Компьютерная реконструкция облика амурских казаков и маньчжуров XVII века

Нацвин Алексей Викторович ассистент кафедры общей математики и информатики Амурского государственного университета 675028, Россия, Амурская область, г. Благовещенск, ул. Игнатьевское Шоссе, 21 Natsvin Aleksei Viktorovich Assistant, Department of General Mathematics and Information Science, Amur State University 675028, Russia, Amurskaya oblast', g. Blagoveshchensk, ul. Ignat'evskoe Shosse, 21 natsvin1998@yandex.ru Еремин Илья Евгеньевич доктор технических наук профессор кафедры информационных и управляющих систем Амурского государственного университета 675028, Россия, Амурская область, г. Благовещенск, ул. Игнатьевское Шоссе, 21 Eremin Il'ya Evgen'evich Doctor of Technical Science Professor, Department of Information and Management Systems, Amur State University 675028, Russia, Amurskaya oblast', g. Blagoveshchensk, ul. Ignat'evskoe Shosse, 21 ilya.eremin.70@mail.ru

Лохов Алексей Юрьевич кандидат исторических наук старший преподаватель кафедры тактики Дальневосточного высшего общевойскового командного училища им. Маршала Советского Союза К.К. Рокоссовского 675021, Россия, Амурская область, г. Благовещенск, ул. Ленина, 158 Lokhov Aleksei Yur'evich PhD in History Senior lecturer, Department of Tactics, Marshal of the Soviet Union K. K. Rokossovsky Far Eastern Higher Combined Arms Command School  675021, Russia, Amurskaya oblast', g. Blagoveshchensk, ul. Lenina, 158 kluger999@inbox.ru

Введение

Албазинский острог был основан в 1665 г. и окончательно разрушен в 1689 г. За это время он успел разрастись от небольшой крепости построенной беглыми казаками, до укрепленного государственного центра Приамурья. История острога ассоциируется прежде всего с установлением границ между Россией и Цинским китаем. В решении возникшего пограничного конфликта Албазин был осажден дважды. Первая осада, 1685 г., закончилась победой Китая, а острог был сожжен. Через несколько месяцев на месте старого острога была возведен новый, но построенный уже с использованием опыта западно-европейской фортификации. Вторая осада длилась около пяти месяцев, несмотря на недостаток продовольствия и болезни, острог успешно противостоял превосходящим по численности войскам маньчжуров. В 1689 г. был подписан Нерчинский договор, согласно которому Албазин должен был быть полностью разрушен.

Проведенный обзор существующих реконструкций облика участников осады Албазинской крепости показал, что ни в одной из них не применялись компьютерные технологии, в частности трехмерная графика, несмотря на то, что данные технологии широко применяются при визуализации, как сооружений так и людей. Поэтому задачей исследования стало создание трехмерных моделей амурских казаков и солдат цинской армии, реализуемых в наиболее полном соответствии с их историческими описаниями и изображениями. Для достижения поставленной цели было необходимо решить ряд объективно возникающих задач – сбор исторических данных; 3D-моделирование персонажей на основе собранной информации (как самого человека, так и его снаряжения и одежды); трехмерная печать; физическая и химическая обработка, а так же художественная покраска готовых изделий.

Анализ справочных исторических данных

Основатель Албазинского острога «литвин» Никифор Черниговский попал на русскую службу после своего пленения во время Смоленской войны 1632-1634 гг. Летом 1665 г. Никифор и подчиненные ему казаки, служившие в Верхней Усть-Киренской волости на берегу Лены, убили илимского воеводу Обухова и были вынуждены бежать от преследования властей. Осенью того же гола «воровской отряд» Черниговского добрался до Амура, где и был построен городок, ставший впоследствии ядром государственного острога ^[1]. Таким образом, в начале своего существования население острога увеличивалось за счет беглецов из Илимского уезда. Основную массу переселенцев составляли казаки и стрельцы и примкнувшие к ним другие категории русского сибирского населения («охочие люди»). Занимались грабежом торговцев и крестьян, имевших при себе богатый личный арсенал. В списке украденного числятся нарезные и гладкоствольные пищали, порох, свинец, топоры, рогатины, дубинки и др. Одежда албазинцев мало отличалась от одежды первопроходцев того времени. Отдельная экипировка была у стрельцов, снаряженных в столице, они имели единообразное вооружение, соответствующее вооружению московских стрельцов. Их боезапас, выданный казной в расчете на одного человека, почти вдвое превышал максимальное количество пороха и свинца, выделенное в Якутске для экспедиций в Приамурье.

Вооружение воинов состояло из огнестрельного и холодного оружия, а так же защитного вооружения. Огнестрельное оружие включало пищали и мушкеты, причем пищали были наиболее распространены. В большинстве это были гладкоствольные ружья среднего и малого калибра, снабженные ударно-кремневым замком русского типа, стрельба из которых производилась с рук, без использования подпорок. Реже применялись мушкеты – тяжелые крупнокалиберные ружья, предназначенные для стрельбы с подпорки (жагры), снабженные фитильными замками. Заряды для оружия сибирские служилые хранили в специальных сумках, которые носили на поясе, а не в банделерах, как пехотинцы в европейской части России ^[2].

Холодное оружие, используемое первопроходцами, – это копья, сабли, ножи. Защитное вооружение состояло из якутских куяков, панцирей, различных видов шлемов, а также наручей и поножей. Самое широкое применение находили якутские куяки (вид доспеха, состоящего из металлических пластин, нашитых на тканую или кожаную основу). Реже применялись другие виды доспехов: панцири (вид облегченного кольчатого доспеха, сплетенного из плоских колец), «шапки железные» (шлем с невысокой гладкой полусферической тульей, снабженный козырьком и бармицей), еще реже – наручи, поножи ^[4]. Сталкиваясь с местными племенами, вооруженными в основном луками, первопроходцы больших потерь не несли.

Из всех существующих источников наиболее подробны графические реконструкции художника Николая Фомина и кандидата исторических наук Егора Багрина ^[1], а также работы художника-реконструктора Олега Федорова ^[5].

Для воссоздания облика военачальника того времени в качестве образца была взята реконструкция облика даурского воеводы (рис. 1, а). Она основана на портрете нерчинского воеводы И.Е. Власова, сделанного Григорием Адольским. Сюда вошли элементы одежды, изображенные на портрете, а также шапка и сапоги с загнутыми носами. Личным оружием воеводы служили сабля и чекан (топор).

Форма одежды высшей аристократии Дальнего Востока и Сибири не имела больших отличий от той, которую носили в европейской части государства, так как направляемые на службу в города и остроги везли с собой и форму, которой пользовались в Москве. Правда, на Дальнем Востоке и в Сибири гардероб пополнялся шубами и шапками из меха соболя, белки, красной лисы и др. Воеводы имели при себе саблю, это было не только личное оружие, но и символ власти.

Следующая реконструкция – албазинский казак (рис. 1, б). Его вооружение состояло из русской винтовки, тунгусской пальмы, топора и лука. На основе раскопок на Албазинском городище образ дополнен рукавицами, тканым поясом, кожаной кошелью, чаркой и пороховницей.

Городовой казак-черкашенин (рис. 1, в) носил шапку с голубым суконным верхом и меховой опушкой из лисьего хребта, кафтан лазоревого киндяка с холстяной подкладкой, штаны из серого сермяжного сукна и сапоги желтой юфти, кожаный пояс, поверх которого был шелковый кушак. Снаряжен был турецкой фитильной пищалью и английской шпагой. Также имеет при себе кошель и принадлежности для стрельбы – моток фитиля, пороховницу, костяную натруску и мешочек со свинцовыми пулями.

Рис. 1. Графические реконструкции русских солдат и казаков второй половины XVII века:

а) Албазинский воевода ^{[1, 3]}; б) Албазинский казак ^{[1, 3]};

в) городовой казак-черкашенин ^[5].

Объектом интереса исследователей является и облик войск противника. Маньчжуры в середине XVII века создали империю Цин, подчинив себе в ходе непрерывных войн Китай, Корею, Монголию и Восточный Туркестан. Захватнические войны в Корее и Китае позволили им сформировать собственные артиллерийские части. Когда 12 июня 1685 г. маньчжурское войско осадило Албазин, выяснилось, что ядра «проломных» пушек маньчжуров легко пробивают стены и башни острога. В тот период наступательное и защитное вооружение, военное искусство манчжуров достигло своего расцвета ^[6].

Маньчжурская (цинская) армия носила название «Восьмизнаменная армия». В структуре выделялись подразделения: 300 воинов – ниру, пять ниру – чалэ, пять – гуза, два гуза – знамя. В состав армии входило несколько родов войск: конница, пехота, артиллерия, стрелки. Конница считалась своего рода элитой (рис. 2).

Рис. 2. Графические реконструкции маньчжурских солдат и офицеров:

а) старший офицер и солдат маньчжурских «столичных войск» ^[6];

б) маньчжурские воины первой половины XVIII века ^[3].

Вооружение маньчжурской армии было разнообразным. Как всадники, так и пешие войска использовали длинные копья, алебарды, сабли, палаши, бердыши, луки и стрелы. Маньчжуры применяли и огнестрельное оружие. Были созданы отряды пеших стрелков. Первоначально использовались ружья, сконструированные по типу аркебуза, захваченные в сражениях с Кореей, куда они были завезены португальскими торговцами. Аркебуза при низкой меткости и скорострельности позволяла пробивать защитное вооружение противника. Позднее маньчжуры и сами производили подобное оружие. Конница также получила на вооружение ручницы.

Защитное вооружение цинской армии было разнообразным: воины, входившие в «гуза» и «нюру» (роты), носили войлочные, ламеллярные и пластинчато-нашивные панцири, железные, медные и кожаные шлемы. Широко использовалось трофейное китайское и монгольское оружие. Воины, сражавшиеся в первых рядах, были в тяжелых панцирях, с древковым и клинковым оружием. За ними обычно размещались лучники в кольчугах и легких шлемах. ^[7].

Компьютерная реализация моделей

Для создания трехмерных моделей было использовано: Blender – универсальное программное обеспечение для трехмерного моделирования создания анимаций, изображений; MakeHuman – программное обеспечение для параметрического создания модели человека ^[8]. Рассмотрим создание модели более подробно на примере албазинского казака (рис. 3). Первый этап моделирования заключается в создании трехмерной модели человека программе MakeHuman. Модель можно изменять как по общим параметрам – рост, возраст, пропорции, так и детальным параметрами – черты лица, толщина и длинна рук, пальцев и др.

Программа позволяет выбрать расовую принадлежность в процентном соотношении (азиатская, негроидная, европейская). Для выбранного нами персонажа использовались стандартные мужские пропорции, европейская раса, рост 165 см, возраст ближе к 30 годам (рис. 3, а). Далее полученная модель снабжалась стандартным скелетом для анимации (без мимики). Созданный на первом этапе трехмерный объект импортировался в Blender для задания необходимой позы и создания элементов антуража (рис. 3, б). Последний этап – сборка готовой модели, в рамках которой все ее детали объединяются в единый объект посредством ретопологии поверхностной сетки (рис. 3, в).

Рис. 3. Последовательность реализации компьютерной модели городового казака:

а) базовая модель; б) элементы антуража; в) итоговая твердотельная модель.

Перед непосредственным позированием моделируется снаряжение, так как от него во многом зависит поза (казак снабжен рогатиной, топором и ножом). Далее снаряжение и поза координируются относительно друг друга. Следующие создаваемые элементы – волосы, борода и брови. Их создают с помощью трехмерного скульптинга, представляющего собой набор кистей, которые воздействуют на модель как инструменты реального скульптора.

Затем создается одежда, причем именно в том порядке в каком бы их надевал на себя моделируемый персонаж: штаны, рубаха, лапти, меховой кафтан, пояс и шапка. Рубаха и штаны моделируются с помощью физической симуляции поведения ткани под действием гравитации, это позволяет осущетсвить Blender. Далее в моделях закрываются отверстия и ведется необходимая доработка с помощью трехмерного скульптинга. Кафтан вместе с поясом а так же лапти моделируются поверх уже собранной модели человека, рубахи и штанов. Последними деталями являются различные ремешки, веревки и др.

Аналогичным образом были разработаны прототипы четырех фигурок русской серии – воеводы, офицера, реестрового и городового казаков (рис. 4), а также четырех фигурок китайской серии – полководца, командира арбалетчиков, лучника и пехотинца (рис. 5).

Рис. 4. Итоговая линейка фигурок русских воинов.

Рис. 5. Итоговая линейка фигурок китайских воинов.

Практическая 3D-печать фигурок

В качестве технического обеспечения трехмерной печати служит 3D-принтер – станок с числовым программным управлением, который использует аддитивные технологии для создания изделий ^[9]. Под аддитивными подразумеваются технологии создания объекта посредством добавления материала, используемый принтер работает по технологии послойного наплавления пластика (FDM).

Для работы, с принтером так же необходимо специальное программное обеспечение – слайсер. В данном программном обеспечении разработанная модель преобразуется в набор инструкций для 3D-принтера. В слайсере доступно множество настроек 3D-печати – от температур до поведения шаговых двигателей. Одна из важных настроек – поддержки. Поддержки – специальная конструкция, предназначенная для защиты еще горячей модели от провисания во время печати. Нередко поддержки необходимо вводить в модель вручную: поддержки, генерируемые слайсером, довольно хрупкие (это сделано в угоду простоты дальнейшей физической обработки) и могут повредиться во время печати. Не менее важной является настройка каймы – дополнительной области вокруг основания модели, которая увеличивает общую площадь соприкосновения с поверхностью стола, способствующей удержанию модели во время печати ^[10].

Пластик (филамент) может быть изготовлен из различного сырья, – например, PLA, HIPS, ABS, PETG и др. имеющего различные физико-химические свойства. Для изготовления фигурок с высокой детализацией предпочтителен пластик ABS (акрилонитрил бутадиен стирол), который плавится при температуре 210-250°С и легко растворяется ацетоном, что позволяет выполнить «ацетоновую баню». Это процесс, в результате которого модель приобретает глянцевую поверхность. Достигается такой эффект за счет реакции разогретых паров ацетона с поверхностью модели. Данный процесс выполняется в закрытой герметичной емкости, так как пары ацетона опасны для здоровья.

Перед финальной реалистичной покраской изделия необходимо выполнить два вида его обработки – физическую и химическую. Физическая заключается в удаления каймы, поддержек и небольших огрехов работы 3D-принтера, химическая подразумевает сглаживание поверхности изделия за счет применения «ацетоновой бани». Реалистичная покраска в нашем случае выполняется вручную, с использованием акриловых красок (рис. 6 и 7).

Рис. 6. Итоговый внешний вид русской линейки.

Рис. 7. Итоговый внешний вид китайской линейки.

Заключение

Описанная технология является достаточно эргономичной, так как позволяет, используя современное программное обеспечение, получать высококачественные трехмерные модели даже без специального художественного образования. Созданные подобным образом объекты легко тиражируются, давая возможность достаточно просто реализовывать цифровые или физические модели любого исторического персонажа. Таким образом предлагаемое авторами решение может оказаться достаточно полезным для изготовления сувенирных наборов, пропагандирующих отечественную историю, а также используемых для оформления соответствующих музейных экспозиций. Кроме того, трехмерные компьютерные модели исторических персонажей можно непосредственно использовать при создании современных интерактивных инсталляций, – например, реализуемых посредством гологафических пирамид. Голографическая пирамида – устройство, работающее на законе отражения света, состоит из расположенного горизонтально источника свечения (обычно это жидкокристалический дисплей) и находящейся над ним правильной усеченной пирамиды, стороны которой изготовлены из прозрачного материала (например стекло) и наклонены к основанию под углом 45°. На базе моделей была сформирована постоянно действующая экспозиция в научной библиотеке имени Чехова в городе Благовещенске.