Този сайт използва бисквитки (cookies). Ако желаете можете да научите повече тук. Разбрах

Новини Технологии и концепции
бр. 8, 2010

Софтуерът за 3D моделиране и визуализация – с важна роля за опазване на културно истoрическото наследство

от , 17 септември 2010 0 9203 прочитания,

Благодарение на добре развитите съвременни информационни технологии, днес ние разполагаме с добри възможности за да направим многобройните културни паметници в България по-достъпни и по-интересни за масовия посетител

В европейски мащаб, България е една от държавите с най- богато културно-историческо наследство. Според някои статистики по брой на недвижими паметници тя е на трето място след Гърция и Италия. Различни изследователи считат, че Балканският полуостров и територията, на която се намираме днес, са люлката на европейската цивилизация. Значителна част от намиращите се у нас паметници са археологически. От импозантните древни градове, заобиколени с мощни крепостни стени, както и намиращите се в тях дворци, църкви и манастири от времето на възхода на Одриското царство, Римската империя, Първото и Второто Българско царство или Византийската империя, са останали само руини. Археологическите разкопки могат да установят плановата схема на сградите, от които са останали стени с максимална височина 1-2 метра или само основите. Такива останки говорят много на археолозите и изследователите, но са трудно разбираеми за обикновения посетител. 
За привличането на интереса на масовия посетител е необходимо да се възстанови предполагаемата по форма и големина постройка. Така всеки наблюдател може да получи по-добра представа за качествата на сградата или комплекса и да възприеме по-лесно културно-историческата им стойност. 
Възстановяването 
Реконструирането на сгради на базата на археологически находки е изключително скъпа, сложна, а и донякъде опасна задача. Че строителството е скъпа дейност, не е нужно да се  споменава. Сложността на задачата идва оттам, че освен относително точната планова схема обикновено не са налични други данни за сградата, която следва да се възстанови – т.е. би следвало да се направи нов проект и по аналогия с евентуално запазени постройки или техни фрагменти от същия исторически период, да се изгради подобие на древния градеж върху разкритите му оригинални основи. Така обаче автентичността на откритите останки ще се наруши до голяма степен и бъдещите поколения ще са принудени да възприемат сградата според хипотезата на отделен изследовател. Това е опасността от подобна реконструкция – унищожаване на автентичните структури и налагането на едно-единствено хипотетично предположение за вида на древната сграда.
 


Какви са тогава алтернативите? 
Очевидно съвременните технологии могат да помогнат на посетителите да „видят” сградата или комплекса и да се разходят из нея, без тя непременно да е построена отново. Тези технологии, освен че са по-евтини от реалното изграждане на обекта, дават и възможности за представянето на различни варианти, направени на базата на възстановките на различни изследователи. Виртуалните сгради могат да бъдат  лесно променяни в по-късни етапи, когато въз основа на нови изследвания или археологически разкрития се получат нови непознати до момента доказателства за вида и конструкцията на паметника. Така и изследователите ще могат да доразвиват своите представи и хипотези, без да се разрушава паметника и в същото време да се даде възможност на идните поколения да направят своите трактовки на намереното от нас.
Създаването на виртуалните обекти 
от културно-историческото наследство преминава през два етапа – изработване на максимално подробен тримерен модел и генериране на варианти на визуализация на модела.
Тримерен модел на сграда може да се изработи по много начини. Най-лесно и бързо това става чрез някой от специализираните продукти за архитектурно проектиране, като Archicad, REVIT Architecture, Autodesk Architecture, ALLPLAN и др.  Тъй като те боравят със стандартните елементи за изграждане на съвременни сгради, ще е необходимо да се разработят  допълнителни компоненти или библиотеки, свързани със спецификата на съответния паметник. Това може да са особени отвори за прозорци и врати с арковидни форми и специално оформление (фиг.1), бойници за завършек на крепостни стени, решетки и др. 
Използваната програма за създаване на модела следва да има богати възможности за създаване на произволни геометрични форми и тяхното съчетаване с оглед на нуждите от моделиране на куполи, стъпили на  пандантиви; сводове, поддържани от променящи формата си контрафорси (фиг.2) и др. В тези случаи може да се окаже, че по-удобни за изпълнение на тримерния модел са програми с общо предназначение, като Autocad или дори Google Sketchup. Най-често работата по изграждането на модела се осъществява чрез комбинирането на предимствата на изброените по-горе продукти.
Допълнителната обработка на модела 
и подготовката му за визуализация представляват втори етап от процеса.  В определени случаи това може да се осъществи и чрез програмата за тримерно моделиране,  понеже изброените по-горе програмни продукти притежават и добри възможности за създаване на качествени фотореалистични изображения. 
В тази връзка предварително следва да се определят целите и вида на визуализацията. Тук вариантите са няколко:
- отделни изображения на тримерния обект,  
- анимация, 
- виртуална интерактивна разходка в сградата. 
Всички те имат различни възможности за приложение, поставят различни изисквания към тримерния модел и програмата, чрез която ще се реализират, но могат напълно успешно да бъдат приложени едновременно при изследването, промовирането, експонирането и представянето на културно-историческия паметник. Добрата новина е, че може да се използва един и същи тримерен модел с евентуални негови модификации, а създаването му всъщност е най-трудоемката и съответно най-скъпата част от процеса. 
Създаването на отделни изображения
на тримерния обект е най-лесният и бърз начин за представянето му. Изображенията могат да бъдат подходящо експонирани на мястото на разкопките и да подпомагат въображението на посетителя при възприемането на паметника. Силен ефект се получава при комбинирането на изображения на модела  със снимки от сегашното състояние на археологическите останки от същата гледна точка. 
Дори когато пред визуализацията се поставят и по-високи цели – създаването на анимации или интерактивни модели за виртуални посещения, то отделните изображения винаги ще бъдат необходими при създаването на печатни брошури, плакати за реклама, публикации в медии и др. При този тип краен продукт могат да се поставят и по-високи изисквания към представянето на околната среда на обекта, да се добавят и допълнителни елементи – хора, предмети от бита, растения и прочие, които да повишат усещането за реализъм на образа. Този тип визуализация може да се реализира, както вече беше споменато по-горе, от всички програмни продукти за тримерно моделиране. 
При желание за по-качествен краен резултат и възможности за пълен контрол на всички компоненти и етапи в процеса на управлението на материалите и на различните ефекти (светлинни, специални, на околната среда и др.), следва да се използват специализираните в тази област програмни продукти, като 3D Studio Max, Autodesk Maya, Artlantis Render, Cinema 4D и др. В някой случай елементите на околната среда, фонът и специалните ефекти могат да бъдат въведени не като част от тримерния модел, а чрез други програмни средства за редактиране на изображения от ранга на Adobe Phototshop. 
 

Чрез създаване на анимационни клипове
се получават по-добри възможности за пространственото възприемане на обекта. Чрез симулацията на движение из интериора и около възстановения виртуално паметник, посетителят може по-пълно да добие представа за неговите пропорции, големина и въздействие. Подходящи по-кратки или по-дълги филми могат да бъдат прожектирани на отделни дисплеи, разположени на удобни места в рамките на самия археологически обект и на по-големи екрани в музейна сграда към него. Те могат да бъдат излъчвани като реклама за обекта по телевизионен път или в Интернет среда, както и да бъдат разпространявани на цифрови носители за видео информация за популяризирането на обекта и съответно закупувани от посетителите му. 
Чрез анимациите могат да се постигнат и други цели. Те са много добро учебно средство за онагледяване на процесите по изграждането на уникални конструкции или за ефектно представяне на етапното изграждане на паметника през различни периоди от съществуването му. (фиг.3.) Разбира се, създаването на анимации изисква значително време и средства и обикновено е резултат от усилията на големи екипи от специалисти. Задължително е изготвянето на предварителни сценарии за отделните клипове, разработването на подробни описания на ефектите и движенията, които ще се реализират. 
Постигането на реализъм в движещото се изображение се постига с въвеждане на допълнителни елементи и детайли, които за разлика от създаването на отделни изображения изискват въвеждането им в самият модел. Пред технологичните ресурси също се поставят по-големи изисквания, като се вземе под внимание, че за една секунда анимация са необходими 24-25 висококачествени отделни кадъра, за изчисляването на които ще трябва да се предвиди съответното машинно време. Програмната среда за реализацията на подобни визуализации обикновено е многокомпонентна. В нея на първо място присъства основният продукт за реализация на поредицата от изображения от ранга на 3D Studio Max или Autodesk Maya, отделни кадри и елементи понякога е необходимо да получат допълнителна обработка примерно с Adobe Phototshop, а крайният резултат се генерира чрез специализирани продукти от типа – Adobe Premiere или Adobe After Effects.  
Виртуалната разходка 
е третият вариант на визуализация на паметници от културно-историческото наследство. При нея наблюдателят самостоятелно може да контролира направлението на погледа и местоположението си в и около реконструираната сграда или комплекс. И в този случай е необходим подробен тримерен модел на обекта. 
Особеното в случая е, че сложността на модела и детайлирането му следва да се съгласува с технологичните възможности за визуализирането му в реално време. Модели с много подробности и тежки текстурни изображения ще изискват и значителен компютърен ресурс (видеокарта с мощен собствен процесор и голям обем видеопамет) за да се осъществи плавно движение из и около обекта в реално време. При подготовката на модела е възможно да се вградят различни интерактивни елементи, чрез активирането на които посетителят на виртуалния модел да получава допълнителна информация за обекта, да активира анимационни или звукови ефекти и др. Реализацията на този тип визуализация преминава през обработване на модела в подходяща програмна среда от типа на 3D Studio Max, след което се генерира VRML (Virtual Reality Modeling Language) или X3D файл. Тези файлови формати се визуализират с помощта на специални добавки  (plugin)  в стандартните интернет браузери. С тяхна помощ посетителят може да предприеме една виртуална разходка из тримерния модел при наличието на стандартна компютърна конфигурация (Фиг.4)  
Разбира се, когато става дума за виртуална реалност (Virtual Reality - VR) би могло да се мисли и за по сложни технологични решения включващи специални видео-шлемове, ръкавици със сензори за управление или дори VR стаи за възприемане на пространствения модел. Това обаче са уникални технологични решения в повечето случай достигнали само до експериментален стадии на развитието си. Подобни системи все още изискват значителни средства за създаване и поддръжка и намират практическо приложение при обучение на пилоти, парашутисти и автомобилни състезатели, при симулации на военни операции и др.
В заключение
Благодарение на добре развитите съвременни информационни технологии, днес ние разполагаме с добри възможности за да направим многобройните културно-исторически паметници в България по-достъпни и по-интересни за масовия посетител.  Студенти, дипломанти, специализанти и докторанти предимно към катедра „Теория и история на архитектурата” на УАСГ успешно ги прилагат, както в своите учебни и научни разработки, така и при участието си в различни проекти реализирани под ръководството на преподаватели от Архитектурния факултет в Мултимедийна Лаборатория за Културно-историческо наследство на УАСГ.

КОМЕНТАРИ ОТ  

Полезни страници
    За нас | Аудитория | Реклама | Контакти | Общи условия |
    Действителни собственици на настоящото издание са Иво Георгиев Прокопиев и Теодор Иванов Захов