CC BY
77Гуманитарная информатика. 2017. № 13. С. 6-11
УДК 004.94
DOI: 10.17223/23046082/13/1
«ЭФФЕКТ ПРИСУТСТВИЯ»: 3D-ВИЗУАЛИЗАЦИИ ПРОЦЕССА И РЕЗУЛЬТАТОВ АРХЕОЛОГИЧЕСКИХ РАСКОПОК В СОВРЕМЕННЫХ МУЗЕЙНЫХ ПРАКТИКАХ1
О.В. Зайцева, М.В. Вавулин
Национальный исследовательский Томский государственный университет, Томск, Россия e-mail: snori76@mail.ru
Обобщен опыт экспериментальных работ в области 3D-фиксации и визуализации результатов раскопок, проводимых Лабораторией междисциплинарных археологических исследований «Артефакт» Томского государственного университета. Раскрыт потенциал музейного использования стереовизуализаций, обеспечивающих «эффект присутствия» на археологических раскопках.
Ключевые слова: археологические раскопки, фотограмметрия, 3D-модель, стереовизуализации, музейные практики.
"EFFECT OF PRESENCE": 3D-VISUALIZATION OF THE PROCESS AND RESULTS OF ARCHAEOLOGICAL EXCAVATIONS IN MODERN MUSEUM PRACTICES2
Olga V. Zayceva, Michail V. Vavulin
National research Tomsk State University, Tomsk, Russia e-mail: snori76@mail.ru
The article summarizes the experience of experimental work in the field of 3D-fixation and visualization of excavation results, conducted by the Laboratory of Interdisciplinary Archeological Research "Artefact" of Tomsk State University. The potential
1 Исследования выполнены при поддержке проекта РГНФ № 16-11-70005 а (р).
2 The research was carried out with the support of the project RGNF № 16-11-70005 а (р).
of the museum's use of stereovisualizations, providing "the effect of presence" on archaeological excavations, is revealed.
Key words: archaeological excavations, photogrammetry, 3D-model, stereovisuali-zation, museum practices.
Сегодня мало кого уже может удивить возможность виртуального 3D-Typa по древним Помпеям или Мачу-Пикчу. Подобные «путешествия во времени» могут совершаться в виртуальном пространстве или же быть мультимедийной составляющей музейной экспозиции. При этом разные типы археологических памятников требуют совершенно разных подходов при их представлении в виртуальном и музейном пространстве. Археологические памятники таежной зоны Сибири зачастую не обладают необходимой для популяризации науки зрелищностью, так как полностью сокрыты под землей и остаются «невидимыми» для широкой общественности. К тому же археологические объекты таежной зоны полностью лишены каких-либо каменных конструкций, что требует создания совершенно особых условий при их музеефикации.
Новые возможности для презентации научных открытий и донесения их значимости до широкой аудитории открылись в последние полтора десятилетия с появлением методов трехмерной фиксации и визуализации результатов археологических раскопок. В настоящее время активно используются две альтернативные технологии - лазерное сканирование и цифровая фотограмметрия [1]. Созданные на основе этих технологий интерактивные фотореалистичные трехмерные модели позволяют увидеть археологические объекты любому заинтересованному человеку. Стереоролики, демонстрируемые на специальном оборудовании в музеях, создают полный «эффект присутствия», и любой посетитель выставки может во всех деталях и ракурсах увидеть то, что видел археолог во время раскопок. Огромная ценность современных технологий 3D-фиксации и визуализации заключается еще и в том, что исследуемый объект во всей его сложности может стать доступным для изучения и интерпретации неограниченному количеству заинтересованных исследователей, а автор раскопок утрачивает свою монополию на «единственно верную» интерпретацию исследуемого им памятника [2].
В настоящей статье речь пойдет об экспериментальных работах в области 3D-фиксации и визуализации результатов раскопок, проводимых Лабораторией междисциплинарных археологических исследований «Артефакт» Томского государственного университета.
В 2013 г. были возобновлены исследования широко известного в научных кругах средневекового археологического комплекса Зеленый Яр в Ямало-Ненецком автономном округе. Раскопки проводились Научным
центром изучения Арктики (г. Салехард) под руководством А.В. Гусева при участии Лаборатории «Артефакт», которой осуществлялась процесса исследования погребений [3].
С целью дальнейшего сравнительного анализа получаемых результатов параллельно применялись две технологии - трехмерное сканирование и наземная фотограмметрия. Использовались ручной оптический бесконтактный 3D-скaнер CreaformVIUscan и программное обеспечение CreaformVXelements и GeomagicDesign X. При фиксации с помощью технологии фотограмметрии использовался цифровой фотоаппарат NikonD700. Апробировано два варианта обработки полученных данных: с помощью бесплатного программного обеспечения Autodesk 123D Catch и коммерческого Agisoft Photoscan Professional. И на основе сканирования, и на основе фотограмметрия были получены сопоставимые по точности высоко детальные трехмерные модели исследуемых погребений. Однако при этом технология цифровой фотограмметрии не требует, в отличие от трехмерного сканирования, дорогостоящего оборудования и более проста в освоении. Что касается экспериментов с бесплатным и коммерческим программным обеспечением для обработки данных фотограмметрии, то лучшие результаты продемонстрировало коммерческое Agisoft Photoscan Professional. Однако и модели, созданные в бесплатной программе Autodesk 123D Catch, вполне пригодны для музейной презентации.
Для 3D-визуализации использовалось программное обеспечение Autodesk 3D Max. Для создания стереоизображения визуализация сцены производилась с двух камер направленным методом с использованием скрипта для автоматического вычисления и изменения стереобазиса в зависимости от расстояния между плоскостью камер и нулевого параллакса. Созданные в итоге стереоролики демонстрируют различные этапы исследования погребений и в настоящее время используются в учебном процессе на историческом факультете Томского государственного университета и на тематических экскурсиях в Музее археологии и этнографии Сибири.
В 2014 г. Томским государственным университетом были возобновлены раскопки Тимирязевского-1 курганного могильника. Впервые на территории России были последовательно применены методики 3D-фиксации всего процесса и результатов раскопок [4]. В отличие от наших работ, проведенных ранее на Зеленом Яру, с помощью технологии наземной фотограмметрии фиксировались не только отдельные погребения, но и весь раскоп в целом на разных этапах исследования. Обработка данных осуществлялась с использованием программного обеспечения
Agisoft Photoscan Professional. Все проведенные фиксации можно подразделить на два типа:
1) фиксация всей площади раскопа до начала раскопок и на разных глубинах в ходе процесса раскопок;
2) детальная фиксация каждого обнаруженного в раскопе археологического объекта (погребения, захоронения кукол-двойников умершего, поминальные комплексы и т.д.).
Трехмерная фиксация с помощью технологии наземной фотограмметрии, проводимая на всех этапах и объектах раскопок, не только позволила оперативно и с высокой точностью документировать процесс исследований, но и была использована в 2015 г. при создании выставочного проекта «Тайны Тимирязевского некрополя: круговорот жизни и смерти в сибирском шаманизме» в Томском областном краеведческом музее. Сама экспозиция построена таким образом, что посетитель может пройти вместе с «детективами прошлого» - археологами - полный цикл получения нового знания: от обнаружения кучки непонятных миниатюрных предметов до реконструкции всего сложного обряда «окончательных похорон» с захоронением куклы-двойника умершего.
Одним из средств раскрытия темы стал демонстрируемый на выставке стереоролик. Перед созданием сцены с анимацией все модели были предварительно обработаны в программе Geomagic Wrap. Также были произведены интеграции моделей различных масштабов фиксации. Модель погребения интегрировалась в модель всего раскопа. Модель локального скопления артефактов интегрировалась в модель погребения (рис. 1).
Рис. 1. Кадры стереролика к выставке «Тайны Тимирязевского некрополя: круговорот жизни и смерти в сибирском шаманизме»
Для визуализации использовалось программное обеспечение Autodesk 3D studio MAX. Первая часть видеоролика включает в себя показ всех этапов раскопок: разборку культурного слоя на разных глубинах, обнаружение и исследование погребения и находящегося рядом с ним ритуального объекта - скопления миниатюрных вещей с антропоморфной личиной. Посетитель видит все то, что видел исследователь в момент открытия. Вторая часть ролика демонстрирует научную реконструкцию внешнего облика кукол-двойников умерших.
Воспроизведение видеороликов в стереоформате на выставках производилось через проектор с использованием затворной технологии на оборудовании производства компаний Nvidia и Optoma. В настоящее время созданные стереовизуализации используются в учебном процессе и демонстрируются в Музее археологии и этнографии Сибири Томского государственного университета (рис. 2).
Рис. 2. Демонстрация стереороликов в Музее археологии и этнографии Сибири Томского государственного университета
В 2016 г. начаты опытно-экспериментальные работы по 3D-фиксации результатов раскопок раннескифского поминально-погребального комплекса Чинге-Тэй I в Республике Тыва. Это комплекс исследуется археологической экспедицией Государственного Эрмитажа под руководством К.В. Чугунова. Диаметр кургана, расположенного в центре комплекса, составляет более 70 м. Исследование этого грандиозного погребального сооружения ведется последовательно по секторам и продлится еще многие годы. Лаборатория «Артефакт» занимается трехмерной фиксацией процесса раскопок уже отработанными методами наземной фотограмметрии. Специфика объекта исследования потребовала также применения летательного аппарата DJI Phantom 4. В этом проекте объединяются данные, собранные с помощью наземной фотограмметрии и с воздушной съемки на низких высотах.
Получаемые трехмерные модели и цифровые архивы станут основой интерактивных мультимедийных выставок, а созданные на их основе стереовизуализации обеспечат посетителю полный «эффект присутствия» на раскопках.
ЛИТЕРАТУРА
1. Remondino F., Campana S. 3D Recording and Modelling in Archaeology and Cultural Heritage: Theory and Best Practices. Oxford : Archaeopress, 2014. 171 p. (BAR International Series. 2598).
2. Зайцева О.В. 3D-революция в археологической фиксации в российской перспективе // Сибирские исторические исследования. 2014. № 4. С. 10-20.
3. Гусев А.В., Ражев Д.И., Слепченко С.М., Зайцева О.В., Пушкарев А.А., Во-дясов Е.В., Вавулин М.В. Археологический комплекс Зеленый Яр: новые технологии полевых исследований // Уральский исторический вестник. 2014. № 2 (43). С. 89-96.
4. Zaytceva O., Pushkarev A., Vavulin M., Vodyasov E. Photogrammetry: from Field Recording to Museum Presentation (Timiryazevo Burial Site, Western Siberia) // Mediterranean Archaeology and Archaeometry. 2016. Vol. 16, № 5. P. 97-103.
