Почему необходима виртуализация Соловецкого монастыря
Историко-культурный и природный комплекс Соловецких островов – уникальный в своем роде по цельности и полноте сохранившихся в нем культовых исторических объектов. Его формирование происходило на протяжении нескольких веков, а основной период расцвета монастыря пришелся на XVI и XVII века, поэтому группа специалистов Университета ИТМО, занимающихся виртуализацией этого исторического комплекса, решила воссоздать облик монастыря именно этого времени.
«История – это фундамент, который является основой нашего дальнейшего развития. Сейчас актуальной является задача оптимального использования современных технологий мультимедиа и виртуальной реальности для обеспечения доступа к историческим знаниям как специалистам, так и всем интересующимся историей. Для решения этой задачи в настоящее время формируются международные ассоциации и конкретные проекты, решающие проблемы сохранения культурного наследия в цифровой форме. В рамках этой международной деятельности мы с коллегами создаем проекты по сохранению культурного наследия, выигрывая гранты на их реализацию», – рассказывает руководитель проекта по виртуальной реконструкции Соловецкого монастыря Николай Борисов, директор Центра дизайна и мультимедиа Университета ИТМО.
Научные сотрудники музеев, как правило, заинтересованы в том, чтобы создавалась мультимедийная продукция, представляющая их фонды. В Соловецком музее-заповеднике сейчас уже есть целый зал с виртуальным туром и новыми технологиями, позволяющими посетителям на инновационном уровне знакомиться с культурным наследием Соловецкого монастыря.
«Сейчас в Соловецком монастыре ведутся реставрационные работы. Естественно, что реконструируется вид монастыря в конкретный период. В данном случае восстанавливается Соловецкий монастырь XIX века. Для людей, которые занимаются конкретным историко-культурным объектом, очень важно иметь понимание, как выглядел исторический объект на протяжении определенного исторически значимого периода времени. Поэтому у сотрудников Соловецкого музея-заповедника возникла идея смоделировать и визуализировать архитектурный комплекс Соловецкого монастыря в виде аутентичной трехмерной реконструкции таким, как он выглядел в период наивысшего своего расцвета в XVI – XVII веках», – рассказывает Артем Смолин, со-руководитель проекта по Соловецкому монастырю, заведующий кафедрой графических технологий, ведущий инженер Центра дизайна и мультимедиа Университета ИТМО.
Кто работает над созданием проекта
Осилить работу, в которой научно-технологическое начало тесно сплетается с культурологическим, можно лишь с помощью междисциплинарного подхода, который гарантирует целостный взгляд на культурно-исторический объект. Именно поэтому команда, которая сегодня работает над Соловецким монастырем, состоит из представителей гуманитарной сферы (специалисты в области истории, археологии, культурологии и т.д.) и технологов, задача которых – представить исторические данные в цифровой форме. Сильная сторона такого альянса заключается во взаимопроникновении обеих сторон деятельности: технологи на определенное время должны начать мыслить, как археологи, а историкам и культурологам необходимо смотреть на привычные для них вопросы с технической точки зрения.
В Соловецком музее-заповеднике есть целая команда архитекторов и искусствоведов, которые предоставили технологам все необходимые материалы и документы, свидетельствующие о том, как выглядел монастырь в XVI-XVII веках. Именно на основе этих материалов сотрудниками Центра дизайна и мультимедиа и кафедры графических технологий Университета ИТМО ведется кропотливая работа по воссозданию исторического облика всего комплекса Соловецкого монастыря. Результаты реконструкции будут представлены посредством мультимедийной информационной системы, размещенной в свободном доступе в сети Интернет. Всего в работе над проектом задействовано около 20 специалистов с обеих сторон.
Работа по виртуальной реконструкции важных исторических объектов и событий команде Университета ИТМО не в новинку: в 2014 году команда экспертов в содружестве с известными архитекторами и археологами разработала информационный мультимедийный ресурс, посвященный древним крепостям Северо-Запада России. Кроме того, совместно с ректором Петербургской театральной академии Александром Чепуровым была создана театральная реконструкция спектакля «Чайка» начала прошлого века. В процессе работы над виртуальной реконструкцией спектакля была создана 3D-модель сцены Александринского театра, проанализирована сценография спектакля, преподаватель кафедры графических технологий отрисовал персонажей и сценографию спектакля в акварельной технике. На выходе получилась мультимедиа-реконструкция трех актов пьесы, которая подробно представляет весь ход спектакля.
Команды проектов часто формируются не только из специалистов по компьютерным технологиям. Для работы по проектам привлекаются и студенты Университета ИТМО. Так, в проекте по Соловецкому монастырю моделированием храмового комплекса Соловецкого монастыря и келейных построек занимаются аспиранты и магистранты кафедры графических технологий.
Что включает в себя информационно-мультимедийный проект
Основной портал проекта уже работает и сейчас любой желающий может увидеть результаты проделанной работы. На данном этапе реконструированы крепостная система и храмовый комплекс. Основное внимание экспертов теперь направлено в сторону моделирования других построек, которые располагались на территории монастыря: хозяйственные помещения, келейные постройки, внутренние дворы.
«Этот информационно-мультимедийный ресурс будет интересен как профессиональным исследователям истории русской культуры, так и всем, кто интересуется Соловецким монастырем и хочет получить о нем научно-обоснованную историческую справку. Благодаря сотрудничеству с квалифицированной командой Соловецкого музея-заповедника, под руководством которой ведется работа по виртуальной реконструкции комплекса, проекту гарантирована максимальная степень информативности и достоверности», – рассказал Николай Борисов.
Проблема, которую решают общими усилиями и научные сотрудники Соловков, и технологи университета – это аккумуляция достоверных сведений об архитектурном комплексе в одном месте, но в разных форматах.
«О любом историческом объекте сейчас очень много информации в интернете, но обычно она не системна, а часто даже некорректна. Люди ездят на экскурсии, делают фотографии, выкладывают их в Сеть, затем комментируют свои публикации, основываясь на разных источниках или вовсе обходясь без них. В итоге получается, что информация об объекте “размазывается” по интернету и становится вовсе не актуализированной, а зачастую просто некорректной. Возникает желание аккумулировать в одном выверенном ресурсе проверенную информацию, собранную вместе со специалистами по историческому объекту», – рассказывает Артем Смолин.
Информация по истории Соловецкого монастыря представлена на портале не только в виде текстовых материалов, имеется серия небольших документальных фильмов по отдельным памятникам. При этом использована как обычная видеосъемка, так и съемка в формате видео-360. Видеоматериал размещен на портале в медиатеке. «Изюминка» проекта – интерактивная экскурсия в формате 4D (четвертым компонентом является время). Карта состоит из пятнадцати активных «точек присутствия». При нажатии на «точку присутствия» появляется меню, благодаря которому можно ознакомиться с тремя информационными компонентами: виртуальной экскурсией в формате 360 по выбранной части комплекса под руководством профессионального гида, с трехмерной реконструкцией этой же части монастыря на момент XVI-XVII веков и с информацией, касающейся того, как формировалась и изменялся архитектурный ансамбль с XVI века до нашего времени. Интерактивная экскурсия в формате 4D позволяет представить с помощью технологий виртуальной реальности те части строений монастыря, которые не сохранились до настоящего времени, но были реконструированы по архивным данным.
Мультимедийная часть проекта развивается сразу в нескольких направлениях: интерактивная экскурсия в формате 4D, тематические информационные материалы, видео в формате 360, виртуальные экскурсии в виде сферических фотопанорам по интересным местам храмового комплекса, которые не всегда доступны глазу зрителя и документальные фильмы. Кроме того, есть отдельная сорокаминутная экскурсия на Секирную гору, проведенная заместителем директора Соловецкого музея-заповедника Олегом Волковым. Экскурсия была снята в 2015 году и стала одной из первых виртуальных экскурсий в российской музейной деятельности, снятых в формате видео-360. Рассказ директора Соловецкого музея-заповедника иллюстрируется кинохроникой или изображениями, которые встроены прямо в кадры видео-360.
Как решались технологические задачи
Сложнее всего в работе над проектом, по словам Артема Смолина, было координировать работы специалистов двух разных компетенций – технологической и музейной. Перед командой стояло несколько технологических задач. Для начала предстояло решить задачу по визуализации крепостных стен. Довольно часто для подобных задач используют текстуры формата «tiling»: небольшая часть каменной кладки копируется и размножается. Это не требует больших ресурсов, потому что повторяется одно и то же изображение. В данном случае специалисты не могли воспользоваться этим методом.
«Объект очень большой, значительно больше тех, с которыми мы работали прежде. Сами валунные крепостные стены являются уникальным архитектурным объектом. Нам нужно было в точности повторить текстуру этих стен и сделать их трехмерными. В итоге мы решили использовать метод фотограмметрии: то есть мы сделали фотосъемку текстур крепостных стен методом фотограмметрии и разработали алгоритм, как эти текстуры наложить на объект и сделать их объемными. Результаты решения данной технологической задачи сейчас можно посмотреть на портале проекта в галерее визуализаций», – поделился Артем Смолин.
Для части объектов комплекса из имеющихся фотографий были вручную сшиты текстурные карты большого разрешения для использования в качестве текстур на моделях. Чтобы оптимизировать производительность, технологи создали уменьшенные копии текстур (16К, 8К, 4К) для использования их на расстояниях, не требующих слишком большого разрешения. Чтобы сложенные из валунов объекты не выглядели плоско, на основе полученных изображений с помощью специального программного обеспечения были сгенерированы так же карты высот (height map) и карты нормалей (normal map) для наложения на опорные модели, смоделированные по чертежам.
В рамках съемки видео 360 приходилось также решать много технологических задач: находились наиболее оптимальные точки съемки, заранее анализировались погодные условия, чтобы съемка была наиболее качественной и прочее. Съемка объектов осуществлялась на специально разработанную в Университете ИТМО двухлинзовую систему камер для съемки видео 360 с использованием объективов Entaniya Fisheye.
Планы на будущее
Сейчас команде специалистов Университета ИТМО предстоит завершить работу над моделированием оставшейся части объектов архитектурного ансамбля, а также представить их в мультимедийной форме на портале проекта. Однако, помимо этой задачи, уже имеются идеи новых проектов. Соловецкий монастырь славится своей активной выставочной деятельностью. Сейчас сотрудники Соловецкого музея-заповедника готовят новую выставку, посвященную святым и подвижникам Соловецкого монастыря.
«Это комплексный проект, в котором Университет ИТМО мог бы участвовать разными технологиями. Мы планируем разрабатывать мультимедийную часть этой выставки. Но дело еще и в том, что в Соловецком монастыре не сохранились многие исторические предметы, важные для такой выставки в связи с тем, что они были переданы в коллекции Русского музея, Музея истории религии и др. Есть идея сделать для определенного количества знаковых предметов, которые сейчас раскиданы по разным музеям, “оптоклоны”, технология создания которых развита в Университете ИТМО, и представить их в качестве экспонатов выставки. Кроме того, можно поработать в рамках этого проекта и со световым дизайном выставки, решая задачи освещения некоторых исторических и выставочных залов. Специалисты по световому дизайну также работают в Университете ИТМО. Также есть идея применения технологий 3D-печати. На территории монастырской ризницы сейчас имеется деревянная модель Соловецкого монастыря XVII века, однако она не вполне соответствует имеющимся архивным данным. Используя 3D-модель архитектурного комплекса Соловецкого монастыря, созданную в рамках проекта, и метод 3D-печати можно создать новую модель Соловецкого монастыря XVII века. 3D-принтер напечатает детали для новой модели в пластике или другом материале», – поделился Николай Борисов.
