Междисциплинарное взаимодействие в процессе виртуальной реконструкции объектов монастырского комплекса

ВЕСТНИК ПЕРМСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

2011 История Выпуск 2

УДК 004.94+711.168

МЕЖДИСЦИПЛИНАРНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ В ПРОЦЕССЕ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕКОНСТРУКЦИИ ОБЪЕКТОВ МОНАСТЫРСКОГО КОМПЛЕКСА

Д. И. Жеребятьев

Рассматриваются междисциплинарное взаимодействие исследователей, а также методы, технологии, используемые для виртуальной реконструкции монастырского комплекса женского монастыря «Всех скорбящих радости» конца XIX - начала ХХ в.

Ключевые слова: монастырь «Всех скорбящих Радости», монастырская застройка, виртуальные онлайн-реконструкции, базы данных.

Современное состояние методологии и технологии исторического исследования характеризуется, в частности, расширением методики моделирования исторических процессов и появлением визуального (3D) моделирования объектов прошлого.

Начиная с 1990-х гг. развитие информационных технологий открыло перед историками новую страницу в важном деле сохранения историко-культурного наследия. Технологии трехмерного моделирования в междисциплинарной научной среде нашли активное применение для решения различного рода исследовательских задач: восстановления внешнего облика, анализа и синтеза исторических источников, проверки научных гипотез конструктивных и функциональных особенностей строений с использованием расчетного модуля CAD программ и т.д.

Постановка подобных задач для исследовательского коллектива, выработка методики виртуальной реконструкции, анализ разнородной источниковой базы данных, включая материалы экономического и социального характера, работа с техническими параметрами объектов и геодезическими картами ландшафта предполагают участие специалистов из разных областей: историков, археологов, искусствоведов, архитекторов, геологов, программистов, дизайнеров и др. Чаще всего собрать такой междисциплинарный коллектив очень затруднительно по ряду причин, и тогда историк должен сочетать в себе несколько профессиональных качеств: знания истории архитектуры и информационных технологий.

Известно несколько примеров таких междисциплинарных отечественных исследований, проведенных лабораторией социальной истории Тамбовского государственного университета им. Г. Р. Державина [Кончаков, Жеребятьев, 2010, с. 218-237], кафедрой информационных технологий в креативных и культурных индустриях Гуманитарного института Сибирского федерального университета [Смолин, Румянцев, 2010, с. 175-196] и Институтом истории материальной культуры РАН, факультетом филологии и искусств Санкт-Петербургского государственного университета [Логдачева, Швембергер, URL]. Мы рассмотрим такое междисциплинарное взаимодействие в ходе реконструкции монастырского комплекса «Всех скорбящих Радости», относящегося к середине XIX - первой трети XX в.

Одной из задач нашего исследования является восстановление облика монастырского комплекса с помощью технологий трехмерного моделирования на нескольких временных срезах, характеризующих основные этапы его эволюции. Особое внимание уделено восстановлению инфраструктуры монастыря 1909 г., когда комплекс сохранял единый архитектурный стиль. Территориальные рамки исследования определены границей усадьбы Голицыных, начиная с 1890 г. - монастыря «Всех скорбящих Радости» (с севера - ул. Сущевский Вал, с юга - Вадковский пер., с запада - ул. Новослободская, с востока - ул. Тихвинская).

Основой виртуальной реконструкции монастырского комплекса служат материалы архивного фонда Московской духовной консистории1, Оценочного отделения Московского городского общественного управления (Московской городской управы)2, Строительного отделения Московского губернского правления3, монастыря «Всех скорбящих Радости»4, Троице-Сергиевой Лавры5, Московского губернского совета рабочих, крестьянских и красноармейских депутатов6, Московского областного совета народных депутатов и его исполнительного комитета7.

В ходе работы нами ставилась задача восстановить план застройки территории монастыря в

© Д. И. Жеребятьев, 2011

1909 г., включающий более чем 40 строений, на основании имеющихся планов, относящихся к разным временным периодам, и материалов других источников, в частности, описи строений монастыря 1914 г.8

Процесс виртуальной реконструкции условно был поделен на следующие этапы:

1) составление плана территории монастыря в 1909 г. в графическом редакторе Adobe Photoshop CS3;

2) создание модели ландшафта;

3) создание моделей монастырских строений в 3D World Studio и размещение в библиотеке Unity3D;

4) размещение трехмерных моделей на 3D-сцене программы Unity3D;

5) создание интерфейса. Построение аналога геоинформационной системы на базе трехмерной html страницы. Привязка источниковой базы к трехмерным моделям;

6) публикация виртуальной реконструкции вместе с источниковой базой в Интернете.

Для виртуальной реконструкции обязательно наличие топографической или спутниковой карты, на которую спроецированы реконструируемые строения. Это позволяет исследователю задать правильный масштаб виртуальной реконструкции. Реконструкция облика застройки монастыря была осложнена недостатками источниковой базой, среди основных стоит отметить отсутствие полных планов застройки территории монастыря с 1894 г. до 1912 г., наличие ряда неполных планов монастырской застройки данного периода, отличающихся включением отдельных фрагментов монастырской застройки с рядом ошибок, пропусками строений и частичным отсутствием легенды плана и т.д. Реконструкция застройки территория монастыря в 1909 г. потребовала привлечения большого комплекса описательных источников (донесений, актов, прошений, отчетов, описей строений, писем, воспоминаний и т.д.), позволившего посредством сопоставления с отдельными частями планов монастыря сформировать единый образ монастырской застройки на 1909 г.

Для составления плана временного среза реконструкции нами была взята спутниковая карта Google Map [Google Карты России, URL] в границах улиц: Новослободской, Вадковского переулка, Тихвинской, Сущевского вала, на которую, с помощью графического редактора Adobe Photoshop CS3 были спроецированы строения Скорбященского монастыря 1909 г. в соответствии с информацией архивных источников.

Первоначально со спутниковой картой благодаря наличию контрольных точек - сохранившихся строений монастыря «Всех Скорбящих Радости» - были сопоставлены и приведены в единый масштаб планы 1852-1853, 1890, 1893, 1912 и 1914 г., после чего, исходя из данных, указанных в источниках (например, место размещения, форма, размер), производилось построение и размещение контуров зданий.

Имея данные чертежей построек, информацию о площади, указанную в описи строений монастыря 1914 г., и данные планов (пространственную информацию расположения), нанести конкретную постройку в нужном масштабе не составляло труда. К сожалению, такая подробная информация сохранилась не обо всех строениях. В результате синтеза планов и спутниковых карт был получен план территории монастыря 1909 г., который лег в основу модели ландшафта и стал главной отправной точкой масштаба виртуальной реконструкции (см. рис. 1).

Следующим этапом виртуальной реконструкции стало воссоздание ландшафта территории монастыря. В программную среду из библиотеки компонентов был перенесен план территории монастыря 1909 г., нанесенный в качестве текстуры на трехмерную поверхность модели в программе 3D World Studio.

Реконструкция ландшафта предполагала следующие этапы работы: моделирование карты высот, восстановление распространения растительного покрова (травы, кустарников, деревьев и другой растительности) в монастырском парке и огороде, а также размещение в трехмерной сцене Васильевского пруда, атмосферы и т.д. Колебание уровня высоты в районе Сущевской части г. Москвы, где располагался монастырь, не превышает +/- 1 м, что позволило нам пренебречь поиском геодезического плана местности. Модель ландшафта строилась исследователем с использованием компонента ландшафтного генератора условно-бесплатной программы «трехмерного движка» Unity3D, предназначенного для построения виртуальных интерактивных реконструкций.

После окончания процесса восстановления поверхности ландшафта, исходя из данных архивных источников, в том числе фотографий территории монастыря начала XX в., в модели был

представлен почвенный и растительный покров. База почвенного и растительного покрова была сформирована фотореалистичными текстурами разного рода почв и фотографиями растений, обработанных в программе Adobe Photoshop CS3. Фотографии территории монастыря, относящиеся к началу XX в., стали одним из основных источников, позволившим восстановить облик улиц Сущевской части г. Москвы, ограничивающих по периметру территорию монастырского комплекса.

Монастырский комплекс был поделен на следующие части: храмовые строения, монашеские кельи и комплекс обслуживающих строений (кухня, прачечная, трапезная), усадьба княжны А. Голицыной, скотный двор, парк, монастырский огород и кладбище. Лучше всего сохранилась графическая источниковая база, касающаяся храмовых строений, монашеских келий, усадьбы и хозяйственных построек.

Первоначально в программе трехмерного моделирования 3D World Studio и Autodesk 3d Max были построены и в последующем адаптированы для интеграции в библиотеку трехмерного движка модели храмовых строений (храмы Всемилостивого Спаса, Трех Святителей, архангела Рафаила, Тихвинской Божьей Матери, каменная часовня-памятник - усыпальница А. А. Смирновой) и монашеских келий. После создания трехмерных моделей объекты были переведены из формата «.х» (DirectX) в формат «.3ds» посредством программы Deep Exploration 5.0., адаптированы в программе Autodesk 3D Max, после чего размещены в библиотеке компонентов Unity3D. Первыми трехмерными моделями, появившимися на ландшафте, стали храмовые объекты и составные части монастырской стены (см. рис. 3). На основании сопоставления контура строений, отмеченных на плане 1909 г., с трехмерными моделями на сцене были размещены объекты храмовых строений и возведена монастырская стена.

В комплексе документов строительного отделения Московского губернского правления найденный материал охватил практически все, за исключением парка, монастырского огорода и кладбища. Монастырское кладбище с 1500 захоронениями, парк и огород получили более подробное отображение в комплексе описательных источников (описей строений монастыря, прошений игумений, актов, донесений и т.д.), в частности, воспоминаниях монастырского священника И. Сперанского [Сперанский, 1915].

Подобного рода описания и наличие фотографий монастырского огорода, кладбища и парка позволили посредством обработки материала в программах трехмерного моделирования (SketchUp, 3D World Studio) и графическом редакторе (Adobe Photoshop) проанализировать перспективу съемки, установить точку съемки, размеры отдельных объектов, запечатленных на фотографиях (гробницы Зубатовых, входных ворот, деревянного забора огорода, памятников и т.д.), и в конечном счете восстановить облик монастыря «Всех скорбящих Радости» в 1909 г. В дальнейшем предполагается восстановить картину застройки территории в другой временной период и проследить эволюцию монастырской застройки.

Реконструкция монастырского кладбища, парка, огорода и других составных частей монастыря дала возможность коснуться не только истории эволюции облика и формы монастырских построек, но и вопросов его экономической и социальной жизни. Таким образом, посредством программ трехмерного моделирования разнотипные исторические источники были синтезированы в единый образ - виртуальную модель монастырского комплекса 1909 г.

Период с конца 1990-х по начало 2000-х гг. был отмечен увеличением числа виртуальных реконструкций. Некоторые из них благодаря успешному развитию программного обеспечения виртуальной реальности были опубликованы в Интернете на сайтах университетов, компьютерных компаний и в разделах Рунета, специализирующихся на сохранении культурного наследия. Данное событие ознаменовало новый этап внедрения технологий виртуальной реальности в процесс решения задач сохранения культурного наследия и его репрезентации.

Возможности программы Unity3D, с использованием которой производилась конечная обработка моделей, позволили представить виртуальную реконструкцию монастыря в Интернете в интерактивном режиме, когда пользователь может самостоятельно перемещаться в трехмерном пространстве.

Отдельным аспектом нашей работы стала интеграция в трехмерное пространство аналога геоинформационной системы, необходимой для привязки трехмерных моделей строений монастырского комплекса к источниковой базе. На данном этапе существует две технологии интеграции источниковой базы в виртуальную реконструкцию:

1) К каждой трехмерной модели привязывается источниковая база (текстовая, графическая, видео- и аудиоинформация) в «трехмерном движке» (в нашем случае в программе Unity3D) с помощью ряда панелей меню или «горячих точек», которые активизируются в определенный момент, например, при приближении к трехмерной модели или наведении на нее курсором мышки и т.д.

Построение источниковой базы в редакторе «трехмерного движка» - весьма трудоемкий процесс, требующий от исследователя навыка программирования (в нашем случае C+ и Java). В большинстве случаев трехмерные движки, такие как Unity3D, Quest3D, 3DVia, Torgue Game Engine и другие, имеют определенное ограничение форматов файлов подключаемых компонентов, что также является существенным недостатком подобного подхода к интеграции источниковой базы.

Весьма сложно без знания программирования интегрировать в среду графические файлы (архивные планы, чертежи, описи) с возможностью масштабирования картинки для ее детального изучения. Масштабирование изображения необходимо при работе с текстовой документацией по истории монастыря конца XIX - начала XX в. В заключение стоит отметить, что применение технологии интеграции источниковой базы непосредственно в «трехмерный движок» возможно только при наличии в междисциплинарном коллективе программиста.

2) Вторая технология базируется на внедрении источниковой базы в html страницу. Доработка трехмерной html страницы «вручную» или с помощью программ редактирования Интернет-страниц позволяет значительно упростить и ускорить процесс внедрения архивного материала в виртуальную среду, подключать к html странице любые информационные модули, такие как модуль Zoomify программы Macromedia Flash MX 2004.

Модуль Zoomify дает возможность без знаний программирования создавать в html странице swf файлы. Модуль Zoomify предназначен для решения следующих задач: работы с графическим изображением посредством инструментария модуля (масштабирование, поворот изображения и т.д.), безопасной репрезентации графического материала в сети Интернет благодаря системе информационной защиты файла от скачивания (изображение рассекается модулем на несколько десятков частей).

Нами была выбрана вторая технология интеграции источниковой базы. Посредством программ Macromedia Dreamweaver 8 и Macromedia Flash MX 2004 модуля Zoomify был переработан интерфейс html страницы: к каждой трехмерной модели строения монастыря была подключена ис-точниковая база (графическая и текстовая информация, найденная нами в архивных источниках). Если к каждой модели строения подключалась источниковая база, то для такого объекта, как кладбище, помимо источниковой базы была разработана база данных о лицах, похороненных на территории кладбища в 1894-1920 гг. Основной массив базы данных был создан в программах Microsoft Excel и ZOHO. Программа ZOHO предназначена для репрезентации большого массива баз данных Excel и Access в Интернете с возможностью обращения к базе, сортировки по отдельным полям на странице базы данных в онлайн-режиме.

Трехмерная виртуальная реконструкция объекта историко-культурного наследия, по сути, является междисциплинарным источниковедческим исследованием, требующим от исследователя овладения инновационными методами и технологиями исторического исследования, позволяющими не просто визуализировать несохранившийся (или разрушенный) объект историко-культурного наследия, но и провести его комплексный анализ с учетом исторического контекста, где компьютерная программа выступает неотъемлемым инструментом анализа и синтеза исторических источников.

Наличие междисциплинарной исследовательской группы, состоящей из специалистов разного профиля, позволяет поставить перед современной методологией виртуальных реконструкций совершенно новые, нетривиальные задачи, где сам продукт исследования - виртуальная реконструкция комплекса - является плодом научных исследований междисциплинарного коллектива.

Иллюстрации

Рис. 1. Проецирование плана застройки Скорбященского монастыря 1909 г. на спутниковую съемку

Google Map

File Edit Assets GameObject Component Terrain Custom Tools Window Help

Рис. 2. Построение трехмерной модели ландшафта в Unity3D. Генерация растительного покрова

Примечания

1 ЦИАМ. Ф. 203. Оп. 386. Д. 1. Л. 14; Оп. 407. Д. 5. Л. 1-2; Оп. 408. Д. 5. Л. 1-9; Оп. 436. Д. 5. Л. 1-18.

2 ЦИАМ. Ф. 179. Оп. 63. Д. 15005. Л. 1-8; Оп. 147. Д. 6. Л. 230-236 об.; Оп. 181. Д. 1529. Л. 173-173 об., 185-190.

3 ЦИАМ. Ф. 54. Оп. 147. Д. 6. Л. 230-236 об.; Оп. 179. Д. 926а. Л. 179-180; Оп. 181. Д. 1311. Л. 1-12; Д. 1421. Л. 184-185, 248-249, 251, 255, 255 об.; Д. 1529. Л. 173, 185-190.

4 ЦИАМ. Ф. 1178. Оп. 1. Д. 270. Л. 106, 106 об., 140.

5 РГАДА. Ф. 1204. Оп. 1. Ч. 6. Д. 9814. Л. 1-2 об., 64, 64 об.; Д. 9815. Л. 1-2 об., 12-19, 24, 83, 83 об.; Д. 10746. Л. 1-7; Д. 10828. Л. 1-10; Д. 12256. Л. 1, 1 об.

6 ЦАГМ. Ф. 66. Оп. 11. Д. 8053. Л. 178, 179; Оп. 19. Д. 366. Л. 203.

7 ЦАГМ. Ф. 2157. Оп. 1. Д. 220. Л. 27, 28.

8 ЦИАМ. Ф. 179. Оп. 63. Д. 15005. Л. 1-8.

Библиографический список

Кончаков Р. Б., Жеребятьев Д. И. Применение методики трехмерного пространственного анализа для изучения формирования городской застройки и восстановления культурного наследия // Круг идей: Методы и технологии исторических реконструкций / под ред. Л. И. Бородкина, В. Н. Владимирова, Г. В. Можаевой. М., 2010.

Логдачева Е. В., Швембергер С. В. Проблемы и методики трехмерной реконструкции [Электронный ресурс]. URL: http://www.nereditsa.ru/3D/article.htm (дата обращения: 10.02.2011).

РГАДА. Ф. 1204. Оп. 1. Ч. 6. Д. 9814, 9815, 10746, 10828, 12256.

Смолин А. А., Румянцев М. В. Виртуальная реконструкция храмового комплекса г. Енисейска на основе технологии трехмерного моделирования // Круг идей: Методы и технологии исторических реконструкций / под ред. Л. И. Бородкина, В. Н. Владимирова, Г. В. Можаевой. М., 2010. Сперанский И. Историческое описание Московского женского общежительного «Всех скорбящих Радости» монастыря. М., 1915.

ЦАГМ. Ф. 66. Оп. 11. Д. 8053; Оп. 19. Д. 366; Ф. 2157. Оп. 1. Д. 220.

ЦИАМ. Ф. 54. Оп. 147. Д. 6; Оп. 179. Д. 926а; Оп. 181. Д. 1311, 1421, 1529; Ф. 179. Оп. 63. Д. 15005; Оп. 147. Д. 6; Оп. 181. Д. 1529; Ф. 203. Оп. 386. Д. 1; Оп. 407. Д. 5; Оп. 408. Д. 5; Оп. 436. Д. 5; Ф. 1178. Оп. 1. Д. 270.

Google Карты России [Электронный ресурс]. URL: http://maps.google.ru/

Дата поступления рукописи в редакцию: 04.07.2011