Цифрова відбудова: як сучасні технології допоможуть зберегти архітектурну спадщину?

У чому проблема?

Росіяни щодня руйнують історичну архітектурну спадщину України. Драмтеатр в Маріуполі був одним із перших, а після нього були десятки інших цінних культурних пам'яток, як-от 120-річний будинок на Жилянській у Києві, чи зовсім свіжий випадок — житловий комплекс у стилі раннього модернізму у Львові, побудований у 1930 році.

Проте вберегти ці будівлі можливо за допомогою сучасного методу 3D моделювання. Як це працює, де вже реалізовано та на якому етапі українські архітектори — розповідаємо в цій статті.

Яке рішення?

Ми живемо в епоху технологій, тож здається дивним, що дотепер не всі витвори мистецтва було перенесено у цифровий світ. Втім, це цілком реальна перспектива, і галузь "цифрування" активно розвивається, в тому числі — й на міжнародному рівні.

Так, поняття "цифрова спадщина" було закріплене 20 років тому, у 2003-му, під час Генеральної конвенції ЮНЕСКО в "Хартії про збереження цифрової спадщини". Одним із головних завдань цифрового архіву культурної спадщини є його доступність для нинішніх і майбутніх поколінь.

Зразком цифрової спадщини може бути електронна копія паперових документів, пам'яток, картин, 3D модель статуї або навіть будівлі, чи оригінал, який існує тільки в цифровому виді. Нас у контексті розмови про відбудову зацікавила саме тема створення 3D будівель.

Ще задовго до російсько-української війни в Європі зрозуміли, що завжди існує загроза знищення чи пошкодження цінної будівлі, як-от пожежа, повінь чи будь-що інше. Наприклад, за допомогою технології скану ще у 2015-му, перед найвідомішою за останнє століття пожежею, французи засканували знаменитий собор Нотр-Дам. Тож під час відбудови архітектори мали змогу відновити складні деталі, що були зруйновані вогнем (більше про це — далі).

Так, французька компанія Iconem вже понад 10 років займається створенням 3D моделей об'єктів культурної спадщини, що перебуває під загрозою знищення через бомбардування або військові конфлікти в регіонах. Ів Убельман, засновник Iconem, працював у країнах, на територіях яких були збройні конфлікти — у Сирії, Афганістані, Лівані, Вірменії. Зараз на онлайн-мапі сайту можна побачити безліч об'єктів, зацифрованих та збережених у віртуальних сховищах.

Як це працює?

Технологія створення 3D моделі передбачає колосальну точність. Спершу фахівці видруковують маркери, схожі на QR-код, а потім прикріплюють їх звичайним двостороннім скотчем на різні місця будівлі. Лазерний сканер вимірює відстань від точки до точки, що позначені спеціальними марками, і видає потрібні координати. 

Сканер дає змогу отримати деталізовану тривимірну модель. Спочатку він здійснює навколишнє сканування в досить низькій якості. Після цього фахівці виділяють конкретні місця на екрані, щоб засканувати окремі елементи. Паралельно відбувається фотографування зі штативів із правильно виставленим світлом, щоб зробити фото максимально чіткими з мінімальним впливом зовнішніх факторів.

Таким чином обладнання допомагає зробити точну модель будівлі та прив'язати її до конкретного місця.

Ів Убельман приїхав минулого року і в Україну, але не для того, щоб створити новий проєкт для свого Iconem, а щоб поділитись досвідом з українськими архітекторами із проєкту Skeiron. До речі, за словами членів української команди, Ів був приємно вражений досвідченістю наших фахівців.

Проєкт Skeiron створений у Львові та працює із 2016 року: зацифровує музейні колекції, архітектуру та розробляє віртуальні тури. Один із найвідоміших проєктів Skeiron — благодійний проєкт "Відчуй Україну на дотик", де архітектори створили 3D-моделі семи архітектурних споруд у Львові, аби люди з вадами зору могли уявити, як виглядають будівлі їхнього міста. Створювала команда й інші цікаві проєкти: мобільний застосунок "Кишенькове місто", де можна переглянути 3D-моделі архітектурних пам'яток, і "Музей у 3D".

Майже з самого початку повномасштабного вторгнення, з березня 2022 року, Skeiron почали сканувати архітектурні будівлі у Львові. Історичний центр міста входить до списку світової спадщини ЮНЕСКО, тож його збереження поставили в пріоритет.

В рамках проєкту Save Ukrainian Heritage команда вже засканувала 39 культурних об'єктів на заході України за допомогою спеціального лазера — так, як робить це Iconem, й понад 200 об'єктів завдяки технології фотограмметрії.

Юрій Преподобний, один із членів команди Skeiron, в інтерв'ю виданню Local History у червні цього року розказав, що один із наймасштабніших проєктів, над яким вони працюють зараз — це Чернівецький університет:

"Якщо під час сканування дерев'яної церкви ми робимо близько тисячі фотографій та виставляємо 20-40 станцій сканування, то Чернівецький університет — це понад 20 000 фотографій і понад три тисячі станцій сканування. Розмір цих файлів займає понад 2,5 терабайти. Сканування цієї пам'ятки ми робили впродовж місяця і від грудня опрацьовуємо матеріали. Паралельно скануємо й інші об'єкти. Наприклад, Софію Київську. Спеціально для цього австрійська фірма RIEGL, яка виробляє сканери, передала нам необхідну техніку і ми впоралися зі скануванням за тиждень", — зазначив Юрій.

У Skeiron є й ще один проєкт, який стосується суто Маріуполя — Save Mariupol Heritage.

"В кінці вересня 2022 року до нас звернувся Олексій Генералов та надав фотографії Маріупольського драматичного театру, який був знищений під час бомбардування міста. Після цього ми запустили краудфандингову кампанію для збору фото та відео, щоб зібрати якомога більше матеріалу для створення 3D-моделі театру, найближчої території та інших важливих будівель. За допомогою технології фотограмметрії ми зібрали тисячі фотографій та створили 3D-модель Маріуполя", — йдеться на сайті проєкту. 

На сайті проєкту можна спробувати пройти 3D туром по драмтеатру. Крім того, команда наразі в пошуку фотографій, які могла б слугувати для створення 3D моделей для інших культурних пам'яток Маріуполя.

Skeiron — не єдина компанія, яка створює 3D моделі будівель. Зацифруванням культурної спадщини займається команда Pixelated Realities з Одеси, яка теж працює і над 3D-моделюванням, київська компанія AERO 3D, яка створює 3D-моделі та продає їх через NFT-технологію, та My Future Heritage зі Львова, яка засканувала більшість скульптур Пінзеля в місті. Всі вони мають на меті збереження культурної спадщини у цифровому форматі.

Київський архітектор Сергій Ревенко разом із партнером вебдизайнером Микитою Солоповим створюють 3D-моделі українських історичних будівель, які були зруйновані внаслідок російської збройної агресії. Архітектор заснував проєкт ScanIA і через нього намагається показати українську спадщину та збитки війни.

Серед засканованих об'єктів — зруйновані будівлі бібліотеки та кінотеатру в Чернігові, Вознесенської церкви у Лукашівці на Чернігівщині, школи та пожежної частини в Харкові, зруйнований міст в Ірпені та центр психологічної реабілітації в Бородянці. Також архітектор засканував знищену дроном-камікадзе житлову будівлю у Києві на вулиці Жилянській.

Збереження цифрової культурної спадщини — не єдина мета технології. Її використовують в Інституті судових експертиз імені Бокаріуса. В інтерв'ю Суспільному Елла Сімакова-Єфремян, заступниця з наукової роботи директора Інституту, розповіла, що метод лазерного сканування використовується для оцінки та фіксації пошкоджень будівель, інфраструктури тощо. За її словами, такий метод дозволяє зафіксувати найменші пошкодження та тріщини, значно скорочує час експертам та є дуже й дуже точним інструментом.

Директори та архітектори французької компанії Art Graphique and Patrimoine (AGP), яка ще у 2015 році зробила детальні цифрові скани більшої частини собору Нотр-Дам, зафіксувавши архітектурну пам'ятку до спалаху пожежі, розповіли виданню Fast Company у квітні цього року, як створювався "старий" та "новий" 3D скан собору, та яку роль це зіграло у будівництві. Обидві моделі зіграли важливу роль у відбудові собору, який має знов відкритись уже наступного року.

Отже, "перша" цифрова модель, на створення якої пішло понад рік, включала понад 12 000 об'єктів, понад 30 000 квадратних метрів кам'яної стіни та понад 3900 квадратних метрів свинцевого даху і 186 склепінь собору.

Після пожежі AGP разом з іншою компанією Autodesk ще раз засканували будівлю, аби зрозуміти, що змінилося внаслідок пожежі. Працівники на місці знімали точкову 3D-геометрію собору, так само як це зараз роблять українські фахівці — за допомогою лазерного та фотообладнання. Потім інші перетворили дані цього процесу на детальні форми та об'єкти, аж до окремих будівельних каменів. Це дозволило експертам побачити, як будівля зсунулася під час пожежі, як вона рухається — що важливо для передбачення будь-яких проблем зі стабільністю, — і спланувати процес реконструкції. Весь процес зайняв близько року.

Тепер архітектори та інженери проєкту можуть використовувати 3D-модель для чого завгодно: від моделювання різних варіантів освітлення відбудованого собору до детального планування розміщення вантажівок, кранів та іншого обладнання на маленькому паризькому острові, де розташований собор.

Навіть коли собор знову відкриють, модель все ще може відігравати важливу роль. Компанія зараз обговорює її використання для керування деякими аспектами комплексу в майбутньому, потенційно використовуючи датчики, які могли б точно визначити місце будь-яких майбутніх пожеж.

Деякі українські музеї з початком повномасштабної війни також почали зацифровувати свої колекції. Прикладом може слугувати Житомирський обласний краєзнавчий музей, експонати якого зберігають у цифровому форматі із середини березня 2022 року, за підтримки ЄС. 

"Якщо ми втратимо поліську вишивку чи писанку, розписану на Житомирщині, погодьтеся, що в європейських музеях ми такого не знайдемо. Це ті самі речі, які ідентифікують нас, саме як українців", — розповів директор музею, Роман Насонов.

За його словами, робота з зацифрування — дуже кропітка, техніки подекуди не вистачає, і для повноцінного зацифрування колекції, окрім фототехніки, потрібні ще й сканери.

В Україні, а саме в одному з найбільш постраждалих від ракетних ударів місті — Харкові — застосовують 3D-сканування як спосіб експертизи зруйнованих обстрілами, ракетними ударами й авіабомбардуваннями будинків. Це робить Інститут судових експертиз імені Бокаріуса. 

В інституті кажуть, що будь-яка особа може звернутись за проведенням експертизи, а цифрова модель може слугувати доказом у справі про відшкодування збитків, або ж, як можна зрозуміти із прикладу статей — основою для відбудови. 

3D-сканування зруйнованого дев'ятиповерхового будинку в середньому займає приблизно дві години, проте створення 3D моделі займає значно більше часу. Правда, коштує така процедура недешево — в залежності від розміру будинку, ціна може скласти декілька тисяч гривень. Послуги зі сканування будівель надають й інші компанії, про які ми згадали раніше. 

Сканувати чи ні — особисте рішення кожного. А втім, зараз, у часи війни, це може бути свого роду страховкою чи вкладенням у майбутню відбудову.