Исследования в консервации культурного наследия. Выпуск 3
Шрифт:
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).
Важно отметить, что путем компьютерной обработки исходных 3D-моделей при изготовлении копий по данной технологии можно изменять их размеры с любым заданным коэффициентом масштабирования. Это весьма существенно, поскольку одним из основных требований при копировании скульптуры является уменьшение размеров копии по сравнению с оригиналом.
Одна из первых работ по копированию скульптуры по такой технологии – это создание копии античного (ок. 40 г. н. э.) мраморного бюста римского императора Калигулы из коллекции датского музея Glyptotek (Копенгаген, Дания). На его поверхности сохранились остатки оригинальных полихромных покрытий, что является большой редкостью. Для исследования технологии, использованной для создания этой раскраски (в т. ч. для моделирования различных способов нанесения пигментов), хранители скульптуры решили изготовить ее копию. Использовать традиционный способ копирования, основанный на создании гипсовой или силиконовой формы, было нельзя из-за риска повреждения полихромных покрытий. С другой стороны, при изготовлении копии из гипса или камнезаменителя раскраска таких материалов в любом случае была бы неадекватна нанесению красочных пигментов на поверхность мрамора. От старого «дедовского» способа, при котором копия вырубается вручную из глыбы мрамора, также пришлось отказаться. Дело в том, что создаваемые таким образом копии нередко значительно отличаются от оригинала, поскольку результат работы во многом зависит от мастерства скульптора. После долгих поисков и сомнений датчане решили заказать изготовление копии в Лазерном Арт-центре Ливерпульского Национального музея. После лазерного сканирования и создания 3D-модели на 5-осевом фрезерном станке из глыбы каррарского мрамора была изготовлена точная копия бюста Калигулы [10]. Как и планировалось, была произведена раскраска этой скульптуры. В 2004–2005 гг. она была представлена на нескольких выставках, экспонировавшихся в Мюнхене, Копенгагене и Риме и посвященных патинированию и раскраске античной скульптуры [11].
Ил. 1. Изготовление копии античной мраморной скульптуры: слева – фрезерование глыбы мрамора на станке с ЧПУ, справа – готовая копия
Аналогичный научный поиск привел к созданию копии статуи Амазонки, обнаруженной при раскопках древнего города Геркулан в Италии, который также как и легендарные Помпеи, был погребен под слоем пепла в результате извержения вулкана Везувий в 79 г. н. э. Как и в случае с Калигулой, на голове этой скульптуры сохранилась оригинальная раскраска. Для моделирования процесса нанесения пигментов краски на поверхность статуи была изготовлена точная копия этого памятника (в данном случае – из синтетического материала) [12].
Другой интересный пример использования лазерной технологии – это копирование античной мраморной скульптуры Йенкинская Венера (Jenkins Venus), которая в истории искусства известна также под двумя другими названиями: Barberini Venus и Weddell Venus. Долгие годы эта скульптура принадлежала владельцу старинного особняка в английском графстве Йоркшир по имени Ричард Комптон. В 2002 г. из-за финансовых затруднений, связанных с необходимостью проведения реставрационных работ в своем доме, Комптон решил продать скульптуру на аукционе Кристи в Лондоне. За небывалую в истории этого аукциона сумму (8 миллионов фунтов стерлингов) ее приобрел крупнейший в мире коллекционер, двоюродный брат эмира Катара Шейх Сауд-аль-Цани. Однако прежний владелец Венеры пожелал изготовить для себя ее копию. Перед отправкой скульптуры в Арабские Эмираты Комптон заказал создание ее лазерной 3D-модели. Позднее с помощью этой модели в Италии на станке с ЧПУ была изготовлена высокоточная копия скульптуры из полиуретана, которая была отправлена в мастерскую известного итальянского скульптора Роберто Педрини. Используя эту копию в качестве модели, Педрини создал по ней еще одну копию, на этот раз из исторического материала – белого каррарского мрамора. В ходе этой работы для придания максимального сходства с оригиналом копия скульптуры была специальным образом патинирована [13].
В последнее время появилась важная область применений лазерного копирования – его все чаще используют в целях сохранения экстерьерной скульптуры [14, 15]. Из-за резко ухудшившейся экологии значительно ускорились процессы разрушения памятников, экспонируемых на открытом воздухе. Кроме того, они нередко подвергаются нападениям вандалов, что приводит к серьезным повреждениям, а иногда и полной утрате. В этой ситуации на повестку дня уже давно встал вопрос о необходимости постепенной замены экстерьерных скульптур на копии с последующим переносом оригиналов в закрытые музейные помещения. Как показывает мировая практика, сегодня это единственная возможность сохранить для потомков творения мастеров прошлого, по крайней мере наиболее ценные из них. Именно по этому пути уже давно пошли в Италии, Греции, Франции и других странах Европы.
При решении данной проблемы лазерная технология имеет существенные преимущества перед традиционными методами копирования. Их главным недостатком является то, что в процессе изготовления копии (на стадии создания формы) оригинальная скульптура подвергается химическому и физико-механическому воздействиям, которые могут нанести значительный урон состоянию сохранности памятника. В результате использования силиконовых герметиков на поверхности белого мрамора зачастую остаются трудноудаляемые следы желто-коричневого цвета и чешуйки самого силикона. Другая серьезная проблема состоит в том, что при снятии готовой формы со скульптуры иногда происходят и механические повреждения – сколы и даже сломы отдельных мелких деталей (кончиков пальцев, завитков волос и т. д.).
Здесь уместно заметить, что вред, который может быть нанесен памятникам в процессе их копирования – очень серьезная проблема. К сожалению, она до сих пор остается без внимания Министерства культуры РФ, тогда как во многих зарубежных странах контактные методы копирования уже давно находятся под запретом. В качестве примера можно привести итальянский опыт. В этой стране с 2005 г. действует строгий закон, который запрещает копирование с использованием любых инвазивных технологий [16].
Таким образом, главное достоинство лазерного копирования как раз и заключается в том, что оно является неинвазивным, так как при его использовании полностью исключается любой контакт с поверхностью памятника. Это особенно актуально при создании копий хрупких и сильно эродированных скульптур. Кроме того, копии изготавливаются из исторического (авторского) материала. Помимо важности исторического аспекта, использование подлинного природного камня дает совершенно иное эстетическое восприятие скульптуры по сравнению с копиями из камнезаменителя.