Виртуальная реконструкция индустриального наследия: опыт 3D-реконструкции архитектурного облика производственного корпуса Трехгорного пивоваренного завода в Москве рубежа XIX-XX вв.

Введение

В этом исследовании рассматривается тема индустриального наследия - редкая среди работ по реконструкции объектов историко-культурного наследия. К настоящему времени реализовано уже немало научных проектов в области виртуальных реконструкций дворцов, усадеб и храмовых комплексов, чего нельзя сказать о теме индустриального наследия.

Ключевыми работами для понимания концепции индустриального наследия в контексте отечественных подходов являются публикации В.В. Запария – одного из ведущих российских специалистов в области изучения индустриального наследия, что продолжительное время занимал должность национального представителя России в Международном комитете по сохранению индустриального наследия (TICCIH - The International Committee for the Conservation of the Industrial Heritage) ^[1],[2],[3].

Индустриальное наследие определяется как совокупность строений и артефактов, произведенных обществом с использованием труда и считающихся достаточно важными для сохранения их для будущих поколений. Противопоставление индустриального наследия и культурного не вполне корректно, поскольку первое является частью материально-культурного наследия человечества ^[2].

Объектами индустриального наследия могут становиться промышленные объекты, прекратившие по тем или иным причинам производственную деятельность. В России первыми объектами индустриального наследия являются предприятия петровского времени, однако, наибольшее количество промышленных сооружений в Российской империи было создано в ходе процесса индустриализации конца XIX – начала ХХ вв.

Индустриализация затронула не только экономические аспекты развития, но также принесла перемены в структуру общества, его институты и образ жизни. В последней трети XX в. процесс индустриализации претерпел изменения: увеличился темп внедрения инноваций, что сопровождалось появлением новых материалов и модернизацией всего технического оснащения. Старые индустриальные постройки стали постепенно частью истории. Тогда же зародилась индустриальная археология, объединившая историков, антропологов, инженеров, архитекторов и экономистов ^[2]. В 1960-е гг. сформировалось движение в защиту и сохранение объектов индустриального наследия. В 1978 г. движение официально переросло в международную организацию TICCIH, которая рассматривала актуальные вопросы сохранения индустриального наследия, а также занималась проведением конгрессов, конференций и семинаров; издавала свой ежеквартальный бюллетень и поддерживала другие издания, посвященные индустриальному наследию ^[3].

Одна из основных проблем, которая возникает в деле сохранения индустриального наследия, связана с тем, что учреждения, занимающиеся сохранением культурного наследия, как правило, определяют ценность объекта по возрасту, эстетическим характеристикам и его уникальности. В то же время, объекты индустриального наследия прежде всего функциональны: их облик формировался практической необходимостью того или иного производства. Объекты индустриального наследия, таким образом, не всегда уникальны и имеют нередко схожие черты. В связи с этим В. В. Запарий указывает, что индустриальные объекты должны отбираться для сохранения по принципу наибольшей репрезентативности ^[2]. Можно предположить, что тот же принцип отбора объектов по возрасту, эстетичности и уникальности, зачастую исключающий индустриальное наследие из сохраняемых памятников культурного наследия, касается и объектов для создания виртуальной 3D-реконструкции, что объясняет малое количество работ по виртуальной реконструкции именно индустриального наследия.

Другой вопрос касается дальнейшего использования объектов индустриального наследия. Основным решением здесь является музеефикация, подразумевающая перепрофилирование старых промышленных построек в объекты культуры и туризма, что, кроме очевидной общественной пользы, может иметь и коммерческую привлекательность. Имеется богатый опыт музеефикации индустриальных объектов в Европе (общественные пространства и музеи Великобритании, различные центры творчества во Франции, превращение Венеции из промышленного центра в туристический и т. д.), США («коридоры наследия») и России — музеи-заповедники. Возможны и другие направления перепрофилирования старых индустриальных зданий – превращение их в рекреационные объекты, социальные, научные и образовательные учреждения, а также коммерческие, спортивные и творческие центры, жилые дома и офисы. Отдельным способом сохранения промышленных памятников, особенно в случаях невозможности их физического сохранения, является виртуализация ^[4],[5],[6].

Основной задачей данного исследования является проведение научно обоснованной 3D-реконструкции основного производственного корпуса Трехгорного пивоваренного завода, крупнейшего предприятия этой отрасли не только в Москве, но и в России. Однако, прежде чем переходить непосредственно к процессу моделирования, обратимся к истории завода.

Из истории Трехгорного завода

История Трехгорного пивоваренного завода берет свое начало в 1875 г., когда уроженцем Выборга, обучившимся пивоваренному делу в Германии, А. А. Кемпе и русским купцом Б. А. Гивартовским было организовано «Трехгорное пивоваренное товарищество в Москве». Другими учредителями были А. К. Крестовников, А. А. Карзинкин, И. В. Щукин, П. П. Дюшен, К. Т. Солдатенков, С. П. Вишняков, Н. С. Грачев, А. А. Лутрейль, А. Фон-Барбер, К. Ф. Герике, А. К. Беккерс и Торговые дома «М. Борисовский с сыновьями», «И. В. Юнкер и Ко». Товарищество имело статус акционерного общества, его управление осуществлялось тремя директорами, образующими правление товарищества ^[7],[8].

Постройкой первоначальных корпусов завода руководил А. А. Кемпе ^[7]. Был приглашен известный архитектор австрийского происхождения А. Е. Вебер. С 1871 г. он работал в Москве над такими постройками, как здание гостиницы и ресторана «Славянский базар», доходный дом Трындиных и дом Е. И. Козицкой (он же – дом Г. Г. Елисеева). Впоследствии над корпусами завода работали также архитекторы Р. И. Клейн, обучавшийся в Императорской академии художеств, а затем во Франции (Музей изобразительных искусств им. А. С. Пушкина, магазин «Мюр и Мерилиз» (впоследствии ЦУМ), Чайный дом на Мясницкой, особняк В. А. Морозовой на Воздвиженке, Средние торговые ряды на Красной площади) и Г. П. Евланов, часто работавший над перестройкой зданий (главный дом усадьбы Н. И. Морозова, Доходный дом И. И. и Н. И. Болдыревых, изменение фасада дворовой постройки во владении братьев Скворцовых) ^[9].

Корпуса Трехгорного завода были построены в так называемом "кирпичном стиле", который часто использовался в промышленной архитектуре дореволюционной России. Многие мотивы "кирпичного стиля" восходят к и немецкой архитектуре XV-XVI вв., получившей наименование немецкой кирпичной готики, а также к ломбардской архитектуре того же времени ^[9].

Строительство завершилось в 1876 г., тогда же первая партия пива Трехгорного завода поступила в продажу. Производительность завода неизменно росла, и рубежу XIX-XX вв. Трехгорный пивоваренный завод вышел на первое место по выпуску пива в Российской империи. Качество продукции также было на высоте, о чем свидетельствуют награждения Трехгорного завода правом изображения Государственного Герба в 1882 и 1896 гг. В 1895 г. были перестроены солодовенный и варочный корпуса, с этим временем совпадает и резкий рост продаж продукции завода ^[7],[10].

Тяжелые времена Трехгорный завод переживал во время революций и Первой мировой войны. Забастовки останавливали работу завода, однако правление не наказывало рабочих за простои и удовлетворяло их требования повышения заработной платы и сокращения трудового дня ^[11].

Сухой закон, введенный в связи с Первой мировой войной, вынудил Трехгорный завод перейти на производство, не связанное с алкоголем, например, выполнялись заказы на изготовление взрывчатки и алюминиевых красителей для текстиля ^[12].

В 1917 году, после Революции, завод управлялся совместно прежним руководством и заводским комитетом. В 1918 г. А. А. Кемпе вместе с сыном покинули Россию. Моссовет разрешил заводу, который стал именоваться «Тригор», выпускать слабоалкогольное пиво. Готовую продукцию разбавляли артезианской водой наполовину и продавали так вплоть до 1921 года ^[12].

В 1921 г. Московский совет народного хозяйства постановил начать восстановление работы Трехгорного завода. На ремонт и закупку сырья требовались огромные суммы, которыми на тот момент ни МСНХ, ни Главсельпром не обладали. Планировалось изготавливать на заводе пивные и медицинские дрожжи для Наркомздрава. Тогда же для Главного санитарного управления стали производиться жидкие и сухие лечебные пивные дрожжи ^[13],[14]. К 1926 году работа по восстановлению завода была в значительной степени проведена: было осуществлено техническое переоснащение, производственные мощности превысили дореволюционные показатели ^[15],[16]. В 1928 г. «Трехгорный пивоваренный завод Моссельпрома» приказом ВСНХ СССР №729 удостоился третьей премии среди лучших предприятий СССР, войдя таким образом в первые 90 лучших ^[17].

В 1929 г. по причине начала антиалкогольной кампании в СССР производство алкогольной продукции было сосредоточено именно на Трехгорном заводе, в то время как другие крупные заводы этого времени – Хамовнический и Шаболовский – перешли на выработку фруктовых вод, кваса и безалкогольного меда. Часть производства на Трехгорном заводе также была отведена под минеральные воды ^[18],[19]. Так, можно утверждать, что и в Советском Союзе Трехгорный завод играл значительную роль в пивоваренной промышленности страны.

В 1934 г. протоколом заседания Президиума Московского совета РК и КД №23 Трехгорному заводу было присвоено имя соратника Ленина, первого депутата от рабочих в IV государственной думе Российской империи А. Е. Бадаева ^[20]. А. Е. Бадаев был членом ЦК партии, занимал множество руководящих должностей – в 1937-1938 гг. занимал пост народного комиссара пищевой промышленности РСФСР, с 1938 г. - заместитель Председателя Московского горисполкома, работал в Президиуме Верховного Совета СССР. После освобождения от должности в Президиуме с 1943 по 1951 гг. А. Е. Бадаев занимал пост руководителя «Главпива» ^[21],[22].

В 1970-х гг. был перестроен производственный корпус – «Варня» ^[23]. Облик кирпичного стиля XIX века был утерян, ему на смену пришло минималистичное многоэтажное строение с редким декором. Тем не менее, часть кладки оригинальной Варни рубежа веков сохранилась и до сегодняшнего дня. В конце XX в. функционально-градостроительная роль района, где расположен завод, существенно возросла. В 2005 г. правительство Москвы приняло решение вывести действующее производство с территории завода, которую заняли различные арендаторы ^[23].

В 2006 г. территория завода была поставлена под охрану как объект культурного наследия ^[24], однако корпуса, не получая достаточного внимания, пришли в обветшалое состояние и с 2014 г. стали появляться планы и проекты по застройке территории завода. Наконец, в 2019 г. границы охраняемых территорий завода были скорректированы, что поставило под угрозу уничтожения в том числе строения XIX века, представляющие культурную ценность ^[51].

Из опыта виртуальной реконструкции культурного и индустриального наследия

Направление виртуальной 3D-реконструкции прошло значительный путь за последние десятилетия. Инструменты 3D-моделирования постоянно совершенствуются, а вместе с ними и методы, вследствие чего растет качество выполняемых реконструкций. Данная работа ориентируется на новейшую практику виртуальных 3D-реконструкций, сложившуюся на кафедре исторической информатики исторического факультета МГУ.

Основными работами по данному направлению являются сборник статей, посвященных 3D-реконструкции «Виртуальная реконструкция историко-культурного наследия в форматах научного исследования и образовательного процесса» и монография Д. И. Жеребятьева «Методы трехмерного компьютерного моделирования в задачах исторической реконструкции монастырских комплексов Москвы» ^[26],[27]. В данных публикациях подробно рассматриваются актуальные методы виртуальной 3D-реконструкции, их опыт и классификация.

Следует также перечислить некоторые знаковые проекты в области исторической 3D-реконструкции, опыт которых оказал влияние на методологию данной работы.

Один из крупных успешных проектов по исторической 3D-реконструкции, показавший возможности и перспективы направления - виртуальная реконструкция московского Страстного монастыря (середина XVII – начало XX вв.) ^[28]. Опыт проекта был освещен в ряде статей под авторством Л. И. Бородкина, Д. И. Жеребятьева, О. Г. Ким, М. С. Мироненко, В. В. Моора и др. ^{[29],[30],[31],[32],[33]}

Другой проект, который хотелось бы отметить - виртуальная реконструкция исторического ландшафта Белого города и основных строений этой важной части центра Москвы XVI-XVIII вв. ^[34] По проекту имеется ряд публикаций ^{[35],[36],[37] [38]}.

Данные проекты имели междисциплинарный характер и опирались на совместную работу специалистов из разных сфер, поскольку, кроме виртуальной реконструкции зданий, восстанавливался ландшафт, создавались виртуальные интерфейсы верификации исторических источников и взаимодействия в виртуальной среде ^[38].

Производились и работы непосредственно по реконструкции индустриального наследия. Наиболее ранний их опыт в России прежде всего отражен в работах Е. А. Курлаева, посвященных промышленному наследию Урала. В частности, была создана виртуальная реконструкция Мазуевского завода на 1722 г. Для презентации результатов реконструкции был создан фильм «Мазуевский завод в 1722 г.» ^[39],[40] Другим примером реконструкции индустриального наследия является работа Р. М. Житина, посвященная моделированию строений Ново-Покровского сахарного завода. Объектом реконструкции в данном проекте стал рабочий поселок, была восстановлена геометрия построек и пространственная планировка ^[41].

Следует обратиться также и к зарубежному опыту виртуальной реконструкции индустриального наследия, в частности, работе по виртуальной реконструкции старой электростанции в Пьештяни, Словакия ^{[42] [43]}. Реконструируемая электростанция была одной из первых в Австро-Венгерской империи – она была построена в 1906 г. и находилось в эксплуатации вплоть до 1990-х гг. Проект ставил задачу восстановления внешнего и внутреннего облика электростанции, а также применяемого оборудования, в результате был достигнут впечатляющий уровень реалистичности виртуальной реконструкции.

Другим интересным и принципиально близким к данной работе по теме проектом является виртуальная реконструкция, произведенная музеем пивоварения в польском городе Тиски в Польше ^[44]. Сама пивоварня ведет свою историю с XVII века и является одним из крупнейших пивоваренных предприятий в стране. Музей, имеющийся при пивоварне, является одной из точек «Европейского маршрута индустриального наследия» (European Route of Industrial Heritage – ERIH) ^[45]. В рамках музейного проекта производилась виртуальная реконструкция частично внешнего и внутреннего облика пивоваренного завода и производственного оборудования ^[46].

Опыт и принципы виртуальной реконструкции индустриального наследия рассматривались в таких работах, как «Industrial Heritage: The past in the future of the city» Л. Лореса ^[47], «3d modeling of industrial heritage building using COTSs system: test, limits and performances» коллектива авторов из Италии ^[48], «Implementing BIM for industrial and heritage building conversion» коллектива авторов из Литвы ^[49] и др. Общие теоретические и практические аспекты виртуальной 3d-реконструкции находят описание в работах «Virtual reconstruction as a scientific tool: the extended matrix and source-based modelling approach» Э. Деметреску ^[50] и «The virtualization of CH for historical reconstruction: the AR fruition of the Fountain of ST. George Square in Valletta» ^[51].

Источниковая база исследования

Объектом виртуальной реконструкции в данной работе является производственный корпус Трехгорного пивоваренного завода – «Варня», как этот корпус называется в источниках ^[7]. Как было обозначено ранее, корпус Варни дважды подвергался перестройке и на данный момент его исторический облик утрачен, что делает его возможным объектом виртуальной реконструкции. Существенно, что Варня, т. е. варочное отделение, является необходимой частью любого пивоваренного предприятия и центральным звеном пивоваренного процесса. В варочных отделениях происходила варка пива из солода, который заготавливался в солодовенном отделении, однако, более маленькие пивоваренные заводы могли и вовсе закупать готовый солод. После варки пиво поступало в бродильное отделение, где происходили процессы брожения ^[52]. Солодовенный, варочный и бродильный корпуса Трехгорного завода были соединены между собой наружными мостиками, что отражало неразрывность пивоваренного процесса ^[53].

Для создания обоснованной виртуальной 3D-реконструкция необходима обоснованная источниковая база. Важнейшими источниками здесь служат чертежи, прорисовки фасадов и фотографии, поскольку текстовые описания недостаточны для того, чтобы целиком восстановить архитектурный облик.

Планы и чертежи корпусов Трехгорного завода имеются в фонде 54 Центрального государственного архива Москвы, фондообразователем которого является Московское губернское правление ^{[53],[54],[55]}. Тем не менее, планы и чертежи не всегда в точности отражают облик построек, а потому реально существовавшие здания могли в той или иной мере отличаться от тех, что представлены на такого рода источниках. Это имело место и в случае Трехгорного завода: реконструируемый корпус Варни отличался от плана, где имелась дополнительная галерея, и, кроме того, он подвергся перестройке в 1890-е гг. Следует отметить, что реконструировался именно облик, который корпус Варни приобрел в 1890-х гг., как просуществовавший наибольший период времени и лучше всего обеспеченный источниками.

Рис. 1. Поэтажный план Варни Трехгорного пивоваренного завода. ЦГА Москвы Ф. 54. Оп. 149. Д. 45. Л. 8.

Фотографии, в свою очередь, изображают именно то здание, которое существовало в действительности. Качество фотографий XIX века не всегда позволяет рассмотреть детали, а само изображение существует в перспективе, что требует дополнительных инструментов для работы. Большой комплекс фотографий имеется в юбилейной публикации к двадцатипятилетию завода ^[7], на данный момент этот источник оцифрован и представлен на сайте Российской государственной библиотеки ^[56]. Многие исторические и современные фотографии объекта опубликованы на электронных ресурсах – Pastvu ^[57], Архнадзор ^[25], Livejournal ^[58]. Исторические фотографии, однако, по большей части являлись дубликатами тех, что собраны в юбилейной публикации к двадцатипятилетию завода ^[7], поэтому электронные ресурсы, прежде всего, были интересны фотографиями других исторических корпусов завода. Важно заметить, что на разных корпусах Трехгорного завода имелись повторяющиеся архитектурные элементы, а потому можно было опираться на высококачественные современные фотографии данных элементов при создании виртуальной реконструкции аналогичных на корпусе Варни.

Поскольку количество исторических фотографий было невелико, не имело смысла проводить какой-либо их отбор, однако, тем не менее, они обеспечивали изображения всех фасадов здания Варни.

Рис. 2. Фотография завода с тыльной стороны. При значительном приближении можно рассмотреть, что на верхнем этаже Варни имелись окна, а нижний закрыт стоящими вплотную котельной и машинным отделением. (Фотография опубликована в издании «Двадцатипятилетие Трехгорного пивоваренного товарищества в Москве. 1875/76-1900/901 гг. М., 1901. Л. 18 ^[7]» Цифровая копия представлена на сайте РГБ ^[56])

Таким образом, применялся синтез различных видов источников. Строительная документация содержала информацию о постройке и перестройке корпусов. Чертежи и планы давали общее представление о структуре здания, его габаритах и пропорциях. Фотографии рубежа XIX-XX вв., с применением технологии camera match, о которой речь пойдет позднее, позволили более точно расположить и восстановить детали декора. Современные цветные фотографии дали представление о материалах, использовавшихся при строительстве корпусов завода, а также содержали высококачественные изображения некоторых аналогичных архитектурных элементов, которые было труднее рассмотреть на исторических фотографиях.

Рис. 3. Фотография Варни периода рубежа XIX-XX вв. Фронтальный фасад. (фотография предоставлена автору О. Г. Ким)

Рис. 4. Более темный и мелкий кирпич - кладка XIX века. Видны также частично заложенные окна и элементы декора. (Современная фотография из открытых источников)

Виртуальная реконструкция: создание 3D-модели

Создание 3D-модели предполагает три основных этапа: моделирование геометрии (формы), наложение текстур (материалов) и финальная визуализация. Для каждого из этапов необходимо подобрать соответствующее программное обеспечение, оптимальное для выполнение каждой конкретной задачи.

Для создания геометрии модели был выбран 3ds-max – классический пакет ПО для моделирования архитектуры и один из стандартов 3D-моделирования для индустрии геймдизайна. Данное программное обеспечение обладает внушительным функционалом, удобными средствами пространственной привязки, что позволяет точно располагать объекты в пространстве, а также обширными средствами создания разверток (развертка предполагает создание карты переноса 2D-изображений – текстур на 3D-модель), которые были дополнены плагинами Advanced UV Normalizer и PolyUnwrapper. Ключевой для виртуальных реконструкций является технология Camera Match, позволяющая совместить двухмерное изображение объекта с 3D-пространством, что облегчает расчеты расположения и масштаба элементов объекта и делает 3D-реконструкцию более точной относительно оригинала.

Для текстурирования и последующей визуализации был выбран игровой движок UnrealEngine 4. Особенности подхода к моделированию позволили нам использовать метод тайлингового наложения текстур. Это позволило сильно оптимизировать размер текстур, поскольку используется один и тот же набор текстурных карт для многих объектов, а не множество крупных текстурных карт для каждого по отдельности. (тайлинг – способ наложения текстур на объект, предполагающий многократное повторение одной текстуры без видимых швов).

Использование тайлинга позволило не обращаться к дополнительному текстурному редактору, а полностью произвести текстурирование при помощи динамических материалов UnrealEngine 4. Заготовки для материалов свободно распространяются в официальном магазине Epic Games – компании-разработчика UnrealEngine.

Рис. 5. Настройка материала кирпича в Unreal Engine 4

ДвижокUnrealEngine 4 также обладает функционалом, позволяющим создавать различные формы визуализации – от статичных рендеров до видеороликов и интерактивных систем, поэтому финальная визуализации результатов реконструкции производилась также в нем.

Первым этапом работы над самой моделью был подбор ключевых источников и выявление противоречий между ними. Как упоминалось ранее, чертежи и прорисовки фасадов имели отличия от финального облика корпуса, а потому главными источниками в данной работе стали фотографии.

Габариты здания, тем не менее, были взяты с имевшихся чертежей и обмеров, далее, при знании масштабов, применялась технология cameramatch, для более точного определения расположения и размеров архитектурных элементов.

Принцип работы технологии cameramatch предполагает, что 2D изображение добавляется в сцену, где создается простой объект тех же размеров (известных нам по чертежам). Далее на 2D-картинке отмечаются несколько, не менее пяти точек, не лежащих все на одной плоскости. Эти точки привязываются к точкам на 3D-объекте, и в результате программой создается камера, смотрящая из такой позиции, чтобы данные точки совпали наиболее корректным образом. После этого становится возможно работать с 3D-объектом, ориентируясь на 2D-изображение и располагать его элементы в правильных местах.

Специально для применения технологии camera match в 2D-редакторе Adobe Photoshop были модифицированы фотографии, служащие визуальными источниками по облику Варни. Была повышена контрастность для большей видимости линий, основные линии отмечены яркими цветами, а на их пересечении установлены точки, которые совмещались с точками 3D-модели.

Рис. 6. Фотография Варни, обработанная в Adobe Photoshop для применения с технологией camera match в 3ds-max (фотография опубликована в издании «Двадцатипятилетие Трехгорного пивоваренного товарищества в Москве. 1875/76-1900/901 гг. М., 1901. Л. 17 ^[7]» Цифровая копия представлена на сайте РГБ ^[56])

Рис. 7. Применение технологии camera match в 3ds-max. Синим выделены очертания окон, границы архитектурных элементов обозначены линиями (Двадцатипятилетие Трехгорного пивоваренного товарищества в Москве. 1875/76-1900/901 гг. М., 1901. Л. 17 ^[7] Цифровая копия представлена на сайте РГБ ^[56])

Рис. 8. Для большей точности технология camera match применялась независимо к нескольким изображениям. Затем результаты были усреднены для минимизации ошибок. (Оригинальная фотография предоставлена автору О. Г. Ким)

Далее следовало создание геометрии трехмерной модели - построение формы объекта из полигонов (многоугольников). Как правило, оно начинается с простых фигур, таких как плоскость, куб, цилиндр и сфера, которые затем превращаются инструментами 3D-моделирования в нужную форму. Геометрия не имеет цвета и не должна быть очень подробной, поскольку одна и та же поверхность при текстурировании может приобрести материал с фактурой кирпича, стекла, ткани и т. д., что придаст ей все необходимые свойства, такие как цвет, глянцевость/матовость, металличность и рельеф.

Отдельными ассетами (объектами) создавалась геометрия здания. Поскольку многие архитектурные элементы повторялись, они не моделировались несколько раз, а создавались единожды, а затем копировались. Копирование в 3ds-max возможно производить как функцией copy – создание независимых копий, так и функцией instance – где копия будет автоматически изменяться при изменении другой копии.

Рис. 9. Ранний этап создания геометрии. Цветом для удобства выделены различные ассеты. На фоне можно разглядеть добавленные в сцену планы и чертежи

Поскольку применялся тайлинг, было невозможно использовать технологию запекания нормалей, предполагающую создание двух моделей: одной высокополигональной (high-poly), другой низкополигональной (low-poly), а затем перенесение детализации с более подробной высокополигональной модели на более экономную для расчетов низкополигональной в качестве имитирующей геометрии – нормалей. Созданную модель можно считать среднеполигональной (mid-poly). С одной стороны, она одновременно содержит необходимую детализацию, такую как фаски на углах и достаточно подробные своды, с другой – не имеет фактуры или неровностей, поскольку они создаются вместо этого текстурными картами.

Следующим этапом, после построения геометрии, является создание разверток. Развертки создавались по одной для ассета, затем ассеты объединялись между собой в единые объекты по используемым для них материалам. После этого при помощи плагина Advanced UV Normalizer устанавливался единый параметр texel density - значение разрешения текстур на площадь геометрии. Использование единого значения параметра texeldensity позволило поддерживать единый уровень детализации на всем строении, поскольку более подробные и более размытые текстуры на одном объекте выглядят нарочито нереалистично.

Рис. 10. На данном скриншоте видно, что цвета уже обозначают материалы, а не различные ассеты

Наибольшую сложность вызывала развертка округлых и полукруглых форм, т. к. кирпич в них должен также лежать по кругу: если развернуть их обычным способом, то материал кирпича ляжет прямо, что будет некорректно относительно реальной кладки. Таким образом, приходилось выпрямлять данные элементы на развертке, что, поскольку в скругленном состоянии длины внутреннего и внешнего контура неодинаковы, вызывало растяжения на развертке. Растяжения необходимо было свести к минимуму, что достигалось повторениями алгоритмов выпрямления (straighten) и ослабления напряжения (relax) на полигонной сетке и, при необходимости, корректировалось вручную на уровне точек и полигонов.

Рис. 11. Процесс создания развертки. Красным и синим показаны растяжения. Красные – сетка слишком сжата, синие – сетка слишком растянута

Рис. 12. Наложение материала произведено некорректно, при создании UV-развертки не учтено направление кладки кирпича на декоративных элементах

Рис. 13. Правильное использование тайлинга – UV развертки были созданы с учетом направления кладки кирпича

Модель с развертками была перенесена в движок UnrealEngine 4 через экспорт в формате «.fbx». Поскольку архитектура Варни экспортировалась целиком, объекты сохранили свое положение относительно друг друга, однако геометрия не соединялась в единый объект, поэтому для различных элементов стало возможно назначить разные материалы.

В движке UnrealEngine 4 были настроены материалы, главным источником для которых послужили современные фотографии сохранившейся кладки Варни 1890-х гг. и других корпусов. В качестве основы для материалов использовались готовые примеры материалов из официального магазина компании Epic Games. Благодаря технологии процедурных материалов, любые их параметры, включая частоту, цвет самих кирпичей и цемента между кирпичами, выпуклость и шероховатость, можно было корректировать, чтобы добиться максимального соответствия с реально применявшимся материалом.

Рис. 14. Интерфейс движка Unreal Engine 4 во время работы с материалами. Для подобных декоративных элементов был создан отдельный материал, как на рис. 13

Были настроены освещение и фокусное расстояние линзы виртуальной камеры для рендера, чтобы добиться максимального соответствия с имеющимися источниками. Модель корпуса Варни была помещена на план строений завода, относящийся к рубежу веков ^[59]. По указанным на нем границам, а также некоторым общим планам завода, были восстановлены габариты рядом стоящих корпусов, которые были также установлены на карту в виде силуэтов. Это позволило обозначить принадлежность корпуса Варни к общей структуре строений завода и представить его не «в вакууме», а в более логичной и эстетически приятной среде. Проделанная работа позволила перейти к финальной стадии – созданию рендеров в высоком разрешении – см. рис. 14-19.

Рис. 15. Рендер виртуальной реконструкции архитектурного облика корпуса Варни. Ракурс и поле зрения имитируют одну из основных фотографий, использованных при виртуальной реконструкции

Рис. 16. Рендер виртуальной реконструкции архитектурного облика корпуса Варни. Фронтальный и боковой фасады

Рис. 17. Рендер виртуальной реконструкции архитектурного облика корпуса Варни. Боковой и задний фасады. Нижний этаж заднего фасада закрывают строения котельной и машинного отделения

Рис. 18. Рендер виртуальной реконструкции архитектурного облика корпуса Варни. Изображение корпуса Варни в структуре Трехгорного завода. Слева Варня соединяется мостиком с солодовенным отделением, справа – с бродильным

Рис. 19. Рендер виртуальной реконструкции архитектурного облика корпуса Варни. Крупный план окон второго этажа

Рис. 20. Рендер виртуальной реконструкции архитектурного облика корпуса Варни. Крупный план входа в корпус

Заключение

Подводя итог, следует сказать, что ввиду значительной роли Трехгорного завода в пивоваренной промышленности как Российской империи, так и Советского Союза, а также, принимая во внимание трудную ситуацию с сохранением памятника на сегодняшний день, которая может закончиться даже его полной утратой, исследования и виртуальная реконструкция Трехгорного пивоваренного завода являются несомненно актуальными и необходимыми.

Был сделан вывод, что собранная в ходе исследования источниковая база дает возможность произвести исторически обоснованную виртуальную 3D-реконструкцию корпуса Варни на рубеже XIX-XX вв. – ключевого звена производственного процесса Трехгорного пивоваренного завода. Была произведена виртуальная реконструкция архитектурного облика данного корпуса на указанный период. Результаты представлены в форме рендеров, сделанных в программном обеспечении Unreal Engine 4.

Ближайшее продолжение данного проекта связано с реконструкцией внутреннего облика Варни и установленного в ней оборудования, а также с созданием возможностей виртуального участия пользователя в производственном процессе, происходившем в Варне.

В заключение хочется выразить благодарность д. и. н., профессору Л. И. Бородкину, заведующему кафедрой исторической информатики МГУ, за помощь и руководство в ходе работы, О. Г. Ким за предоставленный доступ к источникам по теме данного исследования и полезные консультации, а также М. С. Мироненко за консультации по вопросам 3D-моделирования и полезные ссылки.