУ. По команде оператора станок-робот начинает постепенно фрезеровать глыбу камня, в результате чего на свет появляется высокоточная копия исходного объекта.

В 2009-2010 гг. организация «Ресстрой» в содружестве с итальянскими партнерами выполнила работу по копированию мраморного бюста «Примавера» из коллекции Государственного музея-заповедника «Царское Село».

Создание копии этой скульптуры проходило в два этапа:

- 3D сканирование «Примаверы» в Санкт-Петербурге и передача 3D модели в Италию, где из глыбы белого каррарского мрамора на станке с ЧПУ была изготовлена точная копия этого памятника.

- окончательная доводка копии в Санкт-Петербурге в реставрационной мастерской «Ресстроя».

Весной 2010 г. оригинал «Примаверы» переехал в закрытое помещение и уступил свое место на открытом воздухе копии.

Мраморный бюст «Примавера»: слева — фото оригинала

в центре — его 3D-модель справа — фото копии

3D-сканирование может быть использовано не только для изготовления копий, но и для воссоздания сильноповрежденных и даже утраченных памятников.

Полученная с помощью 3D сканирования электронная модель памятника может быть доработана методами компьютерной графики. Используя старинные фотографии и рисунки скульптуры или изображения близких ей аналогов, можно получить компьютерную реконструкцию, т.е. 3D модель, в которой будут восполнены все имеющиеся утраты или дефекты.

Следующий этап работы - создание физической модели («материальной копии») реконструируемого памятника из промежуточного материала (или требуемого материала, но в уменьшенном масштабе -для экономии средств). Цель создания такой модели состоит в визуальной проверке правильности компьютерной реконструкции.

При изготовлении физической модели из промежуточного синтетического материала могут быть использованы методы так называемого быстрого прототипирования, например, специальные устройства - 3D-принтеры или установки лазерной стереолитографиии. После проверки правильности промежуточной копии и последующей доработки компьютерной модели можно приступать к завершающей стадии работы, когда на станке с ЧПУ реконструируемый памятник создается в виде единой композиции из исторического материала (натурального камня).

В результате в неприкосновенном виде сохраняется (музеефицируется) дошедший до нашего времени оригинал, а посетили музеев и парков получают возможность любоваться целостным реконструированным обликом памятника, который не имеет утрат и иных дефектов.

Виртуальная трехмерная реконструкция фарфоровой вазы «Сплетницы» из экспозиции Государственного Эрмитажа

оригинал фарфоровой вазы 3D-модель

Фарфоровая скульптура Офелии

3D-модель с восстановленными элементами

Таким образом, лазерное сканирование и 3D-моделирование при создании копий предметов искусства даёт следующие преимущества по сравнению с традиционными методами:

- высочайшая точность и достоверность результатов измерений;

- отсутствие контакта с объектом сканирования; - существенное сокращение времени на создание прототипа; - возможность многократного создания прототипа в любом

масштабе; - создание сечений и форм для любой детали модели; - виртуальная реставрация и воссоздание произведений

искусства; - возможность сличения оригинала, вернувшегося после

экспозиции вне стен музея, с математической моделью, хранящейся в базе данных музея;

- замена скульптур и монументов, находящихся на открытом воздухе и подверженных вредному влиянию внешних факторов;

- использование 3D-моделей для компьютерной анимации.

Оцифровка произведений искусства

Оцифровка предметов искусства используются в следующих случаях:

- для решения учетных задач и в целях предотвращения подмен при их перемещении (выставки, реставрация вне музея и т.д.);

- при оформлении документов на их перемещение и при создании картотек;

- для размещения в буклетах, каталогах выставок и т.д.;

- для размещения на своих сайтах, виртуальных интернет-представлениях;

- для внесения в Госкаталог РФ.

Оцифровку можно производить цифровыми камерами, сканерами, специальной техникой для 3D-сканирования

Объектами оцифровки с помощью сканера могут быть слайды, фотопленки, негативы, фотографии, иконы, гравюры, картины, рукописи и т.д.

При помощи цифровых камер может быть выполнена:

- микросъемка фрагментов музейных предметов с использованием бинокулярного микроскопа. Т.о. появляется возможность фиксировать цифровой камерой красочные слои живописи, обеспечивать документирование этапов реставрации.

-съемка в инфракрасном диапазоне - помогает при реставрации, экспертизе. Получаемое при этом изображение позволяет определять за счет отличий в химическом составе красителей разных красочных слоев под верхним (видимым) красочным слоем более ранний рисунок, возможно, авторский

- съемка в ультрафиолетовом диапазоне - позволяет выявить за счет эффекта люминесценции различные вставки или записи участков поверхности красочного слоя

Пример протокольной фиксации состояния сохранности живописи 1497 года из иконостаса Успенского собора Кирилло-Белозерского музея. Цифровое фото. Макросъемка. Фрагмент иконы «Оплакивание»

Цифровое фото. Макросъемка в инфракрасных лучах. Выявление состояния сохранности красочного слоя

Информационные технологии, разрабатываемые и успешно применяемые на практике уже более 20 лет, помогают музеям, библиотекам, архивам России сохранять культурное наследие страны, вести просветительскую, научную и образовательную работу среди населения.

Наиболее масштабным проектами по размерам оцифровки исторических документов являются:

- объединенная база данных (ОБД) «Мемориал». На сегодняшний день ее объем насчитывает порядка 35 миллионов записей и более 20 миллионов страниц документов. База данных постоянно пополняется новыми материалами из региональных архивов, а так же материалами из архивов европейских стран.

- проект «Русская классика», в рамках которого оцифруются и переводятся в электронный вид книги XIX-XX веков из фондов Российской государственной и Российской национальной библиотек.

- оцифровка изображений шедевров из собрания Государственного музея изобразительных искусств имени А. С. Пушкина. В электронный вид уже переведено более 1,2 тысяч картин: японская графика XVI–XX веков, британская и российская гравюра XVIII–XIX веков.

- масштабную работу по оцифровке своих фондов проводит Государственный музей истории Санкт-Петербурга и Государственный музей «Эрмитаж», считающийся лидером в России в области использования «музейных» цифровых технологий для взаимодействии с посетителями.

- Государственный Русский музей планирует использование современных средств коммуникаций и новейших цифровых технологий для создания сети виртуальных музеев.

Лист №29 из альбома «Новая коллекция сорока двух видов Санкт-Петербурга и окрестностей онаго срисованных с натуры

разными художниками с планом города разделенным на четвероугольники для удобного оных означения. К употреблению

иностранцев» (СПб., 1826)

Российская гравюра XVIII–XIX веков из собрания Государственного музея изобразительных искусств имени А. С. Пушкина

Алексеев ФедорАЛЕКСАНДР I НА

ДВОРЦОВОЙ НАБЕРЕЖНОЙ1820-е

По оригиналу А.О.Орловского - Иглесона

Портрет Горацио Нельсона, 1798Автор оригинала Л.Ф. Абботт

Сэр Лоуренс. У фонтана, 1897По собственной композиции

Офорт на стали, лак

Британская гравюра XVIII–XIX веков из собрания Государственного музея изобразительных искусств имени А. С. Пушкина

УТАГАВА Тоёкуни I1769 - 1825

Десятый месяц

Японская графика XVI–XX веков из собрания Государственного музея изобразительных искусств имени А. С. Пушкина

Выводы

Информационные технологии позволяют сохранить то, что осталось

и одновременно реконструировать утерянное.

Полученные результаты подтверждают пользу и несомненную перспективность применения компьютера на всем пространстве музейной

деятельности.

Источники• http://www.museum.ru/N14688• http://art-con.ru/node/477• http://www.art-con.ru/node/5007• http://oldladoga.nw.ru/• http://vizerra.com/• http://ilurat.nw.ru/• PromGeo.com/services/art • http://www.goscan3d.com/ru/oblasti-

primeneniya/sohranenie-naslediya• http://russianprints.ru/• http://britishprints.ru/• http://japaneseprints.ru/intro/