Процесс создания фотограмметрической 3D модели иконостаса Донского монастыря

Каждый проект, над которым ведутся работы, уникален. Выбор оборудования, составление плана – мы соблюдаем индивидуальный подход с самого начала. Ведь необходимо учесть множество деталей: будь то условия заказчика или любые внешние факторы. Но чем хитрее задача, тем интереснее ее решать, так ведь?

На этот раз нашей целью было запечатлеть иконостас Донского ставропигиального мужского монастыря в Москве. Удивительный, по-настоящему самобытный элемент русского православного зодчества. Итогом нашей работы стал его цифровой двойник, 3D модель, которая будет использоваться архитекторам для плановой реставрации.

Какого это было, отснять всю красоту резной мощи позолоченных рам и икон 17 века? Возможно ли было получить качественный фотоматериал там, куда даже не проникает свет от люстр и лампад? Чему было отдано предпочтение: съемке при помощи дрона внутри святыни или же проверенной временем камере? Обо всем расскажем по порядку.

Описание объекта

Семиярусный иконостас Большого собора Донского монастыря был создан в XVII веке, а работами по его возведению занимался русский архитектор и живописец Карп Иванович Золотарев. К этому времени в России уже прочно закрепился «классический иконостас», насчитывающий пять ярусов. Донской же вобрал в себя все семь, запечатанных в обертку пришедшего тогда в Россию стиля барокко с его пышным декором. Удивительно, ведь таким он дошел до нас, в своем первоначальном виде –  каркас, рамы и все иконы сохранились на своих местах с первого дня их установки. С этим исполином нам предстояла сложная, но интересная работа.

В июле на момент нашей съемки уже во всю кипели реставрационные работы снаружи: монастырь был облеплен строительными лесами и полностью накрыт защитной фасадной сеткой, что создавало определенные неприятности, но об этом немного позже. Нас также оповестили о том, что внутри монастыря под запретом любая тяжелая техника с подъемниками. А регулярное проведение богослужений внутри означало, что техника безопасности нашего процесса должна распространяться не только на нашу команду. Мы должны были думать об общей безопасности.

Ожидался сложный мозговой штурм. Как же детально запечатлеть этого великана высотой с семиэтажный дом, не имея при этом возможности поднять камеру вместе с оператором?

Высота Донского иконостаса – 22 метра. Над семью ярусами располагается свод расписных куполов. Оказавшись перед объектом наших исследований, голову приходилось задирать действительно высоко.

Подготовка и нюансы

Кто-то вероятно огорчится, но мысль использовать дрон внутри монастыря отпала практически сразу же. Новаторская идея манила, но возможные проблемы с сигналом и как следствие непредсказуемость поведения техники в помещении с сотней зажжённых свечей и достоянием искусства 17 века, признаемся, пугали. Вышеупомянутые условия стояли во главе всего процесса, да и почти полная тьма внутри поставила крест на дроне.

Обдумав всевозможные варианты, поняв каким арсеналом оборудования мы располагаем, взвесив все «за» и «против», мы решили остановиться на съемке на проверенную временем камеру Sony, закрепленную на штангу к телескопической вышке. При этом управление должно было происходить дистанционно с земли. На расстоянии 22 метров. Впечатляет? Нас очень, даже до сих пор.

Таким образом ограничения на использование тяжелой техники не были нарушены. А само решение являлось одновременно и большим экспериментом. В нашей практике еще не было подобного.

Процесс съемки семиярусного иконостаса

На первой пробной съемке оборудование показало себя вполне сносно. Пришлось запечатлеть первые три ряда икон на высотах 2.5, 4 и 5.7 метров, дабы убедиться в надежности процесса. И так вдоль всего иконостаса. Все-таки камера должна была отправиться еще выше, к последним рядам икон. А нам не нужны были неприятности наверху.

Итак, в чем же заключался смысл конструкции? Максимум штанги, прикрепленной к вышке, составлял 15 метров. Мы использовали около 13 метров во благо ее устойчивости. Телескопическая вышка путем простого нажатия кнопки была способна подняться до 10 метров. Как следствие из простого уравнения, камерой охватывалась вся высота иконостаса. То, что и было нужно.

Технология съемки выглядела следующим образом: предельно поднятая конструкция позволяла камере отснять самые далекие, скрытые в полумраке с пятого по седьмой ярусы икон. Так, на каждой станции стояния вышки мы шли сверху-вниз, при этом поэтапно останавливаясь на нужной отметке высоты для процесса фотографирования.

Как итог: всего вышкой было пройдено 8 станций. На одну уходило порядка 40 минут. Большую часть времени занимал сам подъем. В промежутке между станциями – быстрая проверка фотоматериала и крепежа оборудования. Сама камера преодолела 13 отметок высоты на каждой станции – съемка производилась примерно на каждых 1.6 метрах.

Искренне признаемся, что сердце замирало при каждом изменении высоты. Не описать чувство, когда видишь, как этот массивный «штатив» и крепко зафиксированное оборудование все равно умудряются качаться в разные стороны при спуске и подъеме.

Историческая справка

Кстати, знали ли вы, что иконостас правильно читать сверху-вниз? Прямо как и проводилась наша съемка.

Иконостас своими иконами повествует о сюжетах из Библии, описаниях жизни Христа.  Расположение икон в зависимости друг от друга не случайно, каждой отведено свое место в повествовании. Но возможность взглянуть на то, о чем рассказывают последние ярусы, существует далеко не всегда. Именно на нас ложилась обязанность дать им открыть свою тайну.

Иконостас – это грандиозная раскрытая книга, повествующая в отдельных темах (ряды, чины) и кадрах (иконах) главнейшие идеи православного вероучения. Его назначением является ограждение наиболее священной части храма – алтаря от общего пространства храма.

Иконостас читается сверху – вниз. Верхним (седьмым) чином иконостаса является чин Высшего Творца, т.к. творение Мира происходило от него. Ниже идет шестой чин серафимов и херувимов, свидетельствующий о невидимом для человека присутствии Бога-Творца.

Пятый чин назван праотеческим, в центре которого обычно помещается образ Святой Троицы в виде трех Ангелов – явление Бога Аврааму как ветхозаветное указание на Триединство Бога и напоминание о Предвечном Совете Пресвятой Троицы о спасении человека и мира.

Четвертый чин иконостаса – пророческий. Здесь располагаются иконы ветхозаветного цикла. На каждой иконе в руках у пророков свитки с текстами пророчеств о Матери Божьей. В центре этого чина помещается икона Пресвятой Богородицы Знамение, чтобы показать ветхозаветную историю, которая явилась подготовкой к приходу в мир Бога, ставшего человеком.

Третий чин иконостаса называется праздничным. Здесь располагаются иконы с изображением двунадесятых праздников: от Рождества Пресвятой Богородицы до Пятидесятницы и Успения, а также изображения важнейших событий Евангельской истории. Этот чин изображает новозаветное время как исполнение того, что было возвещено в Ветхом Завете и отражено в верхних рядах иконостаса.

Второй чин называется дейсис (от греч. «молитва») и выражает идею молитвенного предстоятельства Церкви за весь мир, возносимой от начала его основания и до Страшного Суда. В центре чина находится икона “Спас в силах”. По сторонам от нее помещаются иконы обращенных к Нему Богородицы, Иоанна Предтечи и святых. Дейсис – это осуществление того, что показано в верхних чинах, – изображение итога всей истории мира.

Нижний (первый) чин иконостаса называется местным. По обеим сторонам от царских врат помещаются иконы Спасителя и Матери Божией. На боковых дверях иконостаса изображаются архангелы Михаил и Гавриил, первые диаконы Стефан и Филипп или первосвященник Аарон и пророк Моисей. Дальше, за боковыми дверями иконостаса, помещаются иконы особенно чтимых святых.

Царские врата иконостаса символизируют вход в Царство Небесное. Они украшаются изображением икон Благовещения Пресвятой Богородицы и четырёх евангелистов: Матфея, Марка, Луки и Иоанна. Икона Благовещения на Царских вратах напоминает о том, что благая весть о боговоплощении и спасении, возвещённая Архангелом Гавриилом Матери Божией и проповеданная евангелистами, открывает человеку вход в это Царство.

Таким образом, на иконостасе при его просмотре сверху вниз, как на широком экране, перед нами предстаёт вся история человечества, предстаёт зримо тот путь, которым Бог ведёт всё человечество ко спасению.

С какими трудностями столкнулись и как решили

Казалось бы, одна задача с нашей «не тяжелой» техникой была успешно решена. Но помните, мы упомянули, что реставрационные работы снаружи монастыря создавали для нас препятствие? На то была причина.

Из-за строительных лесов и занавешенных окон попадание света внутрь было минимальным. Конечно, лучи пробивались внутрь, но буквально на пару минут … как раз пока мы поднимали оборудование! А света от шести массивных барочных люстр наверху абсолютно не хватало.

Съемка всегда начиналась строго в послеобеденное время, чтобы Донской впитал внутрь чуть больше дневного света. И иногда это оказывалось решающим.

На первой пробной съемке мы попробовали решить проблему лампами-прожекторами. Но пробный полученный фотоматериал нас разочаровал – освещение било слишком интенсивно. Свет, отражаясь от лака и позолоты, засвечивал большую часть кадра. А поднять свет отдельно на большем расстоянии от иконостаса, чтобы как-то улучшить ситуацию, возможности не представлялось. На этой идее тоже был поставлен крест.

Нам ничего не оставалось, как работать с предложенным освещением внутри монастыря, проводя опыты с выключателями.

Люстры сильно засвечивали с первого по третий ряды икон, поэтому на время съемки на их высоте мы отключали освещение, и наоборот – включали, когда двигались выше. Как нам кажется, это выполнило свою роль. Была получена примерно равномерная освещенность без засветов или темных участков.

Но никакие люстры не могли «пролить свет» на последние ярусы икон. Мы уже смирились с печальной мыслью, что завершающий ряд выйдет очень темным. Отметим, что съемка в целом велась со значением ISO >2000. Выкручивать настройки было бессмысленно – мы рисковали четким изображением.

Чтобы нам не быть голословными, взгляните на изображение последнего яруса. Насколько была непроглядной тьма, виднелись только очертания.

Отметим, что в начале каждого трудового дня мы не начинали снимать самую верхушку сразу. Мы начинали с четвертого ряда, где еще могли контролировать ситуацию с освещением. Да, тогда приходилось проходить по одним и тем же станциям два раза, но лучше, чем ничего.

Но как поступить с последним рядом мы по-прежнему не знали. В один из дней нам очень повезло.

Примерно с пяти часов вечера часть со стороны входа в Большой собор освещалась закатным солнцем, которое так удачно попадало прямо в окна куполов над иконостасом. Мы увидели в этом подсказку, как действовать дальше. Подкрутив параметры экспозиции, мы вновь отправляли камеру наверх и повторяли пройденный путь вдоль иконостаса. В результате последний ряд снимался при естественном вечернем освещении. Кто бы мог подумать!

Донской испытал нас на прочность и смекалку. Съемка была успешно завершена. Фотоматериал надлежащего качества собран.

Далее дело было за камеральными работами в программной среде.

Итоги

• Для построения 3D-модели мы использовали 1340 отобранных фотографий.
• В результате триангуляции было получено 659 тысяч связующих точек.
• Обработка всего процесса заняла около 13 часов.

Результатом действительно гордимся, а вам предлагаем досконально рассмотреть все, что не смогло скрыться от нас на большой высоте тихого полумрака собора.

Если у вас в планах похожий или какой-либо другой экспериментальный проект, в котором пригодятся подобные технологии, оставьте заявку, и наши специалисты свяжутся с вами и помогут решить вашу задачу.