WIP: Реконструкция здания Женской Гимназии в городе Чердынь (Пермский Край). Ep. 1
Дорогие читатели, приветствую вас в первом выпуске своего дневника создания CG-проекта по реконструкции комплекса старинных зданий. У меня давно вынашивалась идея создания комплексной 3D-реконструкции старинных зданий. Я ежегодно езжу на север Среднего Урала в Пермский край и просто отдыхаю.
Старинный городок Чердынь (Пермский Край) славится богатой историей и мифологией. Сюжет книги Алексея Иванова - Сердце Пармы, активно использует историю и легенды народов населявших и населяющих север Прикамья.
В Чердыни есть комплекс зданий построенных в XIX веке. Комплекс состоит из здания Мужского Приходского Училища и Женской Гимназии. Мужское Приходское Училище было возведено в середине XIX века, а Женская Гимназия возведена ближе к концу XIX столетия.
Здания были построены из кирпича и обладают распространенной в тот период архитектурой. Архитекторы проработали не только фасады и их оформление, но также тщательно проработали функциональность зданий, что можно заметить, как попадаешь внутрь.
Рис. ep1.101. Комплекс зданий Женской Гимназии и Мужского Приходского Училища в 2022 году. Сегодня, в зданиях разместились выставки и администрация Чердынского Краеведческого Музея.
По моей задумке, сюжет итоговой работы представляет собой возвращение в начало XX столетия, примерно в период 1910 - 1915 годов. В тот период по Уралу путешествовал Российский фотограф первооткрыватель цветной фотографии Сергей Прокудин-Горский. Его работы сейчас хранятся в Библиотеке Конгресса США, и доступны для загрузки и обработки. Особенностью данных снимков является возможность анализа окружающего пространства, когда не было асфальтированных дорог и представлен быт жителей города первой четверти XX века.
Рис. ep1.102. Фотография Чердыни сделанная Сергеем Прокудиным-Горским в 1910 - 1911 годах.
Также для максимально приближенной реконструкции, я специально осуществляю отдельную поездку для встречи со специалистами ЧКМ и сбора различных данных и референсов. Интерес представляют размеры здания и некоторых его элементов, а также исторические фотоснимки, сохраненные в архиве музея. Хочется выразить особую благодарность администрации музея за предоставленные планы здания Женской Гимназии, это позволяет упростить ориентацию по зданию и процесс моделирования всего комплекса в целом.
Основа - размер одного кирпича и слоя цемента
Особе внимание я уделил размерам кирпичей и слоя цемента. В разные десятилетия XIX столетия, были различные стандарты производства кирпичей. Что интересно, в Чердыни было несколько кирпичных заводов, производивших кирпичи для нужд города. Сам город после большого пожара в XVIII веке был отстроен заново, но было принято решение возводить капитальные огнестойкие кирпичные здания, особенно для важных для управления и обеспечения жителей необходимыми услугами зданий. Также, многие купцы построили себе усадьбы используя современные на тот момент материалы, а именно кирпич, цемент и металл. Архитекторы использовали распространенные стили, часто использовавшихся в архитектуре Санкт-Петербурга. Поэтому, Чердынь можно назвать “Маленьким Петербургом” благодаря архитектуре и планировке города, разработанной приглашенными из Петербурга архитекторами и градостроителями.
Рис. ep1.103. Размеры кирпичей в различные десятилетия XIX века. Изображение взято из публикации “Размеры кирпича с XV века до начала XX века”
Перед поездкой в Чердынь, я произвел собственные измерения кирпичей, доступных мне зданий в Екатеринбурге. Екатеринбург в XIX веке был уездным городом Пермской губернии, и многие привычные для региона технологии строительства, распространялись и на мой родной город. В качестве референса был выбран дом купца Рукавишникова, расположенный на перекрестке улиц Малышева и Горького. Это здание состоит из двух отдельных корпусов, построенных в различные периоды XIX столетия. Одно было возведено ранее, второе позже.
Рис. ep1.104. Я в процессе измерения кирпичей стены дома Рукавишникова, рулетка измеряющая три слоя кирпичей и блокнот с заметками и записями.
Мое исследование показало, что в доме купца Рукавишникова использовались кирпичи двух ключевых размеров:
- В корпусе здания по адресу Малышева, 58: 25 х 12,5 х 7,5 см (Д х Ш х В)
- В корпусе здания по адресе Горького, 37: 25 х 12,5 х 6,6 см (Д х Ш х В)
Между кирпичами аккуратно уложен слой цемента, крепко связывающий их между собой. Размер слоя цемента составляет всего 5 - 6 мм, и этот стандарт использован в кладке всего здания целиком.
Отдельного внимания заслуживают формовые кирпичи, создаваемые с помощью определенных форм и используемые для декорирования фасадов здания. Многие элементы в зданиях созданы очень простым методом, смещением кирпичей на 4 - 6 см, что придает определенную глубину фасадам.
Рис. ep1.105. Фотография угла основного корпуса дома купца Рукавишникова в Екатеринбурге (XIX век).
Далее, после всех обмеров основных элементов, я вернулся к фотографиям первого реконструируемого здания - Женской Гимназии, возведенной в конце XIX века.
Подготовка к моделированию, анализ фасадов здания
Первое что я сделал - собрал референсы самого здания. Благо в саму Чердынь я могу доехать за ночь в поезде, и каждое лето делаю множество фотографий города и его архитектуры. В этом году, летом я осуществил первую поездку, где отснял фасады здания Женской Гимназии. А в начале октября я осуществил в вторую поездку, где собрал больше материалов и информации о самом здании и его архитектуре, а также сделал более точные обмеры.
Рис. ep1.106. На данной иллюстрации представлен фотоснимок с нанесенной разметкой основных элементов фасада и блоков, из которых будет создана 3D модель.
На иллюстрации выше я привел пример того, как выглядит Южная сторона Восточного Фасада здания Женской Гимназии. Здание удобно тем, что оно симметрично, и по сути, смоделировать нужно только одну сторону, и половину фасада входной группы, а затем их продублировать и отзеркалировать. Также нужно будет смоделировать Южный и Северный фасады, но они достаточно просты и не требуют большого количества деталей и элементов.
Я взял фронтальный снимок Южной стороны Восточного Фасада здания и разметил на нем основные элементы фасада. Цветовая схема позволяет легче ориентироваться в процессе моделирования и разделить модель на несколько отдельных или групп объектов. Моделировать отдельные элементы, как-бы возводя здание слой за слоем кирпичей, легче. Это позволяет следить за размерами объектов, вносить изменения, управлять деталями и проще редактировать UV-развертки для последующего скульптинга и текстурирования.
Рис. ep1.107. Эскиз южной стороны восточного фасада здания Женской Гимназии.
Перед началом работы, я сделал несколько набросков на ватмане, чтобы понять, какие выступы присутствуют на вертикальных угловых колоннах здания. Эти колонны квадратного сечения с выступами, созданными кирпичами со смещением на 4 - 5 см.
Внутри здания, эти колонны образуют прямой угол, так как стены продолжаются от них на одном уровне.
Наброски на бумаге превосходно помогли представить форму элементов стен здания в трех плоскостях.
Конечно, я также сделал несколько набросков в Autodesk Maya, благо классическое полигональное моделирование с соблюдением топологии, очень помогают представить форму в трехмерном пространстве.
Набросок всей сцены
Проведя базовую подготовку, еще до осенней поездки, я начал создавать основную сцену. В качестве основных инструментов были выбраны:
- Autodesk Maya
- V-Ray for Maya
- Blender (для Geometry Nodes)
- MARI (для текстурирования)
- DaVinci Resolve (с Fusion)
- GIMP
- Krita
Сейчас, для меня это стандартный набор инструментов, и на них я выстроил свой рабочий конвейер. Функционала всех приложений хватает с головой для реализации большинства проектов.
Первое что нужно было сделать - создать грубый набросок всей сцены. А это, целый квартал. Два здания и одно хозяйственное здание, бывшее во времена СССР гаражом или конюшней.
Обмеры квартала
Первое что я сделал, наметил область, которая будет создана. Это квартал улиц Соборная ул. - Юргановская ул. - Советская ул., в котором размещены здания Женской Гимназии и Мужского Приходского Училища. Для оценки размеров территории я использовал сервис ArcGIS от ESRI. Его базового функционала достаточно для того, чтобы измерить расстояния от точки до точки и площади территории.
Рис. ep1.109. Снимок территории музейного комплекса из космоса в сервисе ArcGIS. Измерение рулеткой и набросок ключевых элементов и положения камеры.
В Maya я набросал ключевые объекты сцены и все размеры, измеренные в ArcGIS. Это позволило определить основные размеры сцены и корректно отпозиционировать все здания. В ArcGIS удобно измерять длину и ширину, однако высоту здания мы измерить не можем, поэтому, воспользовавшись таблицей с размерами кирпичей за определенный период XIX века, а после октябрьской поездки данными измерений, я рассчитал высоту каждого из зданий.
Рис. ep1.110. Набросок будущей сцены со зданиями Женской Гимназии и Мужского Приходского Училища.
Также я решил добавить интересный объект - трактор, но не простой трактор, который мы привыкли все видеть и застали, а один из первых тракторов, выпускавшихся в первой четверти XX века, в частности, в коллекции музея ЧКМ есть подобный трактор.
Но мне также предстоит подумать, над реализацией этой идеи, так как временной период, который я реализую, относится к 1910 - 1915 годам. И в данный период выгодней создать гужевую повозку с лошадью и кучером.
Перейдем к знакомству с исследовательским подходом, так как изначально подготовка к моделированию была выполнена на основе фотографий и общих сведений, найденных на просторах Интернет, первым делом, я стал экспериментировать с процессом создания модели здания.
Поиск методов создания, классическое моделирование
Вооружившись сведениями о размерах кирпичей и толщине слоя цемента, я подсчитал высоту и ширину ключевых элементов фасада. Благо это не так сложно, но требует определенного внимания при учете ширины и длины кирпича.
Рис. ep1.111. Модель Южной стороны Восточного Фасада здания Женской Гимназии.
Наиболее детализированным является Южная и Северная стороны восточного фасада гимназии. Но так как они симметричны, можно упростить работу, создав одну стену и продублировав ее на противоположную сторону.
Первое что я сделал, провел анализ фотоснимков и расчет размеров стен и архитектурных элементов. С помощью рулеток я набросал размеры и создал кривую, играющую границу стен всего здания.
Второе - я приступил к моделированию каждого из выделенных в процессе анализа фотоснимков элемента и группы элементов. Разделение позволяет упростить создание разверток и правку модели в будущем. Отдельного внимания заслуживают декоративные кирпичи, они использовались для создания плавных и фигурных переходов между кладкой разной толщины, например могли быть использованы кирпичи с фаской для создания аккуратного отступа или выступа. Также использовались кирпичи, уложенные по диагонали, для создания выступов в виде уголков. Но чаще, архитекторы и строители прибегали к применению простых приемов по смещению кирпичей на 4 - 6 см, и создавали выступы и углубления. Это достаточно выразительно, и очень экономично. Иногда, строители добавляли фаски подбивая уголки кирпичей молотком или киркой.
Процесс создания первой версии модели
Рассмотрим этапы, которые я прошел в процессе моделирования грубой модели Южной стороны Восточного Фасада Женской Гимназии. Первое - основа, я провел измерения рулеткой в сервисе ArcGIS и создал с помощью рулеток и кривых контуры здания. Это позволяет ориентироваться в пропорциях и впоследствии изменять модель так, как мне потребуется.
Рис. ep1.112. Фундамент над уровнем земли Южной стороны Восточного Фасада.
Первым был создан фундамент, часть фундамента над уровнем земли с единственным отверстием - продухом. В фундаменте здания их несколько, и все они сделаны с помощью простой кладки кирпича. Однако, исследование на месте показало, что раньше использовались не только стандартные кирпичи, но также использовались кирпичи размерами большими, В фундаменте использовали кирпичи размерами до 38 - 40 см в длину.
Рис. ep1.113. Слои кладки над уровнем фундамента Южной стороны Восточного Фасада.
Выше фундамента возводится стена, здесь архитекторы прибегли к применению формовых кирпичей. По сути это были кирпичи с закругленной фаской, их легко сделать, а в 3D модели, можно смело применить простой инструмент Bevel. Также в процессе строительства были использованы формовые кирпичи с простой фаской под углом, их легко создать как в реальности, так и в 3D модели.
Рис. ep1.114. Эскизы колонн в углах здания.
Колонны в углах здания у меня вызвали некоторые затруднения в понимании. Как я писал выше, для этого я специально, на бумаге, создал простые чертежи чтобы понять, как они выглядят в трех проекциях. Особенно в виде сверху и сечении. Далее, в Maya, я создал трехмерную модель колонны и декоративных элементов.
Рис. ep1.115. Колонны в углах стен Южной стороны Восточного Фасада.
Модель состоит из двух элементов. Первый - сама колонна, а второй - декоративная кладка. Впоследствии будет легко создать UV-координаты и вносить изменения.
Рис. ep1.116. Стена с оконными проемами Южной стороны Восточного Фасада.
Сама стена достаточно проста, аккуратная кладка с выступами и декоративными элементами, созданными с помощью кирпичей. Она делается просто. Здесь нужно будет учитывать тот момент, что глубина стены 54 см, 13 см занимает проем с оконными рамами, а остальные 41 см - подоконник, с расширяющимися внутри проемами. Как показало измерение и исследование здания, оконный проем расширяется на 15 см, и если у рам он составляет 100 см, во внутренней стороне стены, его ширина составляет 115 см. Сверху, оконные проемы первого этажа снаружи декорированы кирпичной кладкой.
Рис. ep1.117. Декоративная кладка на уровне границы второго этажа.
Переход между первым и вторым этажом, на фасаде выложен кирпичом в виде выступающих ребер, Если смотреть на эту область изнутри, на этом уровне находится перекрытие второго этажа. Выше этой линии, размещена стена на уровне второго этажа.
Рис. ep1.118. Стена и оконные проемы на уровне второго этажа.
Колонны и стена на уровне второго этажа обладает аналогичной структурой, за исключением оконных проемов. На втором этаже, верхняя грань оконного проема имеет дугообразную форму. Данная форма выполнена с помощью вертикальной кирпичной кладки и штукатурки. Строителям это позволило выровнять форму и декорировать стену небольшим выступом над окном.
Рис. ep1.119. Декоративные элементы на стене на уровне второго этажа.
На втором этаже, стены декорированы кирпичными выступами. Зная размер кирпича, мне удалось максимально приблизить модель по размерам к оригиналу. После проведенного исследования “в поле”, стало возможным более точно воссоздать объем данного декора и оптимизировать его для дальнейшего текстурирования.
Рис. ep1.120. Уровень потолка и кровли крыши.
Выше по стене расположены декоративные элементы на уровне потолка второго этажа и кровли крыши здания. Здесь было выбрано необычное решение - расположение кирпича под углом, и формирование своеобразной “гармошки”. Это значительно разноображивает визуально фасад здания. Выше создана достаточно “громоздкая” форма из кладки, формирующая выступы на стене и защищающая стены здания от дождя.
Данную часть стены в момент написания данного поста я изучал отдельно и делал наброски, также уделил ей внимание отдельно во время поездки в Чердынь и изучения архитектуры здания и создания референсов декоративных элементов и деталей с различных сторон.
Рис. ep1.121. Моя фотокарточка на фоне Воскресенского собора в Чердыни, сделанная на Троицком городище.
На этом, мой первый небольшой пост о моем новом проекте завершен. Я о многом еще не рассказал и дальше будет еще интереснее. Так как проект развивается и интересен многим специалистам и историкам. В следующем посте, я расскажу о результатах поездки и продемонстрирую обновление модели на основе данных, полученных в ходе исследования.
Подписывайтесь на мой блог и следите за обновлениями. Дальше будет еще интереснее и технологичнее. :-)