Ученые из Санкт-Петербургского государственного университета промышленных технологий и дизайна (СПбГУПТД), крупнейшего вуза художественно-технологического профиля в России, активно занимаются воссозданием цифровых реплик объектов мирового и национального культурного наследия.
Раньше никто и подумать не мог о том, что такое станет возможным.
Теперь археологи спасают утерянные в песках прошлого объекты с помощью программ, кодов, компьютерных экранов.
Цифровые копии
Виртуальная археология как отдельная научная дисциплина появилась благодаря активному развитию в 1980-х годах технологий компьютерного моделирования и визуализации, информационно-коммуникационных технологий.
Первоначальной задачей этой вспомогательной научной дисциплины была разработка базы для применения цифровых технологий в археологии.
Однако со временем она сосредоточилась на компьютерной визуализации, то есть разработке виртуальных двойников археологических объектов. Это позволяет понять, как они выглядели, функционировали, проверить на практике гипотезы ученых.
В рамках современной виртуальной археологии разрабатываются динамические 3D-модели и применяются компьютерные симуляции.
Исследовательская группа, базирующаяся на кафедре конструирования и технологии швейных изделий СПбГУПТД, специализируется на виртуальной реконструкции исторических и археологических костюмных комплексов (системе природных и антропогенных объектов, которая включает фигуру человека, одежду, обувь и аксессуары).
Применение компьютерных технологий позволяет с высокой точностью воспроизводить, изучать, демонстрировать артефакты широкой аудитории, сохранять их для будущих поколений.
Аэрофотосъемка, магниторазведка, эхолокация, 3D-сканирование, фотограмметрия оптимизируют и расширяют возможности полевых работ.
«К примеру, для того, чтобы разносторонне изучить одежду, ее необходимо подвергнуть испытаниям: надеть на фигуру человека, оценить, как изделия взаимодействуют с фигурой в статике и динамике, какой обеспечивают диапазон движений, протестировать образцы материалов на специальном оборудовании, чтобы определить их физико-механические свойства.
Такое невозможно сделать с образцами одежды, найденной археологами, поскольку она будет необратимо повреждена. А вот с помощью новых технологий изучение вполне реально», – пояснили основатели научного направления виртуальной реконструкции археологических и исторических костюмных комплексов Алексей и Мария Москвины.
С течением времени ткани разрушаются, изменяются их свойства.
Изделия из металлов, такие, как кольчужные, пластинчатые, латные и другие доспехи, подвержены коррозии.
Поэтому предметы одежды, найденные в археологическом контексте, значительно повреждены, находятся в ветхом состоянии, фрагментированы.
«Когда таким испытаниям подвергают цифровые двойники (цифровые реконструкции) костюмных комплексов, испытания не вредят артефактам.
Современные программные продукты обеспечивают получение новой информации об одежде, которая позволяет выдвигать и обсуждать гипотезы о назначении изделий, способах их эксплуатации, половозрастной принадлежности, физических характеристиках ее владельца, удобстве, долговечности, защитных функциях», – уточнили исследователи.
50 реконструкций за 10 лет
При этом, как ни крути, цифровые двойники археологических памятников и комплексов обладают рядом преимуществ перед оригинальными артефактами и их материальными реконструкциями.
Они могут экспонироваться одновременно в разных музеях; могут передаваться на тысячи километров за секунды; не подвержены старению.
В то же время цифровой двойник, как объяснили Алексей и Мария, не призван заменить оригинальный памятник или комплекс.
Он является всего лишь его виртуальным воплощением. Процесс цифровизации объектов предполагает разработку виртуальной копии, а не перемещение в виртуальную среду.Сейчас выполняются виртуальные реконструкции костюмных комплексов не только в текущем состоянии (в котором они обнаружены археологами), но и в первоначальном состоянии (какими они были изготовлены), а также в неограниченном количестве гипотетических состояний, в которых они могли бы оказаться в результате каких-либо воздействий.
«Недавно мы реконструировали в виртуальной среде кольчужный доспех (II-III вв. н. э.), состоящий из 19 123 железных колец, затем надели его на аватар (виртуальный двойник фигуры человека) вместе с другой экипировкой и определили, насколько удобно было бы воину сражаться в таком доспехе с мечом и щитом, копьем, стрелять из лука, метать дротики, скакать на лошади.
Причем специальное программное обеспечение предоставило количественную, объективную характеристику комфорта, что невозможно в рамках материальных исторических реконструкций, анализ которых основан на субъективных ощущениях человека.
В ближайшем будущем мы планируем уничтожить данный виртуальный доспех с помощью различных видов оружия, чтобы оценить его защитные свойства.
Материальные реконструкции для этого применить трудно, поскольку на изготовление сотен образцов кольчуг и анализ тысяч возможных вариантов повреждения этих образцов различными видами оружия уйдут годы, а компьютерные симуляции будут выполнены в течение нескольких дней», – рассказали Алексей и Мария.
Выбор объектов для 3D-реконструкции и изучения в виртуальной среде осуществляют ученые – руководители научно-исследовательских организаций, лабораторий, групп, проектов.
При этом учитываются цели и задачи текущей научно-исследовательской работы в организации в рамках текущих и планируемых проектов. Иногда выбор объектов является результатом случайных событий.«В 2019 году мы познакомились с сотрудником Амстердамского Свободного Университета.
Это случайное знакомство привело к развитию инициативного международного исследовательского проекта, в рамках которого мы выполнили 3D-реконструкции 27 археологических артефактов, датируемых III в. до н. э. – X в. н. э.
В частности, реконструировали тунику и брюки из Торсберга (Археологический национальный музей, Шлезвиг, Германия), кольчугу из Вимозе (Национальный музей, Копенгаген, Дания), пояс из Иллеруп Одал (Дания), обувь из Даугбьерга (Дания), обувь из Обенальтендорфа (Германия), а также 10 фрагментов кольчужных доспехов (Флюйтенберг, Нидерланды; Пикия, Испания; Озеро Карлингварк, Великобритания; Кунцинг, Германия; Ксантен, Германия; Стари Янковци, Хорватия; Вимозе, Дания (2 артефакта); Гаммертинген, Германия; Джермундбу, Норвегия), – делятся своим опытом доценты СПбГУПТД Алексей и Мария Москвины.
Цифровые реплики они также изучили в виртуальной среде и получили новые сведения о конструкции исторической одежды, взаимодействии одежды с фигурой в статике и динамике.
3D-симулятор для археологов
Методы и практики виртуальной археологии постоянно развиваются.
Это связано с появлением новых цифровых технологий, увеличением вычислительных мощностей компьютеров, накоплением цифровых баз знаний и баз данных об археологических памятниках.
Цифровые технологии применяют уже не только для выполнения наглядных визуализаций, но и для изучения объектов в виртуальной среде и получения новых знаний, что важно для любой научной работы.
Пару лет назад исследователи прогнозировали создание универсального 3D-симулятора для обучения археологов правильному проведению раскопок.
«Когда такой симулятор пройдет апробацию и будет внедрен в образовательный процесс – это, на наш взгляд, станет важным шагом для цифровизации археологии, – надеются исследователи. – Аналогичные интерактивные компьютерные тренажеры широко применяются в обучении пилотов, космонавтов, сотрудников сферы здравоохранения, вооруженных сил – то есть в тех областях, где при выполнении профессиональной деятельности крайне высока цена ошибок, которые может допустить специалист.
В связи с этим необходимо применять широчайший диапазон методов обучения, чтобы минимизировать вероятность совершения таких ошибок».
Опубликовано с фото : https://www.facebook.com/photo/?fbid=104418212025720&set=gm.4420792204640570
