Цифрова відбудова: як за допомогою технологій врятувати українські музеї

Через російську агресію українські культурні пам'ятки опинилися під загрозою знищення. Щоб зберегти їхній первісний вигляд або відновити з нуля втрачені будівлі та експонати — фахівці використовують технології 3D-моделювання. Ми поспілкувалися з командою Pixelated Realities, яка оцифровує пам'ятки в Україні, щоб розповісти світу про російські злочини.

Pixelated Realities

У 2016 році в Україні з'явилася громадська організація «Pixelated Realities», яка просуває цифровізацію для збереження культури.

«За допомогою сканування та моделювання можна створити за рік сотні цифрових паспортів будівель. Дані з такого паспорту можна перетворити на фізичний об’єкт за допомогою цифрового виробництва — 3D друку, фрезерування, лиття. Так відновлений декор збереже на собі “дотик старих майстрів” замість допрацьовок скульптора-сучасника», — стверджують у «Pixelated Realities».

За перші п'ять років роботи вони створили віртуальний тур археологічними розкопами у Києві, розмістили відомі пам'ятники України у кіно, AR, VR та у голограми, засканували та виготовили моделі пам’яток для бронзових макетів в Одесі та Кропивницькому та інше.

З 24 лютого 2022 року «Pixelated Realities» запустила військово-документальний проєкт «Музей Української перемоги». Організація спільно із воєнними кореспондентами та операторами сканує об'єкти, які постраждали під час війни.

«Ми тренували журналістів (воєнних кореспондентів) групу з 10-15 людей для того, щоб отримати доступ до місць куди неможливо поїхати, а люди з акредитацією Міноборони мають право знімати фото на вулиці з пошкодженою будівлею. Ми працювали з "Ґвара Медіа" і після звільнення Харкова запропонували їм посканувати, як виглядають пам'ятники у мішках і зняти об'єкти, які належали до тематики документалістики воєнної історичної спадщини. Таким чином нам вдалося створити перші об'єкти», — розповіли в організації.

Також у Pixelated Realities розповіли про воєнного кореспондента Михайла Шаркова, який працював на нулі та зняв під час артилерійських обстрілів культурний центр у Бахмуті, який був повністю знищений.

Для сканування пошкоджених об'єктів фахівці використовують технологію фотограмметрії. Для цього знімають кілька сотень фото з різних ракурсів, з яких потім генерують 3-D модель. Таку цифрову копію можна використати для оцінки руйнувань, реконструкції об'єкта та його відновлення.

У Pixelated Realities повідомили, що наразі складно працювати саме над архітектурним скануванням. Для цього необхідно залучати геодезистів, перевозити їх з міста в місто на експедиції. Також є ті фахівці, які раніше працювати над культурною спадщиною, а зараз служать у війську і не можуть займатися скануванням.

Наразі Pixelated Realities сканує архітектурні об'єкти для роботи в цифрі, в ігрових двигунах, для створення комп'ютерних ігор або графіки для відео, для створення артоб'єктів.

Оцифрування музеїв у Європі та в Україні

Для реконструкції культурних об'єктів у Європі використовують сканування, щоб зафіксувати стан об'єкту в медичну карту.

У Pixelated Realities розповіли про те, як використовують тривимірну реальність для реконструкції культурних об'єктів європейських музеїв.

«Наприклад, є предмет в експозиції, який ми хочемо перемістити у сховище, ми його (експонат – авт.) просканували та зберегли дані про предмет. Якщо ми хочемо дати його (експонат – авт.) комусь у тематичну виставку в іншу країну ми його просканували реставрували та відправили», — розповіли у Pixelated Realities.

За даними Державної служби статистики до повномасштабного вторгнення в Україні було 576 музеїв державної та комунальної форми власності. Наразі відомо про 103 музеї, які постраждали від дій окупантів, з них — 11 були знищені.

В Україні немає інструкції дій, як евакуювати музейні колекції в умовах війни, саме тому працівники закладів рятують експонати та захищають будівлі музеїв хаотично. Проте всі колекції не можливо вивезти. У такій ситуації оцифрування може стати розв'язанням проблеми, щоб зберегти експонати Музейного фонду.

«В Україні дуже різна ситуація з усіма музеями, дехто немає навіть фотофіксації переліку об'єктів на телефон, є книги з записом приходу експонатів, які написані вручну, це може бути єдина інформація про колекцію музею», — розповіли в організації Pixelated Realities.

Також оцифрування предметів необхідне, бо росіяни розграбовують українські музеї. Наразі відомо про понад 480 тисяч викрадених творів мистецтва. За підрахунками ООН сума шкода може сягати 2,6 млрд доларів. Зокрема, росіяни викрали понад 28 тисяч артефактів з Херсонського обласного краєзнавчого музею. Серед вкраденого були: стародавні монети, грецькі скульптури, скіфські прикраси, дорогоцінна бухарська шабля і навіть жорсткі диски з каталогом музею.

Визначити ціну вкрадених робіт майже неможливо, оскільки лише частина з них була застрахована. Відстежити артефакти теж складно: більшість музеїв, особливо регіональних, покладалась на паперові каталоги, часто застарілі або неповні.

Здійснення оцифрування та особливості зйомки експонатів

Щоб оцифрувати предмети, необхідно мати диджиталізовані списки музейних експонатів. Далі їх фотофіксують та сканують, щоб відтворити електронні каталоги та описати форму:

«Необхідно провести фотофіксацію експонатів, щоб знати, що вони є і якщо їх брали, то можна було знайти та підтвердити, що вони були у нас. Далі ми говоримо про сканування для опису форми предметів. Це особливо важливо для різних статуеток та археологічних об'єктів, які мають унікальну форму, але це також можливо для картин. Для цього необхідно вміння сканувати дуже плоскі об'єкти та більш спеціалізоване світло. Для блискучих поверхонь потрібна технологія крос-поляризації. Наразі не існує ефективного способу зйомки фотографією скляних об'єктів, тому, що, коли ти прибираєш плівку, вони повністю зникають», — зазначили в Pixelated Realities.

З початку повномасштабної війни в Україні почали розвивати 3-D сканування об'єктів культурного фонду, більшість музеїв мають цифрові каталоги й частину фотофіксованої колекції експонатів. Зокрема, Одеський національний художній музей виставляє оцифровані колекції у вільний доступ, де їх можна публічно досліджувати.

Скановані предмети

Для диджиталізації музейних колекцій необхідне спеціальне обладнання. Для картин застосовують безконтактне сканування, для документації та паперів – планетарні сканери. Фотоматеріали цифрують за допомогою планшетних сканерів. Об'ємні предмети фотографують з усіх сторін і за можливості створюють їхню тривимірну модель.

Одною із найбільших проблем в скануванні українського музейного фонду є велика кількість експонатів. Зокрема, зібрання Національного музею історії України налічує близько 800 тисяч предметів, а в Інституті зоології імені Шмальгаузена НАН України – близько 6,7 мільйона експонатів. Саме тому доводиться вирішувати, які об'єкти необхідно цифрувати першочергово.

«Що складно, це регіональні музеї, які найчастіше відносять до історичних, краєзнавчих. У них можуть зберігати складні для сканування об'єкти, зокрема одяг або опудала тварин, не сканується також хутро. До одягу необхідно підходити з віртуальними дизайнерами одягу, тобто, ми беремо людину, яка вміє в спеціальному софті для дизайнерів, створити викройку старого одягу, фотофіксовані деталі кроїв та вишивок можна одягнути на віртуальний одяг. Наразі не існує ефективного способу зйомки фотографією скляних об'єктів, тому, що, коли ти прибираєш плівку, вони повністю зникають», — розповіли в Pixelated Realities.

3-D відновлення будівель

За словами фахівців, архітектурні об'єкти сканують, щоб відбудувати споруду або змінити будівлі, які вже існують.

«Якщо будівля пошкоджена ми говоримо також про оцінку руйнацій, це може бути швидка оцінка після прильоту не доступних місць та структур, використовуючи дрон. Наприклад, у церкві в Лукашівці на Чернігівщині використовували сканування для того, щоб зрозуміти як за два місяці дерев'яна споруда почала опадати», — повідомили в Pixelated Realities.

Для оцифровування будівель використовують переважно лазерне сканування у поєднанні з фотограмметрією.

«Лазерне обладнання має дорогу оптику, навіть найдешевші лазери карманні лазери коштують 5 тисяч доларів, великі машини коштують від 10 тисяч. Наразі деяким університетам та ініціативам надали лазери дружні компанії для роботи», — зазначили в Pixelated Realities.

Під час сканування об'єкта з'являється хмара точок, завдяки лазеру вона геолокована і має конкретну локацію на землі.

«Можна брати геокадастр, плани та робити всі розрахунки. На основі хмари точок у спеціальній програмі створюються BIM-проєкти, це не просто креслення 3-D будівлі, всередині неї показані комунікації, труби дроти. У випадку культурної спадщини це можуть бути системи декору, системи кріплень скульптур. У проєкті ти можеш подивитися як воно конструктивно влаштоване для того, щоб порахувати вартість матеріалів», — розповіли фахівці.

Якісна зйомка об'єкта до та після руйнації дозволяє робити реставраційний науковий проєкт, щоб відновити будівлю після пошкоджень. У Pixelated Realities розповіли, що по багатьох культурних об'єктах в Україні плани міст і затвердження будівництва окремих будівель раніше відбувались через пітєр і москву. Саме тому архіви основних креслень знаходяться не в Україні та у музеїв немає доступу до документів. Створити реставраційний проєкт без повної кількості даних неможливо.

«Також велика кількість архівів була втрачена під час Другої світової війни у пожежах та вивезеннях совєтським союзом. Зокрема, в Одесі затонув архів та частина колекції на підбитому німцями кораблі, який вивозив експонати з міста», — розповіли фахівці.

Сканування, як рішення для відбудови, на прикладі Нотр-Даму

Фахівці французької компанії Art Graphique and Patrimoine у 2015 році сканували частину собору Нотр-Дам та зберегли цифрові зображення пам'ятки. Для сканування записали дані з більш ніж 50 місць в соборі та навколо нього, що дозволило створити мільярд точок даних. З них утворили тривимірний знімок пам'ятки, що дало точне зображення в межах п'яти міліметрів. Цифрова модель, на створення якої пішло більше як рік, включала понад 12 000 об'єктів, 30 000 квадратних метрів кам'яної стіни, 3900 квадратних метрів свинцевого даху і 186 склепінь собору.

У 2019 році в історичній пам'ятці сталася пожежа, яка призвела до обвалення шпилю і даху будівлі. Для відновлення собору використали оцифрування 3D-моделі.

Після гасіння вогню будівлю собору ще раз засканували, щоб зрозуміти, яких пошкоджень зазнала пам'ятка. Фахівці використовували лазерне та фотообладнання, яким і зараз послуговуються українські спеціалісти для створення 3-D моделей музеїв. Потім інші експерти перетворили дані цього процесу на детальні форми та об'єкти, аж до окремих будівельних каменів. Це дозволило спланувати повний процес відновлення пам'ятки.

Які пам'ятки в Україні відтворили за допомогою тривимірної реальності

Команда Pixelated Realities сканувала Охтирський міський краєзнавчий музей, який був пошкоджений під час авіаційного бомбардування у 2022 році. На скані можна побачити потріскані стіни, міжповерхові перекриття, вибиті вікна та двері, новий тимчасовий дах, який встановили задля консервації будівлі.

Наразі фахівці мають плани щодо відновлення історичної будівлі. За одним із варіантів пропонують зберегти дві фасадні стіни, а решту збудувати наново.

За іншою версією, планують стягнути потріскані стіни й відновити будинок, адже це пам’ятка архітектури місцевого значення.

Також «Pixelated Realities» сканували Іванківський історико-краєзнавчий музей, який спалили російські окупанти під час боїв за Київщину. У будинку зберігали близько двох з половиною десятків робіт української художниці Марії Примаченко. Картини вдалось врятувати та перемістити у безпечне місце.

Фахівці проєкту відзняли зовнішні пошкодження будівлі музею та внутрішню частину з коптера.

Усі експонати проєкту «Музей Української перемоги» можна побачити за посиланням.

Волонтери ініціативи Ukrainian Heritage Monitoring Lab відсканували руїни музею генерала-хорунжого УПА Романа Шухевича у Львові. 1 січня 2024 року у будівлю влучив російський дрон-камікадзе. 3-D модель теперішнього стану музею створили для майбутньої роботи з відбудови. Детально об'єкт можна роздивитися за посиланням.

У 2021 році команда «Skeiron» створила 3-D модель, яка зберегла вигляд будівлі й музею Романа Шухевича до руйнування. Будинок планують відновити за допомогою сканованих зображень після перемоги. Як виглядав музей до руйнування можна побачити тут.

Також фахівці «Skeiron» у 2020 році сканували будівлю Херсонського обласного художнього музею ім. О. Шовкуненка та створили її 3D-модель. Пам'ятку сканували, щоб привернути увагу до руйнування історичних пам'яток, а оцифровану версію віддали фахівцям для реставрації та реконструкції будівлі.

З початком повномасштабної війни Херсон опинився під окупацією. Під час відступу з регіону росіяни розграбували музей Шовкуненка. Фахівці «Pixelated Realities» провели експедицію до звільненого міста.

Через близьке розташування історичної частини Херсона до тодішніх позицій росіян на іншому березі Дніпра під час зйомок музею Шовкуненка була постійна загроза обстрілів. Кожну будівлю у Херсоні знімали 20-30 хвилин після чого оператор та супровід змінювали локацію.

Будинок до окупації був на реставрації, тому частину фасаду обнесли будівельним забором. Сканування зафіксувало стан будівлі після російської окупації.

Оцифрування музейних будівель та експонатів допоможе не лише зберегти українську культуру, а й застосувати 3-D моделі для відбудови. Наразі фахівці використовують дороговартісні сканери та фототехніку, щоб зафіксувати стан музеїв та не втратити назавжди унікальні експонати.

Ми створили цей матеріал як учасник Мережі «Вікно Відновлення України». Все про відновлення постраждалих регіонів України дізнавайтеся на єдиній платформі recovery.win.