С помощью технологий сканирования Artec получена поразительная 3D-модель арки китайского храма

16/12/2020

«Два играющих с жемчугом дракона будут взмывать в небеса». Так гениальный китайский художник и каменщик Ху Мингжу представлял себе сцену на вершине архитектурного шедевра, который прославит имя мастера на священных землях горы Утайшань на севере Китая. Сто лет спустя его искусно украшенная драконами арка с обилием утончённых резных орнаментов в виде фруктов, цветов, а также мифических и настоящих животных обретает вторую жизнь: в рамках проекта по сохранению культурного наследия её воссоздали в 3D, передав каждую мельчайшую деталь.

Арка перед монастырем Лунцюань на горе Утайшань

Гора Утайшань, или Гора пяти террас, которая является объектом всемирного наследия ЮНЕСКО и туристической достопримечательностью с самым высоким статусом ААААА (установлен Государственным управлением по делам туризма КНР) — это первая из пяти священных гор буддизма. Она стала местом преклонения миллионов паломников со всей страны с I века нашей эры, когда на пяти плоских вершинах горы начали возводиться монастыри.

Первая 3D-модель арки монастыря Лунцюань в режиме геометрии

Сегодня на горе Утайшань более 40 храмов, но одним из самых уникальных по своей архитектуре является монастырь Лунцюань, работу над которым вел легендарный художник Ху Мингжу (1895‒1968).

Путь к славе мастера Ху Мингжу

Ху Мингжу, сын обычного школьного учителя, начал свой профессиональный путь подмастерьем в столярной мастерской на горе Утайшань, когда ему было всего 10 лет. Помимо каменных работ он увлекался каллиграфией и живописью. Молодой Ху Мингжу считался прилежным и усидчивым учеником, но в то же время независимым и свободомыслящим. Его любили и учителя, и сверстники. «Ученик превзошел своего учителя», — однажды сказал о нём его наставник, Лиу Юанченг.

Однако свой первый крупный заказ Ху Мингжу получил лишь спустя несколько лет после своего 20-летия. В то время монастырь Лунцюань объявил конкурс на лучший проект храма в память об усопшем монахе Пуджи. В числе участников был и Ху Мингжу. Его заявка была отобрана в числе двух лучших наряду с проектом группы мастеров из соседней провинции Хэбэй. Однако настоятелю монастыря Ху Мингжу в ходе личной встречи показался слишком молодым и неопытным, и его кандидатуру отвергли.

Так, за работу принялась группа каменщиков из Хэбэя, но в процессе строительства руководство монастыря ужесточило требования к качеству резьбы, которая должна была украсить стены святилища. Поскольку в Хэбэе не оказалось каменщиков достойного уровня, мастера просто бросили работу на половине. После этого настоятелю пришлось обратился к Ху Мингжу, который быстро собрал команду из талантливых художников со всех уголков страны, довёл до совершенства изначальные наброски, а затем распределил работу среди своих помощников, чтобы завершить строительство в максимально короткие сроки. На открытии храма все восхищались красотой резьбы по камню, которая изображала бурлящие воды горной реки.

Создание легендарной арки

Годом позже Ху Мингжу выиграл ещё один конкурс, на возведение резной арки перед монастырем Лунцюань, которая должна была подчеркнуть всё великолепие и значимость храма. Сначала художник оформил своё видение арки в форме миниатюры, изготовленной из желтого воска. Ху Мингжу гармонично объединил узоры традиционной китайской резьбы по дереву с собственной технологией резьбы по камню. «Это настоящий шедевр!» — воскликнул один из членов жюри, увидев прототип арки.

Следующие шесть лет под руководством Ху Мингжу, не покладая рук, трудились 50 ремесленников. Наконец, осенью 1930 года арка была достроена. Это чудо архитектуры разместилось на верхней площадке лестницы, состоящей из 108 ступеней (это священное число в буддизме). Три входа образованы четырьмя квадратными пилястрами, которые спереди и сзади поддерживаются четырьмя колоннами. Со всех сторон пилястры украшены художественными изображениями драконов. Своды ворот увенчаны кропотливо выполненной резьбой в виде пионов, налитой хурмы, традиционных китайских кисточек для письма, бумажных вееров, священных книг и других узоров. В центральной части арки можно увидеть более 20 вырезанных из камня львов в различных позах. Центральным элементом композиции выступают изображения сцен из жизни Будды, а над ними, на лепестке лотоса, — надпись, гласящая: «Свет Будды озаряет нас».

Витиеватая резьба над главным входом арки

Фигура льва, готовящегося к броску

Вызов принят

Всё это многочисленное разнообразие замысловатых форм нужно было реконструировать в 3D, чтобы сохранить этот памятник культуры для будущих поколений.

Исполнителям проекта было поставлено два условия:

  • Прежде всего, каждый элемент арки должен быть передан в 3D с максимальной точностью. Никаких прогалов в готовой модели быть не должно.
  • Во-вторых, требовалось, чтобы 3D-модель можно было разделить на структурные элементы, из которых состоит арка, и изучить каждую из них отдельно.

Лучшим способом выполнить одновременно оба условия было использование технологии 3D-сканирования. Используя портативный 3D-сканер, вы можете перемещаться вокруг объекта и оцифровывать каждую его секцию со всех необходимых ракурсов.

Портативное 3D-сканирование — это то, чем профессионально занимаются сотрудники компания Beijing Onrol Technology Co., Ltd., дистрибьютера Artec 3D с золотым статусом. Их наняли для 3D-съёмки арки, что с самого начала представлялось не самой простой задачей. Чтобы добиться максимально качественных результатов, специалисты компании решили использовать сразу два портативных сканера: Artec Eva и Artec Space Spider.

По сравнению со Space Spider у Artec Eva больше поле зрения и выше скорость сканирования, поэтому этот сканер может быстрее отснять необходимую поверхность. А уникальность Space Spider заключается в более высокой точности (вплоть до 0,05 мм) и более высоком разрешении (до 0,1 мм). Таким образом, с помощью Eva было решено сделать общий скан арки, а с помощью Space Spider — оцифровать все сложные, витиеватые элементы.

Передняя часть 3D-модели крупным планом

Прежде чем приступить к работе, необходимо было удостовериться, что всю конструкцию в принципе возможно отсканировать от основания до вершины. Вокруг арки было очень мало места, поэтому использовать стандартные леса не получалось. Команда Onrol использовала несколько лестниц, что позволяло добраться до тех участков арки, которые не удавалось отснять с земли. В частности, карниз можно было оцифровать только сверху.

Требовал внимания ещё один момент: на высоте 3 000 метров солнечный свет казался намного ярче, чем на обычной высоте, и он отражался намного интенсивнее, особенно от гладких полированных поверхностей, которыми изобиловала арка. Это могло помешать обоим сканерам правильно отснять геометрию и текстуру объекта. Eva и Space Spider передают собранные 3D-данные в программу Artec Studio, которая реконструирует форму объекта, анализируя каждое малейшее искажение полигональной сетки после того, как проецируемый сканером луч структурированной подсветки достигает поверхности объекта и отражается от неё. Чтобы избежать засвечивания, обычно используется затенение, но в этом случае, учитывая ограничения пространства, такой вариант был невозможен. Таким образом, в безоблачные дни 3D-съёмку часто приходилось проводить после захода солнца.

Съемка отдельных участков арки с помощью 3D-сканера Artec Eva в ночное время

3D-съёмку завершили за 14 рабочих дней, во время которых собрали 500 ГБ сырых данных (это примерно объём 100 000 фотографий на хорошем смартфоне). Сканы с Eva и Space Spider совместимы друг с другом, их можно легко склеить в Artec Studio. В каждом обновлении программы появляются дополнительные функции, которые облегчают обработку данных и предлагают новые инструменты для удобного редактирования сканов.

Блестящие результаты

Месяц спустя проект был завершён. Качество 3D-модели поразило заказчика точно так же, как и красота оригинальной резьбы, выполненной Ху Мингжу, когда-то очаровала многочисленных монахов и лам, впервые увидевших арку на горе Утайшань.

3D-изображение фасада арки

Легендарная арка сохранена для будущих поколений в виде 3D-модели; у архитекторов, художников и китаистов появилась возможность изучать этот шедевр даже если они сами они никогда не побывают на горе Утайшань. Эту 3D-модель также можно демонстрировать на уроках истории Китая в качестве наглядного пособия. Особенно ценно, что теперь в высоком разрешении можно рассмотреть верхние части арки, которые обычно сложно увидеть при посещении объекта. Впервые в истории благодаря технологии 3D-сканирования каждый, кому это интересно, может изучить все элементы этого памятника архитектуры.