Аннотация
Целью работы является изучение истории кирхи Побетен – объекта историко-культурного наследия XIV-XV в. и создание ее виртуальной реконструкции. В работе был использован метод аналогов, создание цифровой модели, фотограмметрия, методы исторической информатики. Особое внимание уделяется истории кирхи Побетен и работе над созданием её виртуальной копии. Описывается работа с различным инструментарием (Agisoft Metashape, Sculptris Alpha, Geomagic Studio и Sketch Up) для создания фотограмметрической и трехмерной моделей исторического объекта XIV века. Рассматриваются возможности использования синтеза методов фотограмметрии и трёхмерного моделирования для создания виртуальной реконструкции кирхи Побетен. Результатом работы стало получение разносторонних исторических данных о кирхе Побетен и построение на их основе виртуальной трёхмерной модели, которая обладает способностью к редактированию: её можно дополнить различными элементами, а также интегрировать в более крупные проекты. Областью применения работы и полученных результатов может стать историческое краеведение, сохранение объектов исторического наследия, использование получившегося продукта в музейных инсталляциях. Междисциплинарный подход в историческом исследовании, совмещенном с методами информатики, а конкретно с трёхмерным компьютерным моделированием, дает исключительные возможности, особенно с ростом развития информационных технологий, и является актуальным инструментом исторического исследования в современной науке.
История кирхи
Калининградская область является частью бывшей Восточной Пруссии, потому из всех субъектов Российской Федерации именно на её территории находится наследие германских государств – кирхи, построенные в период от XIII до XX вв. К сожалению, большинство из них находятся в руинированном состоянии из-за человеческого и природного факторов. Это создает проблему сохранения истории таких сооружений, их архитектурных особенностей, которые постепенно уходят в небытие.
В это же время гуманитарное знание активно развивается на поприще цифровых технологий. Новые методы предоставляет историческая информатика, в рамках которой активно используются возможности виртуальной реконструкции исторических объектов. Это позволяет не только наглядно представить результаты работ, но и реконструировать памятники культурного наследия. Одной из положительных сторон данного направления является долговечность цифровых носителей информации.
Работа посвящена одной из кирх Калининградской области, находящейся в поселке Романово (ранее – селение Побетен) Зеленоградского района, её виртуальной реконструкции. Помимо изучения истории данного объекта XIV-XV в., создания его цифровой копии, проанализированы и синтезированы знания об идентичных кирхах, что позволило систематизировать знания об архитектурных церковных сооружениях периода расцвета Тевтонского ордена на территории Восточной Пруссии.
Кирха в поселении Побетен изначально католическая, а позднее лютеранская церковь, построенная в XIV в. и ставшая самой монументальной из деревенских кирх Восточной Пруссии. Наиболее известна церковь тем, что пастором в ней был Абель Вилль, создавший в середине XVI в. перевод Катехизиса Лютера на старопрусский язык «Катехизис Энхиридиона на прусском языке и напротив на немецком», третье издание которого стало, вероятно, единственным печатным свидетельством о прусском языке.
Начать стоит с того, что немецкие кирхи XIII-XIV в. имели общие черты в своем строении. В рассматриваемый период в церковном зодчестве Восточной Пруссии преобладал готический стиль (а именно кирпичная, ганзейская или северогерманская готика) в постройке храмов. Главной особенностью кирпичной готики является монументальность и массивность построек. Обусловлено это прежде всего тем, что в ходе освоения территории пруссов и их христианизации в ходе крестовых походов, нужда в замковых и культовых архитектурных объектов была высокой. К тому же сыграла свою роль и доступность материалов. Не забывали в Тевтонском ордене и о защитной функции приходских кирх, чтобы при нападении, к примеру, пруссов культовые сооружения могли бы служить укрытием для местного населения.
Первое упоминание о викарии Побетена относится к 1321 г., но сама кирха была построена позднее. Селение «Побети» впервые упоминается в труде Петра из Дусбурга «Хроники земли прусской». В этом первом памятнике орденской историографии Побетен впервые упоминается в 1258 году в Хронике земли Прусской. К тому же есть упоминание местности «Побети» в документах о разделе Самбии между орденом и епископом за тот же год. Название этого поселения, как пишет А.Б. Губин, пришло из прусского языка и означало «земля Бетена» по имени владельца этой местности, который в период восстания пруссов в 1260 году участвовал в событиях. Другой вариант объясняет этимологию слова как описания места на западе (с прусского «po» - рядом, против, около и «bītan» - вечер, запад). Сейчас поселение называется Романово, находится оно в районе российской трассы А-192 в восьми километрах к югу от города Пионерский (ранее Нойкурен) и принадлежит Зеленоградскому району. Сама церковь расположена в северо-восточной части района к западу от трассы А-192.
В 1288-1289 г. была построена крепость «орденхауз» («орденский дом») на основе прусского укрепления – укрепленной прусской вальной горы. В связи с постройкой крепости и было основано поселение Побетен: в непосредственной близости от церкви находятся различные остатки стены, происходящей от бывшего «Хауса Побетена». К 1295 г. относят упоминание первого пастора из Побетена, который пытался добиться помощи для своей прусской паствы от кёнигсбергского комтура. Вероятно, он вел службу в западной части замка, где предполагают находилась капелла, о которой есть упоминание за 1321 г., еще до постройки большой кирхи в Побетене. Первое документально зафиксированное имя пастора относится к 1320-1321 г. Звали упоминаемого пастора - Конрад. Вначале он проводил службы в крепостной часовне, так как саму церковь построили позднее в XIV в.
Построена церковь была из природного полевого камня и кирпича, который обрамлял углы, окна и дверные проёмы. Кирха представляла собой одну из крупнейших деревенских церквей Земланда в готическом стиле, с пристроенной в XV в. башней, а уже в XVI в. церковь оштукатурили. Смотровая башня из трех частей имела больше ниш, чем окон в итальянских башнях-звонницах.
Рис. 1. Башня кирхи Побетена с северо-запада. Фото датируется 1943/1945
Рис. 2. Дети у аптеки. На заднем фоне видна башня кирхи Побетена. 1900-1910 гг.
Хор и неф (неф 24 метра в длину и 9,5 метров в ширину) имели первоначально плоские деревянные потолки, которые позже стали сводчатыми. Существующий строгий свод разделился на множество частей (с помощью вставки ребер между ними), при этом ребра должны были быть прямыми, чтобы придавать строгому своду звездообразный вид. Сам высокий хор приходской церкви, в том числе и ризница, пристроенная к алтарной части с севера, был построен около 1350 г. и продолжен нефом в последней четверти XIX в.
Рис. 3. Побетен – интерьер протестантской церкви
Главная особенность церкви Побетен — это её монументальная башня, построенная в XV в. (и получившая новую коронацию только в 1800 г.), благодаря которой церковь стала самой монументальной деревенской церковью в Земланде. Примерно в одно с ней время ступенчатый восточный фасад (клиросная стена), увенчанный двустворчатыми башнями, был разделен готическими глухими нишами.
В конце XIV в. хор получил свод с восьмиконечными звездами на ажурных консолях. Звездный свод в нефе был завершен только в XV в. Он имел ребра, которые были выполнены в стиле Черновой сборки, перекладины были покрыты сталью. Также в XV в. была написана многофигурная фреска в алтарной части кирхи с изображением шествия святых или, по другой версии, фигуры дарителей храму (донаторов).
Рис. 4. Кирха в Побетене. 1912-1922 гг.
Рис. 5. Побетен. У Церкви. Датировка: 1900-1920 гг.
На данный момент кирха принадлежит РПЦ. Церковь в настоящее время законсервирована, что произошло в 2018 г., и постепенно разрушается. По сведениям одних из первых переселенцев, поселившихся в Побетене (в 1947 году, переименованном в Романово), кирха в годы Великой Отечественной войны не пострадала, а позже использовалась как склад для химических удобрений (существуют сведения, что она сохранялась практически в целом состоянии вплоть до 1980-х гг.). В 2007 г. кирху признали объектом культурного наследия регионального значения. Однако полученный статус никак не спас церковь от запустения и постепенного разрушения, потому важно сохранить память о ней, её историю до того, как она окончательно разрушится.
Построение трехмерной модели кирхи Побетен
Фотограмметрия в рамках данной исследовательской работы позволила создать цифровую копию кирхи Побетена на современном этапе её истории. Это важно, так как стало возможным получить данные об архитектурных формах церкви, узнать размеры, чтобы сравнить с сохранившейся информацией о ней и создать план на момент XIV-XV в.
Работа над созданием 3D-модели при помощи фотограмметрии происходила в несколько этапов. Этап первый представлял собой запечатление объекта в ряде фотографий и последующей за этим обработке снимков в специальной программе. Все фотоснимки при этом должны быть сделаны на выверенном расстоянии по ряду точек съемки вокруг объекта. Это было необходимо для того, чтобы позже программа с помощью машинного зрения определила общие части изображений и выстроила ряд точек с трехмерными координатами объекта (облако точек), которые позже возможно преобразовать в 3D-объект.
В рамках создания цифровой копии кирхи Побетена съемка проводилась на расстоянии 15-20 метров от объекта с движением вокруг него по окружности, всего было выполнено 324 фотографии (см. Рис. 6-8). Для дополнительного качества модели фотографии обрабатывались в программе Adobe Photoshop, чтобы удалить все нежелательные дефекты, обрезать лишние края, увеличить контрастность изображений.
После чего все полученные снимки импортировались в программу для фотограмметрии объекта – Agisoft Metashape. Она позволяет сохранить созданную цифровую копию в виде трёхмерной модели высокого качества, покрытую текстурой. После обработки фотографий программой, было создано разреженное облако точек (см. рис. 9), что позволило определить, насколько правильно была распознана геометрия объекта.
Рис. 9. Разреженное облако точек, созданное в программе Agisoft Metashape
После создания разреженного облака точек, начался самый большой по длительности процесс – формирование плотного облако точек, которое стало каркасом будущей модели (см. рис. 10). На втором этапе происходила «чистка» и экспортирование плотного облака точек в 3D-модель. Все лишние объекты, захваченные при съемке объекта и не относящиеся к нему (обычно это природные объекты, такие как кусты, деревья, камни, неровности ландшафта), удалялись.
Рис. 10. Плотное облако точек кирхи Побетен в программе-вьювере для проверки и последующего редактирования
После этого 3D-модель редактировалась с помощью программы Sculptris Alpha 6 и Geomagic Studio. Последняя из них позволила запустить процесс проверки и исправления геометрии трёхмерной модели. Неудачные моменты, которые не исправил Geomagic Studio, были отредактированы в Sculptris Alpha 6. Данная программа позволяет исправить 3D-модель, используя интуитивно понятный интерфейс и инструменты, основанные на кистях, параметры которых можно гибко редактировать (см. рис. 11).
Рис. 11. Корректировка фотограмметрической модели кирхи Побетен в программе Sculptris Alpha 6
Далее 3D-модель можно использовать как основу для будущей виртуальной реконструкции исторического облика кирхи. Основополагающий метод при создании цифровой реконструкции объекта культурного наследия – 3D-моделирование. Методы и технологии 3D-реконструкции определяются прежде всего состоянием источниковой базы исследования. Каждый из источников предполагает особенный подход к работе с визуальным историческим документом.
В нашем случае фотограмметрическая модель позволила не производить полевых измерений, а получить современные данные; план кирхи на конец XIX в., с которым представлялось возможным сверяться (не учитывая пристройки более позднего времени, а не XIV-XV вв.), сохранился благодаря работе Адольфа Бёттихера (см. рис. 12).
Рис. 12. План Побетенской церкви. 1880-1896
Все изобразительные источники, фотограмметрическая модель Побетенской кирхи, а также данные, полученные в ходе изучения церковного зодчества в XIV-XV вв. на территории Восточной Пруссии, тщательно анализировались и синтезировались для последующего использования в процессе реконструкции. На их основе был создан план кирхи Побетен, который позднее был перенесен в специальную программу для виртуального моделирования.
В качестве инструмента для создания 3D-реконструкции кирхи Побетена использовалась программа SketchUp Pro, основное назначение которой — создание геометрически правильных архитектурных форм. Первоначально работа по проектированию предполагала создание каркаса помещения. Начало было положено с восточной и одновременно с этим наиболее сохранившейся стороны церкви. Работа в данном случае проводилась на основе сохранившихся фотографий прошлого и современного состояния кирхи Побетен. Клиросная стена чертилась на основе фотографий XIX-XX вв., открыток этого времени и современных фотоснимков церкви Побетена. Аналогичный процесс был выполнен и с центральной частью кирхи.
То, как выглядела крыша в соединении с северной частью, удалось узнать лишь из одной фотографии церкви Побетен, датируемой в период 1920-1940 гг. Потому для создания аутентичного вида постройки были использованы данные о других кирхах Восточной Пруссии того же времени. Боковые стрельчатые окна были сделаны с оглядкой на тот факт, что в XIX в. они были увеличены вниз, а потому у трехмерной копии кирхи они отличаются от тех, что были на используемых фотографиях XIX-XX в. и современного вида церкви Побетена: была уменьшена их высота.
Башня (ввиду того, что на данный момент она разрушена до уровня нефа), создавалась исключительно на основе фотографий. С расположением окон, ниш, выемок проблем не возникло: иллюстративных источников было достаточно для воссоздания исторического облика объекта культурного наследия. Фотографии стали отличными источниками, показывающими расположение и размер каждого из нужных в работе элементов.
После создания основы кирхи происходил процесс наложения текстур. Текстурные карты создавались на основе фотографий, которые тщательно редактировались и подготавливались в программе Adobe Photoshop, а позже экспортировались в Sketch Up и наносились на 3D-модель. Таким образом, была создана трехмерная модель кирхи Побетен на момент XV в. (cм. рис. 13).
Рис. 13. Трёхмерная модель Побетенской кирхи
Итог
В заключение необходимо сказать, что воссоздание исторического облика постепенно разрушающихся объектов архитектуры прошлого является актуальной задачей для изучения историко-культурного наследия Калининградской области. На помощь приходит один из способов реализации задачи – виртуальная реконструкция. В данной исследовательской работе были рассмотрены история кирхи Побетен, самой монументальной деревенской церкви Замланда, и процесс её виртуальной реконструкции. В ходе исследования рассмотрены предпосылки создания кирх на территории Восточной Пруссии в XIV-XV в., а также выделены особенности и общности церковных сооружений рассматриваемого периода. В целом это позволило получить данные о Побетенской кирхе, её архитектуре, истории, а значит и создать достоверную виртуальную копию объекта на период XIV-XV вв.
Ссылки на источники, используемые в статье, были удалены. Библиография доступна в оригинальной публикации.
Авторы статьи: Е. Д. Агибалов, Е. В. Баранова.
Опубликовано в научном журнале «Историческая информатика», 2023. №3. С. 69–84.