Кольцов Борис Павлович
Заведующий отделом информатизации,
Лебедев Олег Борисович
старший научный сотрудник.
Москва,
Государственный музей-усадьба
"Архангельское",
Отдел информатизации
тел./факс: (095)-561-9660
arkhang@aha.ru

Музейные объекты в виртуальной реальности
(опыт применения VRML-технологии)

     Возможность компьютерных пространственных реконструкций уже не существующих или утративших свой первоначальный облик архитектурных памятников представляет особый интерес для подмосковного музея "Архангельское". Этот музей расположен в усадьбе, которая представляла собой лучший русский дворцово-парковый ансамбль конца XVIII – начала XIX века. В этот период образ Архангельского был уподоблен островку утонченной цивилизации, обустроенному и эстетически осмысленному согласно "ученой прихоти" в окружении девственной природы. Ансамбль усадьбы с дворцом и парком, украшенным произведениями парковой скульптуры, зданием крепостного театра и парковыми павильонами, оранжереями и хозяйственными постройками, стал плодом творческих усилий зодчих Герна, Д. Тромбара, Ф. Петтонди, П. Гонзаго, О. Бове и др. В силу многих причин к настоящему времени усадьба в значительной степени утратила этот облик (см. сайт музея по адресу www.museum.ru/archang). Исчезли с лица земли, например, знаменитые оранжереи князя Юсупова, Римская руинная арка, зверинец, ламник и другие объекты. Утратили свой оригинальный облик такие замечательные памятники архитектуры как театр, возведенный в 1817-18 гг. по проекту прославленного зодчего и живописца Пьетро Гонзаго, малый дворец "Каприз" и библиотека (от которой осталась только ротонда "Чайный домик"), Конторский флигель и даже сам дворец. В музее хранятся и весьма ценятся 9 видов Архангельского - довольно наивные, похожие на лубок "домашние художества" крепостных живописцев, которые с трудом справляются с передачей перспективы, а также архитектурные чертежи, запечатлевшие как сохранившиеся, так и утраченные постройки. Только благодаря этим изображениям и можно получить довольно фрагментарное, впрочем, или даже искаженное представление о перечисленных объектах. Компьютерные трёхмерные реконструкции, созданные по технологии "виртуальная реальность" и снабженные гипертекстовыми и мультимедийными структурами, могут помочь формированию значительно более целостного, наглядного и подробного представления, дадут возможность погрузить музейные объекты в историко-культурный контекст, предоставят возможность самостоятельного исследования. Публикация таких моделей в сети Internet и/или на компьютере в экспозиции выставки должна дать новую дополнительную возможность огромной аудитории значительно расширить свои представления о культурной и исторической ценности усадьбы, а также о существующих в музее проектах реставрации, что может помочь в работе со спонсорами.

     В "Архангельском" было решено обратиться к третьему типу 3D-технологий - программной технологии Internet, так как она снимает проблемы воспроизведения несуществующих объектов, публикации в глобальной сети и высокой стоимости, хотя авторам и не известно о попытках применения этой технологии в других музеях.

     Одним из основных и наиболее развитых инструментов разработчика трёхмерных миров в Internet является VRML – что расшифровывается как язык моделирования виртуальной реальности. Этот платформно-независимый объектно-ориентированный расширяемый язык программирования, который в самых общих принципах напоминает хорошо известный проектировщикам Web-страниц язык HTML, и был выбран отделом информатизации для моделирования музейных объектов.

     Документ VRML представляет собой просто текстовый файл, который содержит описания трёхмерных фигур и свойств их поверхностей (цвет, текстура материала, освещение и т. п.). VRML-документ запрашивается с Web-сервера и поступает пользователю в виде исходного текста, точно так же, как и уже давно ставший привычным HTML-документ. Просматривающий VRML-документ и преобразующий при этом его текст в трёхмерную графику браузер должен иметь т. н. VRML-plugin. Первая версия языка – VRML 1.0 – была представлена на второй конференции WWW в октябре 1994 года. Стандарт VRML 2.0 принятый в августе 1996 года поддерживает анимацию и звуковые эффекты, для него существуют скриптовые языки Java и JavaScript. В декабре 1997 года ISO и IEC утвердили международный стандарт VRML 97 для доставки и проигрывания 3D-графики через Internet и intranet. Ведется работа по интеграции VRML 97 с другой трёхмерной технологией Internet - Java 3D.

     Создание трехмерных интерактивных миров к тому времени, когда его признали актуальным для музея, было для сотрудников отдела информатизации совершенно неосвоенной областью. Наибольшие сомнения вызывал вопрос качества получаемых по VRML-технологии изображений, их восприятия посетителями музея в виртуальной реальности. Было решено разработать в отделе информатизации экспериментальную модель музейных объектов, т. е. такую, в которой каждый из интересующих музейных специалистов аспектов будет реализован хотя бы только для одного объекта. Модели в VRML принято называть сценами. Выбор темы для экспериментальной VRML-сцены должен был позволить задействовать и оценить такие привлекательные в музейной практике возможности виртуальной реальности как:

     Тема "Памятник архитектуры XIX века "Конторский флигель в 20-х годах XIX века", утративший ныне свой оригинальный облик, и раздел экспозиции выставки "Миниатюры из истории усадьбы Архангельское", размещенный в настоящее время в одной из комнат этого флигеля" удовлетворяет всем перечисленным требованиям и выбрана для реализации. Так как документ VRML представляет собой обычный текстовый файл, то в общем случае для создания виртуального мира достаточно знать основы VRML и уметь работать с текстовым редактором. Но мир, который должен был быть разработан в нашем случае, достаточно сложный и разработать его в приемлемые сроки и приемлемыми усилиями невозможно без привлечения дополнительных программных инструментов, т. н. строителей миров или "билдеров". Инструменты, позволяющие создавать хорошие сцены на PC, или не существуют или практически недоступны в России. К счастью, известная компания Parallel Graphics продает в России свой продукт Internet Space Builder 3.0 (ISB) – оптимальное по соотношению цена/качество инструментальное средство создания трехмерных сцен. ISB работает на PC в среде Windows 95/98, NT, поддерживает форматы VRML 2.0, BMP, GIF, JPG, построение сцен методом drag and drop, операции редактирования, сложения и вычитания объектов, включает библиотеки текстур и изображений и возможности их редактирования. Он оказался находкой для музея, испытывающего финансовые затруднения. Для просмотра виртуальных миров с помощью браузера MS IE 4.0 используется VRML-plugin "Cortona" – также продукт Parallel Graphics, т. к. "родной" для IE VRML-plugin - от фирмы Intervista -отображает трёхмерную графику с ошибками (вследствие неправильного выполнения триангуляции).

     1. Трёхмерная реконструкция утраченного оригинального облика памятника архитектуры

     Памятник архитектуры начала XIX века, нашедший своё визуальное отображение в созданном нами виртуальном мире, представляет собой двухэтажный флигель в стиле русского классицизма, построенный в 1822-1823 гг. по проекту архитектора Е. Д. Тюрина. В настоящее время полностью перепланированы комнаты на первом этаже и частично на втором, изменено число и расположение окон, утрачено убранство интерьеров. Специалисты считают, что первоначально флигель имел башню высотой 18 метров. Об этом свидетельствует сохранившийся архитектурный чертёж, который и послужил источником информации для создания модели в виртуальной реальности. Здание воссоздано в полном соответствии с этим чертежом: восстановлена планировка этажей и башня с окнами и флагштоком. Модель включает 18 комнат, 26 окон 4 типов, тосканские колонны, оформляющие главный фасад и двухколонные портики на торцевых сторонах флигеля. Это вылилось в более, чем 7000 граней и 900 Кб дискового пространства несжатого VRML-файла. Кстати, ISB обеспечивает почти пятикратное сжатие выходного файла VRML.

     Вывод. По оценкам музейных специалистов качество визуализации архитектурного объекта вполне приемлемо для получения требуемого представления. Наиболее подходящим типом интерактивности для этой сцены является "полет в виртуальном пространстве". Из шести степеней свободы, предоставляемых моделью, вполне достаточно и четырёх-пяти. Лёгкость перемещения в пространстве внутри и вне здания в горизонтальной и вертикальной плоскостях с пересечением любых препятствий, возможность пребывания в любом помещении (в том числе несуществующем в реальности), получения любого ракурса или перспективы из любого окна или площадки, возможность "птичьего полета", вращения горизонта создают особое настроение причастности, погруженности в историко-культурный контекст, стимулируют желание всесторонне исследовать объект, создают особый эмоциональный настрой и наделяют опытом, который практически невозможно получить другим способом.

     2. Интерактивная работа с трёхмерной моделью экспозиции в поиске её архитектурно-художественного решения

     В виртуальную реальность перенесена и комната флигеля размером приблизительно 5,5 х 4,0 м с размещенной в ней частью экспозиции выставки "Миниатюры из истории усадьбы Архангельское", которая включает в основном вещи из кабинета князя Юсупова: стол-пюпитр, четыре кресла, ламповый торшер, книжный шкаф, настольные часы, два подсвечника, столик и зрительную трубу на нём, стол-витрину со слепками, картины, гравюры, медальоны. Это обеспечило возможность на материале этой комнаты проводить на компьютере операции, обычно выполняемые художником экспозиции по её архитектурно-художественному проектированию. Выявилось, что наиболее удобно проводить такие операции непосредственно с помощью инструмента для разработки трёхмерных сцен, т. е. ISB, а не с помощью VRML-браузера или plugin'а. ISB предоставляет прекрасную возможность навигации в сцене и варьирования расположением структурных единиц экспозиции методом перетаскивания их образов на дисплее компьютерной мышкой.

     Вывод. Модель позволяет искать пространственное и цветовое решение экспозиции, композиционное выделение ведущего экспоната, оценивать степень заполненности интерьера выставки. Например, в 3D легко обнаруживаются "пустые углы", не замеченные при создании плоских эскизов.

     Масляные лампы торшера, стоящего в реальной экспозиции кабинета князя, не имеют стеклянных элементов – лампового стекла и маслосборника. Они навсегда утрачены, и это не способствует, естественно, формированию целостного представления об этом бытовом приборе XIX века. Обозреватель VRML-сцены, тем не менее, имеет возможность всесторонне рассмотреть как утраченные стеклянные элементы, так и осветительный прибор в полном комплекте.

     Вывод. Дополнение экспонируемых в виртуальном пространстве предметов утраченными элементами является весьма полезной возможностью, так как "лучше один раз увидеть воочию недостающий элемент в виртуальном пространстве, чем услышать 100 описывающих его слов от экскурсовода".

     4. Нетрадиционное взаимодействие с виртуальными музейными предметами

     При просмотре сцены, представляющей экспозицию выставки, в стандартном Internet-браузере можно, например, зажечь свечи на подсвечниках. Можно отодвинуть стоящее перед столом-пюпитром кресло и выдвинуть ящик этого стола или его вспомогательные боковые поверхности и увидеть таким образом внутреннее устройство ящика, никогда не демонстрируемое из соображений сохранности. Это способствует созданию у посетителя виртуальной экспозиции эмоционального эффекта присутствия в кабинете князя в качестве его хозяина, на принципиально новом уровне погружает его в культурно-исторический контекст, даёт наглядное представление о функциональных возможностях экспонируемого образца мебели.

Совершенно уникальной является возможность манипулировать настольными часами первой четверти XIX века, стоящими на книжном шкафу, путём их произвольного разворота и получения доступа к дверце на задней поверхности. Догадавшись открыть эту дверцу, обозреватель VRML-сцены видит их внутренний механизм. Это вносит эффект забавности, редко присутствующий в традиционном статичном показе музейного предмета.

     Вывод. Эксперимент подтвердил то, что VRML-технология не обеспечивает кинематографическую степень соответствия реальности, и сложные музейные предметы представляются сегодняшними техническими средствами упрощенными и огрубленными. Но так как в будущем технология, несомненно, будет совершенствоваться, то, возможно, более важным является другой вывод. При достаточной изобретательности и квалификации конструкторов виртуальных экспозиций на первый план в общении посетителя с музейными объектами выходит не степень внешнего подобия, а возможность их исследования, та особая увлекательность и даже забавность, которая возникает при нетрадиционных действиях, погружение в историко-культурный контекст ("машина времени"), приобретение специфического опыта и ощущений, невозможное при реальном экспонировании.

     5. Организация гипертекстовых и гипермедийных связей

     В описываемой VRML-сцене эти возможности реализованы следующим образом. Щелчок мышью по виртуальному телескопу вызывает появление на экране окна с описывающим его текстом и фотоизображением, дающим точное визуальное представление о реальном телескопе. "Пустив" механизм настольных часов, можно услышать мерное тиканье. "Удар" по колокольчику часового механизма запускает бой часов. А открывание дверцы виртуального книжного шкафа сопровождается скрипом "древних" петель.

     Вывод. Размещение в VRML-сцене ссылок на тексты, фотоизображения, видео, музыку, речь и другие звуки предоставляет возможность формировать компьютерные экспозиции, в которых обеспечивается

     Можно сказать, что с возможностью погружения музейных объектов в VRML-миры представление определённого класса музейных объектов приобретает новое измерение. Использовать ли это новое измерение – вопрос для музейных специалистов. Можно предложить следующие способы его применения.

• Это измерение можно ввести в музейные базы данных, дополнив ссылки на плоские изображения музейных предметов ссылками на файлы с их VRML-представлениями, если они имеются. А пользовательские интерфейсные оболочки таких баз данных можно дополнить подключением к средствам просмотра 3D.
• Имея доступ к VRML-моделям объектов через сеть Internet или музейную информационную систему, музейный специалист получит возможность ознакомиться с интересующим его предметом в деталях (механикой, динамикой, функциональностью, внутренним устройством бытового прибора или мебели, архитектурными особенностями неподвижного памятника) без выезда в командировку или посещения места хранения. Это сократит усилия и сроки написания научных работ, предварительного знакомства при отборе и группировке вещей на выставки, проведения сравнительного анализа с предметами в других музеях.
• В музейных и школьных кружках использование VRML-моделей музейных объектов облегчит изучение тех предметов, непосредственная манипуляция которыми в музее не разрешается, или предметов с недоступными или утраченными элементами.
• Наличие готовых VRML-моделей музейных объектов (в музейной информационной системе, например) даст возможность сравнительно быстрого построения сцен выставок и интерьеров.

Сцена выставки может создаваться в музее на этапе художественного проектирования экспозиции. Такая сцена облегчит формирование экспозиционного образа, разработку пространственного, планировочного и цветового решения экспозиции, предварительное размещение отобранных материалов на участках экспозиционной поверхности, определение расположения ведущих экспонатов и формирование экспозиционных маршрутов.
Сотрудники научно-просветительного отдела музея смогут использовать VRML-сцену  выставки для индивидуальной подготовки экскурсий, их проектирования, планирования  разводки маршрутов экскурсий, расстановки группы у экспонатов, выбора оптимальной точки показа.
Трёхмерные реконструкции утраченных архитектурных памятников или утраченных   интерьеров, несомненно, представят большой интерес для широкого круга музейных специалистов, преподавателей вузов, школ и музейных кружков.

     Популярной в VRML-мирах является идея аватара – виртуального персонажа, исполняющего заданные вами движения. Появление в VRML-сцене на музейном сайте анимированных аватаров в виде исторических персонажей, контекстно связанных с отображаемой сценой, придаст особую эмоциональную окраску процессу обозрения, повысит информативность сцены, глубину исторического контекста. Но самостоятельное создание подобных персонажей под силу только программистам, обладающим одновременно недюжинными "художественными способностями" и хорошими навыками работы с программными пакетами для создания качественных трёхмерных изображений, допускающими конвертирование выходного файла в формат VRML. Например, Kinetix 3-D Studio Max фирмы AutoDesk.

     Перспективы развития VRML-миров в большой степени зависят от того, будет ли поддержано их создание удобными и эффективными инструментальными средствами. В этой связи хотелось бы особо отметить деятельность уже упоминавшейся компании Parallel Graphics Software Systems, более известной в России под старым названием ParaGraph. Это, может быть, единственная компания имеющая всю цепочку продуктов для виртуальной реальности: инструменты для создания миров (Internet Space Builder), аватаров (Avatar Assembler), оживления сцен (Internet Scene Assembler), собственный VRML-клиент "Cortona" (plugin типа Cosmo Player, но более развитый), клиент "Inhabited Islands" ("Обитаемые острова"), предоставляющий возможность участвовать в трёхмерном чате с аватарами из заранее созданного на Parallel Graphics набора. Освоение и использование этих инструментов позволяет реализовать в разработках самые смелые идеи. Уже сегодня в нашей экспериментальной VRML-сцене, обозреваемой с помощью "Островов", можно встретить аватара в военном костюме XIX века, совершающего обход Конторского флигеля. Есть планы создать робота (на Internet-слэнге – "бота"), проводящего посетителя по VRML-сцене – музейной выставке и дающего речевые комментарии, т. е. экскурсовода.

Начальная страница | АДИТ'99

© 1997-1999, АДИТ, Все права защищены.