3D-технологии для сохранения коллекции Государственного Эрмитажа в Санкт-Петербурге

Музей Императорского фарфорового завода под управлением Государственного Эрмитажа в Санкт-Петербурге – это уникальное место, в котором хранятся редчайшие работы и произведения искусства. В фарфоровых коллекциях собраны экспонаты, несущие в себе историю и культуру России на протяжении нескольких веков. Одна из исторических жемчужин музея – серия фарфоровых статуэток под названием «Народности России», созданная в 1907-1917 П. П. Каменским. Коллекция не имеет аналогов по своему уникальному исполнению и технике. Несмотря на качество и долговечность фарфоровых изделий, время и обстоятельства могут нанести невосполнимый вред экспонатам. Именно поэтому одна из задач Императорского фарфорового завода – сохранение и воссоздание коллекции. Было принято решение выполнять эту задачу с применением современных методов 3D-сканирования. Проект был реализован совместно с Государственным Эрмитажем и компанией «Киберон Групп» ­– профессионалами в области 3D-технологий.

Всего в коллекции 74 фигуры, высота которых варьируется от 36 до 40 см. Перед нами стояла задача оцифровки 28 фигур: после обработки результатов сканирования их трехмерные модели готовились для создания цифрового архива коллекции. Эти же 3D-модели использовались непосредственно для создания копий скульптур из гипсополимера посредством 3D-печати.

Для оцифровки фигур было необходимо использовать профессиональный 3D-сканер, который позволял бы проводить высокоточное сканирование и при этом иметь гибкий и широкий диапазон настроек. В нашем случае мы решили использовать 3D-сканер Standart+ линейки «PRO» компании RangeVision – лидера в разработке и производстве профессиональных 3D-сканеров и сопутствующего программного обеспечения в России.

Специалисты компании «Киберон Групп» проводили работы по 3D-сканированию на территории музея, поэтому все оцифрованные модели сохранялись в процессе работы на ноутбук, а финальная обработка проходила уже на более мощном компьютере в студии.

Анна Ищенко, 3D-дизайнер и специалист по сканированию в «Киберон Групп», рассказала о сложностях, с которыми она столкнулась в процессе оцифровки фарфоровых фигур:

«Скульптурам более 100 лет. Любые тактильные манипуляции с ними исключались. Весь процесс проходил в присутствии работников музея, любые передвижения экспонатов проводились с их помощью и под их наблюдением.



Большинство скульптур в росписи имеют черный цвет или вовсе находятся в темно-синих, черных цветовых градациях. Темные цвета имеют плохой коэффициент отражения, это может привести к тому, что сканер просто не «увидит» объект. Это специфика технологии. Далеко не каждый 3D-сканер имеет возможность сканировать темные и черные объекты.



Фарфор обладает свойственными ему глянцевостью и блеском, что значительно усложняет процесс. Обычно перед 3D-сканированием блестящие объекты покрываются матирующим спреем, но в данном случае его применение не представлялось возможным из-за возраста и ценности фигур.



Для создания копий, максимально приближенных к оригиналу, требовалось сканирование с высокой точностью. В связи с этим скульптуры сканировались участками, а не целиком». Как же была выполнена столь непростая задача?

Рецепт прост: навыки + высококлассное оборудование.

Конечно, огромную роль сыграло то, что у нас за плечами был огромный опыт сканирования нестандартных и различных по сложности объектов разными типами сканеров, в том числе и вышеупомянутым оборудованием.

3D-сканер RangeVision линейки «PRO» является настраиваемым: он имеет четыре зоны сканирования для объектов различных размеров. Это позволило выбрать оптимальную зону с точки зрения размера объекта и требуемого качества финальной модели. Оцифровка поверхности скульптур проводилась на второй зоне сканирования размером 300х225х225 мм, при этом 3D-разрешение составило ~0,17 мм. Для упрощения задачи и ввиду ограничений на манипуляции со скульптурами для сканирования использовался поворотный стол. Объект на поворотном столе оборачивался на 360 градусов за 12 поворотов.

Добиться максимального объема информации об объекте для светлых фигур удалось, сделав три группы сканов:

• Первая группа сканов захватывалась при направленном сканере снизу-вверх, под углом 45 градусов
• Вторая – под углом 90 градусов (сканирование середины скульптуры)
• Третья – при направленном сканере сверху-вниз, под углом 45 градусов
• Для темных и приближенных к черному цвету фигур таких этапов было шесть
  
  

Ситуация с фигурами в черных/темных градациях осложнялась тем, что для удачного сканирования необходимо было «засветить объект», тем самым получить от него отражение света. Но в росписи, помимо черного цвета, присутствовали и светлые оттенки (лицо, руки, узоры на одежде). Добиться результата удалось благодаря вариативным настройкам экспозиции 3D-сканера RangeVision. Сканирование повторялось при стандартных настройках экспозиции и при экспозиции, увеличенной в два-три раза. Таким образом устранялись «пересветы» на объекте, возникающие при освещении фарфора в условиях, не позволяющих использование матирующего спрея.

Для скульптур с очень сложной, глубокой детализацией в одежде, проводилось дополнительное сканирование в лежачем положении объекта, при котором сканер мог «увидеть» складки и углубления.

«В результате работы мы получали 4-5 групп сканов для светлых фигур и 10 – для темных. Содержательный и удобный объем информация для постобработки», – рассказывает Анна.

После оцифровки экспонатов проводилась пост-обработка результатов. Первоначальная сшивка и обработка сканов происходила в комплектном программном обеспечении сканера, RangeVision ScanCenter, которое позволило совмещать группы сканов в автоматическом режиме, что ускорило и облегчило работу. При наличии групп с повторяющейся геометрией совмещение сканов производилось в ручном режиме по точкам. Финальная подготовка моделей и подгонка по размеру с учетом усадки материалов дальнейшего производства проводилась в программе Blender.

В результате были получены 3D модели в формате STL. Полученная путем печати на 3D-принтере копия из гипсополимера использовалась для создания гипсовой формы, которая дорабатывалась художниками Императорского фарфорового завода с учетом современных технологических особенностей производства. Затем будущее изделие отливалось в эти формы и проходило двукратный высокотемпературный обжиг.Финальная стадия создания реплики - точное копирование росписи с музейного оригинала. Копирование образца и последующая роспись каждого изделия выполняются вручную в цехе высокохудожественных изделий с учетом цветовой нюансировки и мельчайших деталей.Благодаря профессионализму скульпторов-художников Императорского фарфорового завода, опыту специалистов компании «Киберон Групп» и высокоточному оборудованию для 3D-сканирования RangeVision удалось выполнить масштабный проект по сохранению и воссозданию значимой для истории коллекции «Народности России».

Материал для публикации подготовлен компанией «Киберон Групп». Фотографии предоставлены «Императорским фарфоровым заводом».

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.