Исследования в консервации культурного наследия. Выпуск 3

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).