Virtual Reconstruction of Petrovskoe-Alabino Manor near Moscow: Research Sources, Methods and Technologies

Данная статья посвящена методам виртуальной реконструкции и их применению в работе над воссозданием внешнего облика подмосковной усадьбы Петровское-Алабино (Княжищево). В первой части текста проанализированы современное состояние усадебного комплекса, его краткая история и архитектурные особенности. Далее подробно описан процесс создания виртуальной модели главного здания, четырех флигелей и курдонёра, приведены и рассмотрены результаты работы.

Подмосковные усадьбы – отдельная категория российских дворцово-парковых комплексов, в которой каждый конкретный объект нуждается в отдельном внимании; усадьбы являются уникальным по своей сути феноменом отечественной культуры и истории ^[9]. Таковым является и предмет проведенного исследования, усадьба Петровское-Алабино, расположенная в Наро-Фоминском районе Московской области. В настоящее время этот комплекс находится в руинированном состоянии (см. Рис. 1), его земли поглощаются частным сектором, работ по охране и консервации культурного наследия не ведется.

Рис. 1. Современное состояние Большого дома усадебного комплекса Петровское-Алабино (Дата съемки 22.09.2019. Место съемки Московская область, Наро-Фоминский городской округ, с. Петровское. Автор съемки С. А. Пошевеля. Электронная фотография. Графическая обработка не производилась).

Краткая история усадьбы Петровское-Алабино

Петровское-Алабино, несмотря на малоизвестность, является поистине уникальным объектом архитектуры. Во-первых, данный усадебный комплекс представляет интерес для искусствоведов и любителей как пример российского монплезира XVIII века, не самого распространенного на территории нашей страны типа строений^[7]; во-вторых, с его созданием связаны имена таких именитых российских архитекторов как М.Ф. Казаков и В. И. Баженов. ^[7]

Рис. 2. Вид усадьбы Петровское-Алабино до разрушения (Изображение из открытых источников).

Говоря об особенностях Петровского-Алабино, большинство исследователей отмечают его особую «музыкальность»^[6], связанную с умелым сочетанием главных и второстепенных форм и использованием оптических эффектов. По мнению искусствоведов, планировка строения «исходит» из стиля строительства садовых эрмитажей ^[1].

Будущая территория усадьбы появляется в исторических источниках впервые в качестве земель Пафнутьево-Боровского монастыря, называясь Княжищевым. В 1706 г. после секуляризации церковных земель пустошь сначала перешла в государственное управление, а затем эти земли были пожалованы именным указом Петра I барону П.П. Шафирову, который начал здесь деревянное строительство, возведя несохранившиеся деревянные палаты и небольшую церковь, также утраченную ^[1].

Владельцами усадьбы Петровское-Алабино в разное время были такие заметные персонажи русской истории, как, например, семейство горнозаводчиков Демидовых, которые и построили существующий архитектурный комплекс в 1770-1780-х гг., а в 1868 году имение было куплено Александром Васильевичем Мещерским^[4]. События Русской революции оборвали эту череду владельцев, навсегда изменив судьбу комплекса. После революции усадебный комплекс принадлежал больнице; во флигелях располагались жилые квартиры сотрудников, в главном здании располагались палаты. С того момента, когда больница переехала из помещений усадьбы, начинается история разрушения Петровского-Алабино.

Относительно скудны исследования, посвященные усадьбе как социальному объекту – месту, где жили и работали люди. Абсолютное большинство текстов в историографии, посвященных истории Петровского-Алабино, представляют собой статьи небольшого объема, посвященные конкретным жильцам либо некоторым искусствоведческим вопросам, связанным с изучением усадьбы. Существующие работы можно условно разделить на несколько категорий. Это тексты, посвященные культуре и архитектуре русских усадеб; конкретно усадьбе Петровское-Алабино; биографиям владельцев усадьбы. К сожалению, на практике зачастую последние две категории смешиваются, поскольку авторы, не имея детальной информации о комплексе, замещают его историю рассказом о ее владельцах.

Современное состояние усадьбы кратко можно описать словом «руины». Наибольший эффект производит состояние главного здания, создающего впечатление разбомбленной постройки. У здания полностью отсутствуют крыша и межэтажные перекрытия, выбиты окна и уничтожены оконные рамы; дверные проемы не имеют даже следов дверей, полностью уничтожены перила и лестницы, разбиты многие колонны, полностью отсутствуют следы внутреннего покрытия стен и минимальны следы покрытия внешнего (См. Рис. 3). Целиком разрушены пол и внутренние стены, изнутри и снаружи постройку поглощает окружающая дикая флора. Флигели усадебного комплекса имеют неодинаковую сохранность, от условно приемлемой до близкой к состоянию Большого дома.

Территория усадьбы также утратила следы былого великолепия. Сосновый лес, отмеченный в воспоминаниях Екатерины Мещерской, разросся и поглотил один из флигелей и прогулочную зону усадьбы вокруг пруда. Также полностью утрачен усадебный парк.

Рис. 3. Современное состояние кладки зданий усадебного комплекса (Северо-Слева - Западный флигель. Дата съемки 22.09.2019. Место съемки Московская область, Наро-Фоминский городской округ, с. Петровское. Автор съемки С. А. Пошевеля. Электронная фотография. Графическая обработка не производилась. Справа - Большой дом. Съемка изнутри. Дата съемки 30.11.2019. Место съемки Московская область, Наро-Фоминский городской округ, с. Петровское. Автор съемки М.С. Яковлев. Электронная фотография. JPEG. 72 dpi. 100 Кб. Цветность: 24-bit. Графическая обработка не производилась. ЦГАМО. Коллекция электронных фотодокументов усадебных комплексов Подмосковья. Оп. 3).

Источники, методы и технологии исследования

Современное состояние усадьбы Петровское-Алабино и отсутствие позитивных изменений в ее юридическом статусе вынуждают задумываться о возможности дальнейших серьезных разрушений и утрат. В связи с этим, по договоренности с Центральным Государственным архивом Московской области (ГКУ МО ЦГАМО) и сотрудниками кафедры исторической информатики исторического факультета МГУ им. Ломоносова осенью 2019 года были проведены фотосъемка с земли и аэрофотосъемка усадебного комплекса с целью создания трехмерной виртуальной модели современного облика зданий.

Рис. 4. Вид на главное здание усадебного комплекса Петровское-Алабино с воздуха (Материалы аэрофотосъемки с использованием DJI Phantom 4 Standard. Дата съемки 30.11.2019. Место съемки Московская область, Наро-Фоминский городской округ, с. Петровское. Авторы съемки И. Г. Тришин, С. А. Пошевеля. Электронная фотография. Графическая обработка не производилась.).

Фотофиксация современного состояния здания с земли была проведена как сотрудниками ГКУ МО ЦГАМО, так и автором данного текста, с разницей в несколько месяцев, благодаря чему был заснят облик зданий как до, так и после опадения листвы. Таким образом, была зафиксирована информация и о степени распространения поросли на объекте, и о состоянии кладки под ней.

Однако создание блока фотографий с земли не позволяет составить в необходимой мере полное представление об облике комплекса в целом и тем более не способно передать точные данные о размерах и расстояниях внутри усадьбы. Для решения этих задач была использована технология аэрофотосъемки, то есть создания комплекта фотографий с воздуха при помощи беспилотного летающего средства («квадрокоптера»). В данном случае был использован DJI Phantom 4 Standart, оперируемый программой «DJI GO 4».

С воздуха были оцифрованы главное здание усадьбы и его флигели; наиболее близкий к границе «запрещенной зоны» вокруг близкого полигона Алабино флигель удалось отснять лишь с безопасных ракурсов. Тем не менее, этих материалов оказалось достаточно для дальнейшей работы (См. Рис. 4). Необходимо отметить двойное назначение создания такого комплекса изображений. Во-первых, фотофиксация облика Петровского-Алабино необходима на случай его дальнейшего разрушения; хотелось бы также думать, что публикация этих фотографий привлечет внимание общественности к судьбе данного объекта культурного наследия. Во-вторых, созданные изображения являются вспомогательным источником по работе над восстановлением прежнего внешнего вида владения, передавая информацию о деталях декора, масштабах различных элементов и уточняя расположение объектов, что особенно важно в условиях отсутствия генерального плана.

Рис. 5. Современное состояние одного из флигелей усадьбы Петровское-Алабино (Дата съемки 30.11.2019. Место съемки Московская область, Наро-Фоминский городской округ, с. Петровское. Автор съемки М.С. Яковлев. Электронная фотография. JPEG. 72 dpi. 100 Кб. Цветность: 24-bit. Графическая обработка не производилась. ЦГАМО. Коллекция электронных фотодокументов усадебных комплексов Подмосковья. Оп. 3).

Итак, фиксация современного состояния архитектурного комплекса стала заметным подготовительным этапом, который предоставил дополнительные материалы для работы над виртуальной реконструкцией.

Важно упомянуть, что трехмерная цифровая реконструкция усадьбы ранее не проводилась, архитектурные исследования ограничивались текстовыми, описательными работами, а также созданием единичного аналогового макета, выставленного в музее архитектуры имени А. В. Щусева. Виртуальный макет имеет ряд преимуществ перед аналоговым, среди которых возможность точной и детальной реконструкции мелких деталей отделки, строгое соблюдение размеров, возможная подготовка макета к неоднократной 3D-печати в различных масштабах и видах, а также облегченная современными технологиями открытая публикация реконструкции в целях культурного и исторического образования населения^[3].

Рис. 6. Приблизительный общий план усадьбы (изображение из открытых источников).

Работа над созданием виртуальной исторической реконструкции предполагает сочетание методов, принятых в исторической науке, с технологическими достижениями цифровой индустрии.^[5]

Архитектурная реконструкция комплекса Петровское-Алабино была начата с главной точки притяжения усадьбы, а именно с главного здания. В первую очередь для соблюдения масштаба постройки в программу 3ds Max были перенесены архивные планы, срезы и эскизы здания с сохранением соотношения сторон изображения; были выбраны фрагменты, на которых изображены разные проекции здания. Для этого предварительно все доступные материалы были оцифрованы, обработаны и сопоставлены между собой на случай существования расхождений; таковых, однако, выявлено не было.

Рис. 7. Архивные материалы по главному зданию Петровского-Алабино (ЦГАМО. Ф. 2753. Сдаточная опись. Д. 3028).

Итак, была проведена работа в 3ds Max велась с привлечением планов, чертежей и эскизов, хранящихся в Центральном Государственном архиве Московской области. Для соблюдения корректного размера здания система измерения внутри программы была выставлена в метрах. Масштаб, таким образом, соблюдался 1:1.

После проведения подготовительных работ был начат непосредственно процесс построения. В первую очередь был воссоздан контур здания на уровне земли, на основе которого были смоделированы внешние стены сначала цокольного этажа по уровень стилобата, на данном этапе еще без окон и дверей, затем также первого и второго. После чего была проведена проверка размеров здания и внесены уточняющие поправки. Затем были созданы карнизы здания (цокольный, межэтажный, венчающий), фриз и архитрав.

Все вышеописанные элементы создавались с использованием базовых инструментов программы 3ds Max, таких как перемещение, трансформация, поворот, а также модификаторов симметрия (mirror) и инструментов выдавливание (extrude), «нарезки» элемента (slice plane), «сварки» (weld), сглаживание (smooth). Таким образом, большую часть работы удалось провести, используя базовый набор функций программы и не обращаясь к расширенным возможностям, что демонстрирует доступность программы 3ds Max для использования в создании виртуальных реконструкций.

Рис. 8. Процес построения модели главного здания в программе 3ds Max (снимок экрана автора работы).

Крыша здания создавалась в качестве отдельного объекта для того, чтобы обеспечить доступ к разным ее проекциям в процессе работы. На данном этапе возникли затруднения, связанные с тем, что имеющиеся архивные материалы не располагают изображениями, демонстрирующими стыки крыши над духовыми окнами. Для того, чтобы не совершить ошибку построения и не создать крышу не такой, какой она была на самом деле, был произведен поиск дополнительных материалов в виде работ искусствоведов и архитекторов над реконструкциями зданий того же типа. !!!

Так была создана основная геометрия здания. Далее, в соответствии с фотографиями здания и эскизом фасада плоскости стен были «нарезаны» инструментом slice plane на равные участки, в которых были «продавлены» инструментом extrude ниши дверных и оконных проемов. Эти же инструменты позволили создать из базовой фигуры «плоскость» модель окон и модель двери. Поверхности оконных рам и стекол были разделены для нанесения различных текстур. Базовые модели окна и двери были размножены и расставлены на свои места.

Далее, с использованием тех же инструментов, были созданы колонны и пилястры за ними.

Рис. 9. Реконструкция Большого дома усадьбы Петровское-Алабино (снимок экрана автора работы).

Работа по восстановлению внешнего облика флигелей Петровского-Алабино была начата с архитектурного и искусствоведческого анализа как современного вида строений, так и зафиксированного комиссией в 1980-е гг.. На данном этапе был проведен дополнительный визуальный анализ эскизов фасадов здания с целью установления возможных поздних изменений; действительно, изучение изображений позволило определить некоторые дверные проемы как неаутентичные, созданные, вероятно, для нужд коммунального хозяйства в советскую эпоху. Однако в остальном внешний вид фасадов, по всей видимости, перестройке не подвергался, что позволяет опираться на выбранные источники в процессе реконструкции.

Так же, как и при работе с главным зданием, в программу были загружены визуальные источники, затем были уточнены размеры будущей модели и создан контур стен будущего здания. Так, следуя тому же алгоритму работы, была создана базовая геометрия стен первого из флигелей, затем были размещены карнизы здания, создана и опущена на стены крыша. Сохраняя соотносимые с главным зданием размеры были «прорезаны» и «вставлены» окна и двери. Затем на основе базовой геометрии первого флигеля были созданы остальные три.

Ключевой элемент декора флигелей, рустовка, создавался из простейших геометрических фигур и далее деформировался в соответствии с образцом; основным источником для этого элемента послужили современные фотографии, поскольку архивная документация не содержит информации о форме и размерах декоративных элементов

Рис. 10. Процесс создания модели флигеля (снимок экрана автора работы).

К сожалению, набор источников для работы над восстановлением ландашфта усадебного комплекса чрезвычайно мал. В распоряжении исследователя находятся устные описания территории владения, приблизительная реконструкция общего плана усадьбы и сведения о современном ландшафте усадьбы. На основе комбинирования данных из этих трех источников и была создана реконструкция.

В первую очередь была проведена работа с самым надежным источником, а именно с материалами аэрофотосъемки. Комплекс фотографий, снятых беспилотным летающим аппаратом, был загружен в программу Agisoft Photoscan, предварительно подвергнувшись процедуре цветокоррекции для лучшего распознавания. На основе данных изображений сначала были созданы облако точек, затем трехмерная модель снятой территории, на которую после была спроецирована фототекстура. В результате в нашем распоряжении оказалась трехмерная модель не только современного вида усадебного комплекса, но и окружающего его ландшафта, не покрытого лесом. (См. Рис.8)

Рис. 11. Трехмерная модель ландшафта, построенная на основе данных аэрофотосъемки в программе Agisoft Photoscan (снимок экрана автора работы).

Кроме того, на основе данных фотографий в программе Agisoft Photoscan была создана карта высот территории усадьбы (См. Рис. 8). Принцип работы таких карт заключается в том, что различный уровень земли обозначается цветовыми переходами (в случае с черно-белой картой – градиентом между данными двумя цветами); программы трехмерной визуализации и считывают данную информацию и воссоздают высоты ландшафта в виртуальной среде. Это было сделано и в данном случае; карта высот усадьбы Петровское-Алабино была загружена в программу Agisoft Photoscan.

Рис. 12. Карта высот территории усадебного комплекса Петровское-Алабино (снимок экрана автора работы).

Современное состояние поверхности земли на территории усадьбы, однако, нельзя назвать соответствующим ее внешнему виду в период использования комплекса в качестве дворянского владения. Анализа дворцовых и парковых территорий современного Петровскому-Алабино периоду достаточно, чтобы удостовериться в том, что заснятые нами перепады высот от земляных насыпей и небольших оврагов чрезмерны. В связи с этим полученный из современных данных ландшафт необходимо было подвергнуть трансформации и придать ему более достоверный вид. В целом для дворцово-парковых территория конца XVIII века были характерны ровные, строгие линии на прилегающей к зданиям земле, переходящие в ландшафтные парки за пределами жилой территории. В связи с этим было принято решение разгладить современный ландшафт, сохраняя более крупные перепады высот, которые не могли быть вызваны протаптыванием тропинок или большим скоплением обломков. В результате были сохранены только существенные изменения высоты, такие как трасформация ландшафта с запада на восток и с севера на юг.

Далее необходимо было рассмотреть возможность реконструкции аллеи, выходившей к реке. К сожалению, подробных описаний данной территории не сохранилось, а современные тропинки едва ли правомерно без дополнительных доказательств соотносить с утраченными дорожками. В связи с этим, реконструкции подверглась только центральная часть парка, непосредственно сама аллея, внешний вид которой приблизительно одинаков для усадеб классического архитектурного стиля: это прямая и достаточно широкая дорога, усыпанная гравием, спускающаяся к реке с сохранением панорамного вида^[1]. Кроме того, изучение спутниковой карты местности позволяет увидеть точное расположение этой дороги по виду деревьев, образующих некое подобие «шва» из более молодых крон. (См. Рис.13)

Рис. 13. Вид на территорию усадьбы со спутника (источник Яндекс.Карты).

По данным исследовательской литературы^[1] советского периода известно, что на аллее были расставлены чугунные статуи, а именно вазы, выплавленные на демидовских заводах; к сожалению, более подробных описаний обнаружить не удалось, из-за чего внешний вид аллеи в реконструкции несет несколько условный характер и является скорее визуальной гипотезой, чем отображением реального парка. Тем не менее, такое построение паркового пространства имеет право на жизнь, поскольку передает характерные для эпохи и архитектурного стиля черты и демонстрирует возможное наполнение усадебного комплекса.

Рис. 14. Реконструкция парковой аллеи (снимок экрана автора работы).

Самостоятельной задачей по реконструкции архитектуры является решение вопроса о цветовой палитре восстанавливаемого здания; в случаях, когда все визуальные источники монохромны, колоризация реконструкции требует особого внимания и осторожности. Кроме того, внешняя отделка Петровского-Алабино практически не сохранилась, а потому опереться на следы штукатурки или краски с уверенностью также не представляется возможным – небольшие вкрапления белого и желтого нуждаются в дополнительной проверке. В связи с этим были предприняты два способа восстановления цветовой палитры комплекса.

Первый заключался в попытке основанной на технологиях анализа оттенков серого автоматической колоризации старых фотографий. Были опробованы открытые ресурсы, предназначенные для такой работы, такие как «Компьютерное зрение» от Mail.ru и фоторедактор Movavi. Однако полученные таким образом результаты сложно назвать хотя бы удовлетворительными. В связи с этим опереться на результаты работы нейросети оказалось невозможно; решать задачу о цветовой палитре здания потребовалось иным способом.

Обратившись к постройкам конца XVIII века, классического архитектурного стиля, мы обнаруживаем общую цветовую схему, используемую для отделки фасадов: ее особенностями является «двухцветность.» и обязательная белая штукатурка^[2]. В целом в архитектуре классицизма заметно постоянное использование белого цвета, в особенности как главного тона отделки и архитектурного акцента, в то время как пространство внешних стен преимущественно выкрашено в достаточно интенсивные цвета, например, в охристо-желтый, темный красный ^[2] и некоторые другие. Таким образом, архитектурная и искусствоведческая аналогия позволяют с уверенностью утверждать, что присутствующие на фасадах флигелей вкрапления желтого и грязно-белого цвета в действительности являются следами отделки внешних стен Петровского-Алабино; в связи с этим, бело-желтая палитра была выбрана в качестве основной для работы с реконструкцией.

Рис. 15. Въездные обелиски усадебного комплекса до и после использования встроенных настроек текстур (состаривания, выветривания) программы Lumion (снимок экрана автора работы).

Виртуальная реконструкция усадьбы

Итак, была проведена работа по созданию трехмерных моделей главного здания и флигелей усадебного комплекса Петровское-Алабино, был определен ландшафт местности и проведены попытки реконструкции окружавшей здания парковой среды. Теперь, для демонстрации проведенной работы, необходимо было создать общую архитектурную визуализацию усадебного комплекса; эта работа была проведена в программе Lumion.

Данная программа уже использовалась в рамках этого исследования для реконструкции ландшафта, поэтому переносить его из одной рабочей среды в другую не потребовалось; вместо этого файл с ландшафтом усадьбы стал базовым для будущей визуализации. Был проведен экспорт всех элементов усадебного комплекса из программы 3ds Max в читаемом Lumion формате «.3ds», а затем их импорт с размещением на ланшафте. Для соблюдения верности расстояний между зданиями проводилась дополнительная проверка расстановки построек по трехмерной модели современного вида усадьбы. В результате главное здание, четыре флигеля и въездные обелиски были расставлены по своим местам.

Рис. 16. Вид внутренней территории усадьбы (снимок экрана автора работы).

Дальнейшая работа являлась преимущественно механической; был создан комплекс изображений внешнего вида усадьбы Петровское-Алабино в виртуальной реконструкции, также было создано несколько панорам усадебного комплекса, предназначенных для дальнейшей публикации в сети интернет. Таким образом, восстановление гипотетического внешнего облика архитектурного комплекса было завершено и поставленные цели были достигнуты.

Рис. 17.Результат виртуальной реконструкции усадьбы Петровское-Алабино (снимок экрана автора работы).

Автор выражает свою признательность к.и.н. Д.И. Жеребятьеву, старшему преподавателю кафедры исторической информатики исторического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова; д.и.н., профессору Л. И. Бородкину, заведующему кафедрой исторической информатики МГУ имени М.В.Ломоносова, д.и.н. Ю. Ю. Юмашевой, заместителю генерального директора ООО «ДИМИЦЕНТР», а также сотрудникам Центрального государственного архива Московской области, оказавшим большую помощь в формировании источниковой базы исследования и ее оцифровке.

Более детально с результатом реконструкции можно ознакомиться, проследовав по следующим ссылкам:

Рис. 18. QR-коды, являющиеся ссылкой на цифровые материалы реконструкции в формате видео 360'

Рис.19. Реконструкция усадебного комплеса к использованием погодных эффектов программы Lumion (снимок экрана автора работы).