Цифровое восстановление: как современные технологии помогут сохранить архитектурное наследие?

В чем проблема?

Россияне каждый день разрушают историческое архитектурное наследие Украины. Драмтеатр в Мариуполе был одним из первых, а    после него были десятки других ценных культурных памятников, например 120-летний дом на Жилянской в Киеве, или совсем свежий случай — жилой комплекс в стиле раннего модернизма во Львове, построенный в 1930 году.

Однако сохранить эти здания можно с помощью современного метода 3D моделирования. Как это работает, где уже реализовано и на каком этапе украинские архитекторы — рассказываем в этой статье.

Какое решение?

Мы живем в эпоху технологий, и кажется странным, что до сих пор не все произведения искусства были перенесены в цифровой мир. Впрочем, это вполне реальная перспектива, и отрасль "оцифровки" активно развивается, в том числе — и на международном уровне.

Так, понятие "цифровое наследие" было закреплено 20 лет назад, в 2003 году, во время Генеральной конвенции ЮНЕСКО в "Хартии про сохранение цифрового наследия". Одной из главных задач цифрового архива культурного наследия является его доступность для нынешних и будущих поколений.

Образцом цифрового наследия может быть электронная копия бумажных документов, памятников, картин, 3D модель статуи или даже здания или оригинал, который существует только в цифровом виде. Нас в контексте разговора о восстановлении заинтересовала именно тема создания 3D зданий. 

Еще задолго до российско-украинской войны в Европе поняли, что всегда существуют угрозы уничтожения или повреждения ценного здания, такие как пожар, наводнение или что-либо другое. Например, с помощью технологии скана еще в 2015-м, перед самым известным за последний век пожаром, французы отсканировали знаменитый собор Нотр-Дам. Поэтому во время восстановления архитекторы имели возможность восстановить сложные детали, разрушенные огнем (больше об этом — дальше).

Так, французская компания Iconem уже более 10 лет занимается созданием 3D моделей объектов культурного наследия, находящихся под угрозой уничтожения из-за бомбардировок или военных конфликтов в регионах. Ив Убельман, основатель Iconem, работал в странах, на территориях которых были вооруженные конфликты – в Сирии, Афганистане, Ливане, Армении. Сейчас на онлайн-карте сайта можно увидеть множество объектов, сохраненных в виртуальных хранилищах.

Как это работает?

Технология создания 3D модели подразумевает колоссальную точность. Сначала специалисты печатают маркеры, похожие на QR-код, а затем прикрепляют их обычным двусторонним скотчем на разные места здания. Лазерный сканер измеряет расстояние от точки до точки, обозначенной специальными марками, и выдает нужные координаты.

Сканер позволяет получить детализированную трехмерную модель. Сначала он осуществляет внешнее сканирование в достаточно низком качестве. После этого специалисты выделяют конкретные места на экране, чтобы отсканировать отдельные элементы. Параллельно происходит фотографирование со штативов с правильно выставленным светом, чтобы сделать фото максимально четкими с минимальным влиянием внешних факторов.

Таким образом, оборудование помогает сделать точную модель здания и привязать его к конкретному месту.

Ив Убельман приезжал в прошлом году и в Украину, но не для того, чтобы создать новый проект для своего Iconem, а чтобы поделиться опытом с украинскими архитекторами из Skeiron. Кстати, по словам членов украинской команды, Ив был приятно удивлен опытностью наших специалистов. 

Проект Skeiron создан во Львове и работает с 2016: оцифровывает музейные коллекции, архитектуру и разрабатывает виртуальные туры. Один из самых известных проектов Skeiron — благотворительный проект "Відчуй Україну на дотик", где архитекторы создали 3D-модели семи архитектурных сооружений во Львове, чтобы люди с нарушениями зрения могли представить, как выглядят здания их города. Создавала команда и другие интересные проекты: мобильное приложение "Кишенькове місто", где можно просмотреть 3D-модели архитектурных достопримечательностей, и "Музей у 3D".

Почти с самого начала полномасштабного вторжения, с марта 2022 года, Skeiron начали сканировать архитектурные здания во Львове. Исторический центр города входит в список мирового наследия ЮНЕСКО и его сохранение поставили в приоритет.

В рамках проекта Save Ukrainian Heritage команда уже отсканировала 39 культурных объектов на западе Украины с помощью специального лазера — так, как делает это Iconem, и более 200 объектов благодаря технологии фотограмметрии.

Юрий Преподобный, один из членов команды Skeiron, в интервью изданию Local History в июне этого года рассказал, что один из самых масштабных проектов, над которым они работают сейчас — это Черновицкий университет.

"Если во время сканирования деревянной церкви мы производим около тысячи фотографий и выставляем 20-40 станций сканирования, то Черновицкий университет — это более 20 000 фотографий и более трех тысяч станций сканирования. Размер этих файлов занимает более 2,5 терабайта. Сканирование этой достопримечательности мы делали в течение месяца и с декабря обрабатываем материалы. Параллельно сканируем и другие объекты. Например, Софию Киевскую. Специально для этого австрийская фирма RIEGL, производящая сканеры, передала нам необходимую технику и мы справились со сканированием за неделю", — отметил Юрий.

У Skeiron есть и еще один проект, касающийся сугубо Мариуполя — Save Mariupol Heritage.

"В конце сентября 2022 года к нам обратился Алексей Генералов и предоставил фотографии Мариупольского драматического театра, который был уничтожен во время бомбардировки города. После этого мы запустили краудфандинговую кампанию по сбору фото и видео, чтобы собрать как можно больше материала для создания 3D-модели театра, ближайшей территории и других важных зданий. С помощью технологии фотограммметрии мы собрали тысячи фотографий и создали 3D-модель Мариуполя", — говорится на сайте проекта.

На сайте проекта можно попробовать пройти 3D туром по драмтеатру. Кроме того, команда сейчас в поиске фотографий, которые могли бы служить для создания 3D моделей для других культурных достопримечательностей Мариуполя.

Skeiron — не единственная компания, которая создает 3D модели зданий. Оцифровкой культурного наследия занимается команда Pixelated Realities из Одессы, которая тоже работает и над 3D-моделированием, киевская компания AERO 3D, создающая 3D-модели и продающая их через NFT-технологию, и My Future Heritage из Львова, которая отсканировала большинство скульптур Пинзеля в городе. Все они преследуют цель сохранения культурного наследия в цифровом формате.

Киевский архитектор Сергей Ревенко вместе с партнером веб-дизайнером Никитой Солоповым создают 3D-модели украинских исторических зданий, разрушенных в результате российской вооруженной агрессии. Архитектор основал проект ScanIA и с его помощью пытается показать украинское наследие и ущерб от войны.

Среди отсканированных объектов — разрушенные здания библиотеки и кинотеатра в Чернигове, Вознесенской церкви в Лукашовке на Черниговщине, школы и пожарной части в Харькове, разрушенный мост в Ирпене и центр психологической реабилитации в Бородянке. Также архитектор отсканировал уничтоженное дроном-камикадзе жилое здание в Киеве по улице Жилянской.

Сохранение цифрового культурного наследия — не единственная цель технологии. Ее используют в Институте судебных экспертиз имени Бокариуса. В интервью Суспільному Элла Симакова-Ефремян, заместительница по научной работе директора Института, рассказала, что метод лазерного сканирования используется для оценки и фиксации повреждений зданий, инфраструктуры и т.д. По ее словам, такой метод позволяет зафиксировать малейшие повреждения и трещины, значительно сокращает время экспертам и является очень точным инструментом.

Директора и архитекторы французской компании Art Graphique and Patrimoine (AGP), которая еще в 2015 году сделала детальные цифровые сканы большей части собора Нотр-Дам, зафиксировав архитектурный памятник до вспышки пожара, рассказали изданию Fast Company в апреле этого года, как создавался "старый" и "новый" 3D скан собора, и какую роль это сыграло в строительстве. Обе модели сыграли важную роль в восстановлении собора, который должен открыться уже в следующем году.

Итак, "первая" цифровая модель, на создание которой ушло более года, включала более 12 000 объектов, более 30 000 квадратных метров каменной стены и более 3900 квадратных метров свинцовой крыши и 186 сводов собора.

Изображение 3D модели собора, предоставленное изданию Fast Company

После пожара AGP вместе с другой компанией Autodesk еще раз отсканировали здание, чтобы понять, что изменилось после пожара. Работники на месте снимали точечную 3D-геометрию собора, так же как это сейчас делают украинские специалисты — с помощью лазерного и фотооборудования. Затем другие специалисты превратили данные этого процесса в детальные формы и объекты, вплоть до отдельных строительных камней. Это позволило экспертам увидеть, как здание сдвинулось во время пожара, как оно двигается — что важно для предвидения каких-либо проблем со стабильностью, — и спланировать процесс реконструкции. Весь процесс занял около года.

Теперь архитекторы и инженеры проекта могут использовать 3D модель для чего угодно: от моделирования различных вариантов освещения отстроенного собора до детальной планировки размещения грузовиков, кранов и другого оборудования на маленьком парижском острове, где расположен собор.

Даже когда собор снова откроют, модель все еще может играть немаловажную роль. Компания сейчас обсуждает ее использование для управления некоторыми аспектами комплекса в будущем потенциально используя датчики, которые могли бы точно определить место любых будущих пожаров.

Некоторые украинские музеи с началом полномасштабной войны также начали оцифровывать свои коллекции. Примером может служить Житомирский областной краеведческий музей, экспонаты которого хранятся в цифровом формате с середины марта 2022 года при поддержке ЕС.

"Если мы потеряем полесскую вышивку или писанку, расписанную в Житомирской области, согласитесь, что в европейских музеях мы такого не найдем. Это те самые вещи, которые идентифицируют нас, именно как украинцев", — рассказал директор музея, Роман Насонов.

По его словам, работа по оцифровке очень кропотливая, техники кое-где не хватает, и для полноценной оцифровки коллекции, кроме фототехники, нужны еще и сканеры.

В Украине, а именно в одном из наиболее пострадавших от ракетных ударов городе — Харькове, применяют 3D-сканирование как способ экспертизы разрушенных обстрелами, ракетными ударами и авиабомбардировками домов. Это делает Институт судебных экспертиз имени Бокариуса.

В институте говорят, что любое лицо может обратиться за проведением экспертизы, а цифровая модель может служить доказательством по делу о возмещении ущерба или, как можно понять из примера статей — основой для восстановления.

3D-сканирование разрушенного девятиэтажного дома в среднем занимает примерно два часа, однако создание 3D модели занимает значительно больше времени. Правда, стоит такая процедура недешево — в зависимости от размера дома цена может составить несколько тысяч гривен. Услуги по сканированию зданий предоставляют и другие компании, о которых мы упомянули ранее.

Сканировать или нет — личное решение каждого. Впрочем, сейчас, во время войны, это может быть своего рода страховкой или вложением в будущее восстановление.