Репликация культурного наследия: сохранение гипсовых изделий

Каждый человек, любящий искусство, понимает, как важно сохранить культурное наследие для будущих поколений. К сожалению, часть работ талантливых мастеров прошлого безвозвратно утеряна, другая часть уже не подлежит восстановлению или восстановлена варварскими способами, и лишь малая толика того, что сохранилось в сносном виде, наконец-то может быть  качественно реставрирована.

Не секрет, что гипс является одним из самых хрупких материалов, который небрежное отношение может просто уничтожить. Врагов у гипсовых слепков слишком много, среди них — влага, ветер, неаккуратность. С каждым днем гипсовых вещей, имеющих художественную ценность, остается все меньше и меньше, именно поэтому ученые во всем мире ищут новые методы их сохранения.

Рисунок, чертеж, фотография

Изначально в качестве носителей информации был использован ватман. Художники делали чертежи и зарисовки гипсовых элементов, указывали размеры, состав гипса, но данный метод мог дать представление только лишь о технических характеристиках.

С появлением фотографии возможности специалистов значительно расширились. Теперь можно было запечатлеть всю прелесть определенной композиции, натуральный цвет гипса,  неровности, полученные в результате ручной работы. Но опять-таки фотография не может показать реальную глубину изделия, его объем, полный размер — это как раз те параметры, которые и делают гипсовую лепнину произведением искусства.

Репликационные методики

Идея сохранять образы гипсовых слепков в 3D-формате возникла еще 30 лет назад, но реализовать ее тогда было очень сложно, так как специалисты не могли придумать, как именно должно происходить сканирование и запись образа. И только несколько лет назад, после внедрения лазерной техники, появилась возможность получения идеальных трехмерных снимков гипса, полностью отражающих характер лепки. Такие изображения используются для репликации.

Репликацией в реставрации называют метод  синхронизации копий предмета, в результате чего можно получить полное представление об изделии и при необходимости восстановить его в мельчайших подробностях.

В настоящее время для этих целей применяется два типа лазерных сканеров:

• действующие по (TOF) системе, учитывающей время прохода луча;
• вычисляющие местоположение точки на поверхности предмета с помощью триангуляции.

Полученный в результате обработки лазером набор данных комплектуется для конечного использования, а специалисты имеют идеальную трехмерную модель любого гипсового изделия, будь то небольшой элемент или масштабная отделка фасада здания. Таким же образом можно получать сведения о гипсовых скульптурах любого размера и объема.

Особенности оборудования, применяемого для репликации гипса

Как говорилось выше, специалисты используют два типа сканеров.

• TOF-сканеры широко используются в архитектуре и геодезии. Принцип их действия состоит в фиксации скорости прохождения лазерного излучения до поверхности и после отражения. Такой сканер может получить данные с площади, равной фасаду трехэтажного здания, за несколько часов, при этом точность результатов будет максимальной (ошибка не более 2-3 мм). При необходимости получения быстрых результатов просканировать аналогичную площадь можно за несколько минут, но погрешность составит 5 мм.
• В отличие от TOF-сканеров, приборы, созданные на основе триангуляции, излучают не пучок энергии, а тонкую полоску. Отраженный свет регистрируется внеосевой цифровой камерой. Поскольку угол между сканирующим пучком и датчиком известен, местоположение точек вдоль полосы света легко вычисляется. В идеальных условиях разрешение и точность таких систем может достигать максимальных цифр, допуская погрешность в одну сотую миллиметра.

Обработка данных

Необработанные данные после 3D-лазерного сканирования не дают информации, необходимой для некоторых приложений, ведь, как правило, полученное «облако точек» изначально преобразуется в каркасную сетку. Эти данные подвергаются пост-обработке, чтобы подготовить их для конечного использования.

Последующая обработка включает в себя заполнение небольших пробелов и формирование итоговой копии данных с помощью программного обеспечения. Также определяются загрязненные области, темные, блестящие или кристаллические поверхности, которые поглощают лазерный луч или отражают его зеркально. Помимо заполнения структурного рисунка, возможно и его прореживание, чтобы уменьшить излишние данные.

Рисунки с высоким уровнем детализации требуют создания более плотной сетки, для этого общий размер файла может быть уменьшен. Выполнять такую работу может только очень хороший специалист,  так как при несоблюдении осторожности есть вероятность потерять разрешение или исказить деталь.

Возможности 3D-репликации лепнины и других объектов из гипса

Запись в 3D может создавать подробные архивы самых сложных и важных объектов. Преимущество сканирования перед фотографиями — независимость от наличия и качества освещения. Гипсовый элемент может быть освещен под любым углом, что позволяет внимательно изучить поверхность детали. Еще одно преимущество — данные возможно легко передавать в нужные точки по всему миру, предоставляя доступ для широкой аудитории к объектам, которые не могут быть перемещены.

• Данные, полученные с помощью лазерного сканирования, также могут быть переданы в виртуальных средах с целью использования в 3D-галереях. Это означает, что гипсовые объекты могут быть размещены в историческом контексте с помощью компьютерного моделирования. Такие изображения уже показываются в самых известных музеях мира, позволяя посетителям увидеть самые интересные предметы, расположенные на другом конце земного шара. Со временем ученые мечтают создать единую базу исторических ценностей, объединив объекты по всему миру, откуда каждый музей сможет получать достоверную “вирткопию” для своей галереи.
• Данные сканирования также могут быть использованы для цифровой реконструкции скульптур и архитектурных фрагментов, чтобы при повреждении того или иного гипсового объекта можно было изучить утерянную часть, не вмешиваясь в оригинал.
• 3D-технологии позволяют также программировать этапы восстановления повреждений, например, контролировать траекторию движения инструментов, рассчитывая итоговый результат каждого из них.
• Перед началом производства объекта виртуальные копии, полученные с помощью лазерного сканирования, могут быть изменены в пропорциях, что позволяет художникам реализовать макет в идеальных масштабах, учитывающих усадку материалов. Масштабирование может быть использовано при изготовлении гипсового литья, литья металлов, например, бронзы.
• Реставраторы часто сталкиваются с дилеммой изъятия сильно поврежденных участков скульптур, чтобы защитить их от дальнейшего разрушения. На время поиска способов сохранения целостности оригинального  участка можно использовать копии таких элементов. Высокоточные реплики, полученные с применением бесконтактной записи репликационными методами, могут эффективно решить такие дилеммы.

Что особенно важно, повсеместное создание виртуальных копий гипсовой лепнины и других исторически ценных объектов позволит расширить доступ общественности к произведениям искусства для образования, обучения и качественной оценки. Объекты могут быть размножены в качестве пособий, что позволит проводить ценные практические занятия для детей, студентов и слабовидящих людей, интересующихся искусством.

Применение методов репликации на практике

Данные методы могут применяться на разных исторических объектах, например, на скульптурах, созданных из мрамора. Именно таким образом создавалась копия головы римского императора Калигулы, датированная 37 г. н.э. Особенность данного объекта состояла в том, что он до сих пор сохранил следы оригинальной полихромии (краски). Проанализировав оставшиеся пигменты в деталях, исследователи хотели воссоздать реальную цветовую схему на объекте реплики.

Производство копии традиционным методом означало бы отливку формы непосредственно с поверхности скульптуры, далее копию произвели бы с помощью полученных пресс-форм. В случае с головой Калигулы производство гипсовой копии было бы неприемлемым, так как отливка форм привела бы к повреждению бесценного для специалистов исторического слоя краски. Кроме того, остатки гипса, прилипшие к поверхности как следствие снятия слепков могли бы плохо повлиять на тонкий окрашенный слой.

Еще один момент, который настораживал противников классических методов в данном случае ручного копирования, без изготовления слепков, — мастерство скульптора. Копирование произведений вручную не несет проблем, связанных с давлением на оригинал, но зависит от мастерства скульптора и может стать переосмыслением, а не копией, потеряв часть своего исторического значения.

В итоге было принято решение произвести сканирование мраморной головы Калигулы. Процедура 3D-моделирования и пост-обработка результатов были выполнены в  Ливерпуле, в Центре по сохранению технологий NML. Сканирование производилось с помощью английского высокоточного 3D-сканера ModelMaker, работающего в режиме триангуляции. Работа по сканированию заняла три с половиной часа, а пост-обработка множественных данных продлилась неделю. Итогом работы стал архив, включающий около двух с половиной миллионов результатов (приблизительно 70 Мб).

На основании виртуальной модели была воссоздана абсолютно точная копия скульптуры, ее выполнили из каррарского мрамора за 6 дней. Оригинал был возвращен в Центр по сохранению для легкой реставрации, включающей в себя ручное удаление следов маркировки, которое заняло несколько часов.

Полученная реплика скульптуры была окрашена и отправлена в Мюнхенский музей, после чего ее выставляли в Копенгагене в рамках крупной выставки “Цветные Боги”.

Ознакомьтесь с каталогом гипсовых изделий Gessostar

КарнизыТягиРозетки

cмотреть все гипсовые изделия

В рамках восстановления исторического памятника — пристройки ратуши “Сад Храма”, расположенной в г. Инс Бланделл (Англия), — необходимо было удалить две классические скульптуры, встроенные в здание и сильно поврежденные резким морским климатом и прочими факторами. Панели планировалось заменить точными копиями, чтобы сохранить целостность здания. Оба рельефа были выполнены из белого мрамора и относились к эпохе правления римской империи.

Панели были частично разрушены, сдвинуты, а поверхность оказалась слишком рыхлой для того, чтобы сделать гипсовые слепки, поэтому и было принято решение пригласить специалистов для воссоздания 3D-копий. Отсканированные с помощью сканера “Cyberware” рельефы были восстановлены в виртуальном варианте с помощью ЧПУ. Затем виртуальные реплики вырезали из нового каррарского мрамора, после чего копии рельефов были покрыты патиной и идеально вписались в историческую атмосферу. Реплики панелей разместили на фасаде Храма. Оригинальные панели были очищены и сохраняются в специальном помещении, где для них создана идеальная атмосфера.