Possibilities of 3D Technologies in the Creation of Virtual Reconstructions of Objects of Historical and Cultural Heritage (on the Example of a Virtual Three-Dimensional Reconstruction of the Dining Room Interior in the House of P.S. Stroganov)

В последние десятилетия цифровые гуманитарные науки (Digital Humanities) активно завоевывают место в гуманитарных междисциплинарных исследованиях. Особенно успешно включились в процесс использования компьютерных технологий для решения научных задач филология и история. Если изначально историки использовали измерительные технологии, то в дальнейшем все более актуальным становится обращение к виртуальной реконструкции объектов архитектурного и художественного наследия, пространственной репрезентации и созданию ГИС-приложений в историко-культурных исследованиях. Это связано с быстрым развитием технологий компьютерных визуализаций, расширением технических возможностей и большей доступностью технологий фотограмметрии.

Современные технологии 3D-моделирования позволяют осуществлять реконструкцию и визуализацию объектов историко-культурного наследия с использованием гиперреалистичной аутентичной визуализации, интерактивности и анимации, а также проводить цифровую реставрацию объектов. Этот подход особенно востребован в последние годы при создании новых музеев и экспозиций, реставрации памятников истории и культуры. Его реализация, как правило, проходит в формате междисциплинарных проектов.

Интересным примером таких разработок является междисциплинарный проект, разработанный и реализованный Центром социальных и гуманитарных знаний и Центром юзабилити и смешанной реальности Университета ИТМО, направленный на сохранение, частичную музеефикацию и подготовку к научной реставрации особняка П.С. Строганова (ул. Чайковского, 11/2, ныне корпус факультета технологического менеджмента и инноваций Университета ИТМО). В рамках этого проекта создана виртуальная трехмерная реконструкция интерьера столовой в доме П.С. Строганова.

Особняк графа Павла Сергеевича Строганова и его супруги Анны Дмитриевны (в девичестве Бутурлиной) был построен на Сергиевской улице (ныне ул. Чайковского) придворным зодчим Ипполитом Антоновичем Монигетти в 1857–1859 годах [1, c. 54–56]. В 1878–1882 годах архитектор Максимилиан Егорович Месмахер надстроил левую часть крыла до двух этажей с устройством на втором этаже домовой церкви Спаса Нерукотворного, освященной в 1882 году [2, c. 23].

Дом был построен в стиле эклектики и, несмотря на поздние надстройки, неплохо сохранился. Он является памятником историко-культурного наследия регионального значения и менее известен, чем дворец Строгановых на углу Невского проспекта и набережной реки Мойки. Между тем во второй половине XIX века это был один из примечательных особняков Санкт-Петербурга. Восхищение вызывали не только интерьеры дома. Его хозяин, страстный коллекционер, превратил своё жилище в настоящий музей. В художественном отделе журнала «Пчела» за 1875 год (№ 1–4) известный русский писатель Дмитрий Васильевич Григорович подробно описал дом и коллекцию графа П.С. Строганова [3]. Писатель, как отмечал С.О. Кузнецов, вероятно, создал и своего рода «миф дома» [4, c. 35]. Григорович  писал: «По мере того, как собрание росло, и предметы умножались, приходила мысль об устройстве дома для их помещения, дом строился ввиду расположения в нём купленных вещей,… каждой вещи предназначался заранее уютный угол, каждая стена и окно выводились с целью выгодной установки и освещения» [3, c. 9]. Далее идет скрупулезное описание предметов коллекции и их месторасположения.

О богатстве и изысканности интерьеров дома Павла Сергеевича Строганова можно судить и на основании сохранившихся акварелей художника Жюля Мейблюма, ученика петербургской Академии художеств (собрание Государственного Эрмитажа). Тринадцать акварелей, собранных в альбом, детально воспроизводят интерьеры. Акварели были выполнены в 1863–1865 годах. В это же время интерьеры особняка запечатлел «первый светописец Петербурга» Иван (Джованни) Карлович Бианки [5, c. 721]. Стоит отметить, что композиционно фотоработы Бианки схожи с акварелями Мейблюма.

Богатейший материал по истории дома и коллекции П.С. Строганова был представлен на выставке «Забытый русский меценат», проходившей в Государственном Эрмитаже с 7 июля по 19 октября 2019 года.

Таким образом, визуальные и литературные материалы дают довольно полную картину архитектуры дома, его интерьеров и коллекции П.С. Строганова. По результатам исследовательской работы сотрудников Центра социальных и гуманитарных знаний Университета ИТМО создается база данных для информационного Интернет-ресурса, виртуальной трехмерной реконструкции интерьеров, а также для построения пространственных репрезентаций исторической информации на интерактивных картах. Материал, собранный сотрудниками центра, несомненно, будет востребован для научной реставрации объекта, а также реализации идеи создания музея, который бы объединил прошлое, настоящее и будущее: память о П.С. Строганове, его доме и коллекциях и инновационные технологии, которые разрабатываются в Университете ИТМО.

База данных была использована и при реализации проекта виртуальной трехмерной реконструкции интерьера столовой в доме П.С. Строганова в рамках конкурса студенческих инициатив «ITMO.Future» Университета ИТМО. Дополнительно был проведен сбор визуальных и источниковедческих материалов, анализ музейных коллекций с целью выявления предметов, связанных с домом П.С. Строганова. Под руководством менторов проекта Жирковой Г.П. и Смолина А. . и информационной поддержке Мартыновой Д.О., студенты магистерских программ Воробьев П.В., Иванова Ю.С. и Кузенкова Е.В. выполнили проект и разместили полученные материалы на видеохостинге Youtube [6].

Для создания модели также были выполнены работы по снятию базовых габаритов помещения, оценке внешнего состояния и освещения объекта, выполнена фотограмметрия. С помощью собранных данных был проведен тест создания трехмерного объекта средствами фотограмметрии в программе Agisoft Metashape, а также тестовый экспорт и рендера в 3Ds Max.

При подготовке к построению сцены все уникальные элементы интерьера отсняты на фотокамеру Nikon D3200. Для уменьшения перспективных искажений было выбрано фокусное расстояние в 50 мм, в дальнейшем оно оставалось неизменным на протяжении всей съемки. Каждый элемент был отснят дважды с разного удаления и ракурсов. Это дало возможность построить верную геометрию каждого элемента: за счет контраста света и тени на фотографиях программа смогла определить объем и глубину полученных элементов. Далее из полученных результатов была собрана сцена.

Для визуализации сцены использовался редактор Unity, программное обеспечение которого подходит для настройки освещения с цветофильтрами. Такой подход позволяет добиться большего сходства с изображениями столовой и передать атмосферу ушедшего века. Также была создана камера для захвата равноширинных изображений в разрешении HD с частотой 60 кадров в секунду. Именно на базе таких изображений выстраивается панорамное видео для загрузки в сервисы распространения видео, например, Youtube.

Созданный продукт позволяет представить деятельность по сохранению историко-культурного наследия как инновационную, и придает сохраняемому объекту современную функциональность: образовательную, просветительскую, туристическую и иную.

Модель междисциплинарного взаимодействия в рамках подобного проекта также представляет определенный алгоритм работы с памятниками историко-культурного наследия. Это особенно важно для Санкт-Петербурга, в котором сосредоточено около 10% объектов историко-культурного наследия Российской Федерации. Когда говорят о культурном наследии города, прежде всего, подразумевают всемирно известные памятники (федерального подчинения), забывая, что уникальность историко-культурной среды определяет и широчайший масштаб исторической застройки, в которой в настоящее время ещё сохранились многочисленные памятники истории и культуры регионального подчинения. Многие из этих памятников находятся в плохой сохранности и могут быть утрачены уже в ближайшее время. Репрезентация этих объектов в цифровом поле станет драйвером диалога между прошлым и современным, что приведет к поиску новых механизмов взаимодействия в городском пространстве. Итогом такого сотрудничества могут стать проекты, которые будут работать одновременно и на сохранение объекта историко-культурного наследия и на придание ему новой функциональности, отвечающей современной потребности города.