Икона — предмет, к которому нельзя приложить штангенциркуль. Резьба, левкас, красочный слой, позолота, следы времени: всё это составляет ценность и всё это легко повредить. При этом задача снять с иконы точную копию возникает регулярно — для реставрации, для изготовления оклада, для музейного каталога, для повторения утраченного фрагмента. 3D-сканирование решает её, не касаясь предмета.

Ниже разбираем, как устроен процесс, что получается на выходе и в каких случаях это действительно нужно.

Почему обычные измерения здесь не работают

Классический замер предполагает, что объект можно зафиксировать, приложить инструмент и снять размер. С иконой так не выйдет по нескольким причинам.

Во-первых, поверхность не геометрическая. Резной киот, ковчег, поля, рельеф фигур — это набор кривых, у которых нет ни одного «размера», который можно было бы записать числом и потом воспроизвести. Любая попытка описать такую форму набором замеров даёт приблизительный результат.

Во-вторых, контакт нежелателен. Красочный слой на старой иконе может быть ослаблен, левкас — иметь скрытые отслоения. Прижать к нему измерительный инструмент значит рискнуть.

В-третьих, форма несимметрична. Доска ведёт, углы расходятся, рельеф с одной стороны отличается от другой. Копия, построенная по «идеальной» геометрии, к оригиналу не подойдёт — это особенно критично, когда изготавливается оклад или защитный киот, который должен сесть по месту.

Как проходит сканирование

Осмотр и оценка. Перед съёмкой предмет осматривается: определяется, есть ли участки, требующие осторожности, насколько бликует поверхность, нужна ли дополнительная подготовка. Позолота и лаковое покрытие отражают свет, и это влияет на выбор режима работы.

Подготовка сцены. Икону устанавливают так, чтобы к ней был доступ со всех необходимых ракурсов. Никаких меток на самом предмете не размещают — опорные точки при необходимости ставятся на подложку вокруг него.

Съёмка. Сканер обходит объект, фиксируя поверхность серией перекрывающихся кадров. Каждый кадр — это множество точек с координатами. Перекрытие нужно, чтобы кадры потом сшились между собой без разрывов.

Сшивка. Отдельные кадры объединяются в единое облако точек. На этом этапе видно, где данных не хватает — обычно это глубокие участки резьбы и зоны, куда сканеру трудно заглянуть. При необходимости делаются дополнительные проходы.

Построение модели. Облако точек превращается в полигональную сетку — поверхность, состоящую из треугольников. Сетка чистится: убираются артефакты, закрываются мелкие пропуски, выравнивается плотность.

Проверка. Готовая модель сравнивается с оригиналом — визуально и по контрольным сечениям. Задача убедиться, что характерные детали формы переданы, а не сглажены при обработке.

Что получается на выходе

Результат работы — цифровая модель в одном из обменных форматов. Дальше с ней можно делать разное:

Хранить как архив. Цифровая копия фиксирует состояние предмета на конкретную дату. Если позже произойдёт утрата, будет с чем сравнивать.
Изготовить оклад или киот. Модель даёт точную геометрию посадочного места, поэтому изделие садится по факту, а не «примерно».
Восстановить утраченный фрагмент. Если часть резьбы утрачена, а симметричная ей сохранилась, недостающий элемент можно построить по зеркальной копии.
Напечатать физическую копию. Для экспозиции, для работы реставратора без риска для оригинала, для учебных целей.
Использовать в каталоге. Модель можно опубликовать, показать с любого ракурса, измерить без доступа к самому предмету.

Что мешает сканеру и как с этим справляются

Не любая поверхность снимается одинаково легко, и у иконы обычно есть сразу несколько сложных зон.

Позолота и лак. Блестящая поверхность отражает структурированный свет сканера не рассеянно, а зеркально, и часть кадров получает не форму объекта, а блик от источника света. Решают это сменой угла съёмки — сканер обходит блестящий участок под другими углами, где отражение уходит в сторону, — либо временным матирующим спреем на невидимых при экспозиции участках, если заказчик на это согласен. На видимую, ценную поверхность такой спрей без крайней необходимости не наносят.

Глубокий рельеф. В резном киоте, в складках одежды на фигурах, во вложенных элементах ковчега сканер физически не достаёт лучом до дна впадины — угол обзора перекрывается собственными стенками резьбы. Это не решается одним проходом; сканер обходит проблемные зоны с нескольких сторон, а то, что не достаётся ни с одной, остаётся отмеченным пропуском на этапе сшивки, а не додумывается вслепую.

Тёмные и однотонные участки. Тёмный лак поглощает свет сканера, и данных с такой зоны приходит меньше — обычно спасает более долгая экспозиция или смена настроек чувствительности под конкретный участок.

Хрупкость крепления. Иногда предмет закреплён так, что переместить его для съёмки с обратной стороны рискованно. Тогда сканируют то, что доступно, оговаривая заранее, какая часть модели останется неполной.

Форматы и что с ними можно делать

Готовая модель — не единственный файл на выходе, и то, в каком формате её отдать, зависит от дальнейшей задачи.

Полигональная сетка (STL, OBJ, PLY). Прямое отображение отснятой поверхности — то, что получается сразу после обработки облака точек. Годится для печати копии, для визуального архива, для измерений по контрольным сечениям. PLY дополнительно хранит цвет каждой точки поверхности, если снималась и текстура, а не только форма.

Модель с текстурой. Если помимо формы нужен ещё и цвет — красочный слой, потемнения, следы времени, — отдельно снимается высокодетальная фотосъёмка и накладывается на геометрию как текстурная карта. Для музейного каталога и подробной архивной фиксации это отдельный, более трудоёмкий этап по сравнению с одной только формой.

Облегчённая версия для веба. Полная модель может весить сотни мегабайт — для публикации в каталоге или на сайте её оптимизируют, снижая число полигонов там, где это не портит восприятие детали.

Как это выглядит на практике: пример с ковчегом

Чтобы разговор был не только абстрактным, вот типичный ход работы на предмете с несколькими сложностями сразу — иконе с ковчегом (углублением под мощевик) и позолоченным окладом.

Сначала — осмотр: ковчег означает, что часть геометрии находится внутри выемки и потребует отдельного прохода под острым углом. Позолота на окладе — потенциальный источник бликов, значит, часть кадров будет переснята под другим углом света. Осмотр занимает минуты, но именно на нём становится ясно, сколько проходов потребуется и на что обратить внимание при сшивке.

Дальше — съёмка самой доски и оклада отдельно, если они разделяются, или единым проходом, если нет. Ковчег снимается с нескольких ракурсов прицельно: обычного прохода по внешнему контуру для его дна недостаточно.

При сшивке видно: дно ковчега получило меньше данных, чем открытая поверхность доски, — это ожидаемо и заранее известно, дополнительный проход по нему исправляет пропуск. Позолота на нескольких кадрах дала блик — эти кадры при сборке облака точек не используются, вместо них идут кадры с других углов.

Результат — модель, где открытая поверхность и рельеф оклада проработаны детально, а дно ковчега — с той точностью, которую позволила его труднодоступность. Это честный результат, а не срезанный угол: там, где сканер физически не мог собрать больше данных, модель отражает именно это, а не сглаженную догадку.

Хранение и что делать с моделью потом

Цифровая копия не заканчивает свою пользу в момент съёмки — у неё есть жизнь после.

Резервная копия отдельно от рабочего файла. Модель, с которой ведётся дальнейшая работа — доработка, подготовка под печать, — стоит хранить отдельно от архивного эталона, снятого сразу после сканирования. Так случайная правка не портит зафиксированное состояние на дату съёмки.

Периодическая пересъёмка для мониторинга состояния. Если задача — следить, не появляются ли новые повреждения со временем, сравнение делают не «на глаз», а по повторной модели того же предмета: наложение двух сканов друг на друга показывает даже небольшие изменения геометрии, которые взгляд не заметит.

Передача модели третьей стороне. Если модель передаётся реставратору, издателю каталога или другому подрядчику — стоит заранее уточнить, в каком формате она нужна: одним организациям достаточно сетки, другим требуется формат с сохранённой текстурой.

Сопроводительная документация. Полезно сохранять не только сам файл модели, но и короткую запись о дате съёмки, оборудовании и условиях: если модель когда-нибудь понадобится сравнить с более поздней пересъёмкой, эти детали помогут понять, чем вызвано расхождение — реальным изменением предмета или просто другими настройками сканирования.

Чем это отличается от фотографии

Вопрос возникает часто: зачем сканирование, если можно сфотографировать со всех сторон. Разница принципиальная.

Фотография фиксирует, как предмет выглядит. Модель фиксирует, какой он есть. По снимку нельзя снять размер, нельзя построить сопрягаемую деталь, нельзя измерить глубину резьбы. Модель — это геометрия, с которой работают дальше как с чертежом.

Существует промежуточный вариант — фотограмметрия, построение модели по серии обычных снимков. Он дешевле, но чувствителен к освещению, к бликам и к однотонным поверхностям. На иконе с позолотой и лаком это как раз проблемные условия.

Когда сканирование оправдано, а когда нет

Список — в блоке в начале статьи. Главный водораздел — соотношение ценности предмета и риска контакта с ним: там, где штангенциркуль может повредить поверхность, а деталь должна сесть по месту, альтернативы сканированию по сути нет.

Что влияет на сроки и стоимость

Здесь честно: универсального ответа нет, и любая названная заранее цифра будет угадыванием. На объём работы влияет размер предмета, сложность рельефа, характер поверхности, требуемая детализация и то, что нужно получить на выходе — только модель или ещё и физическую копию.

Отдельно на сроки влияет обработка. Сама съёмка обычно занимает меньше времени, чем последующая чистка модели: именно на этом этапе решается, насколько результат окажется пригодным для дальнейшей работы.

Точную оценку даём после того, как увидим предмет или хотя бы его фотографии с указанием габаритов.

Частые вопросы

Нужно ли специальное разрешение или согласие, если икона не наша? Это вопрос не к нам, а к владельцу или хранителю предмета — если он не вы сами (например, храм, музей, частный коллекционер, доверивший икону на оценку), убедитесь, что у вас есть его согласие на сканирование и на дальнейшее использование модели. Мы работаем по заявке того, кто предоставляет предмет к съёмке, и не проверяем права на него самостоятельно.

Портит ли сканирование красочный слой или позолоту? Нет — сканер не касается предмета и не использует ничего, что взаимодействовало бы с поверхностью химически. Разве что временный матирующий спрей на особо бликующих участках, если он вообще понадобился, — и то только по отдельному согласованию, на невидимых при обычном осмотре местах.

Что если часть иконы утрачена — сканер её восстановит? Нет, сканер честно фиксирует то, что физически есть. Если утраченный фрагмент симметричен сохранившемуся (например, одна из двух одинаковых фигур по сторонам), недостающую часть можно достроить по зеркальной копии — но это отдельная работа реставратора или конструктора после сканирования, а не автоматический шаг самой съёмки.

Сколько весит готовая модель? Зависит от детализации и от того, снималась ли текстура. Модель только формы, без цвета, обычно заметно легче, чем та же модель с наложенной фотореалистичной текстурой поверхности. Для конкретной задачи вес файла можно оценить заранее — это часть обсуждения перед началом работы.

Можно ли посмотреть модель до того, как заказывать физическую копию? Да, обычно так и поступают: сначала получаете цифровую модель и оцениваете её, и только после этого принимаете решение о печати или изготовлении оклада по ней.

Что мы делаем

Студия Recopy Group в Самаре занимается 3D-сканированием объектов, созданием цифровых копий и восстановлением деталей по образцу. Работаем и с техническими деталями, и с предметами, требующими аккуратного обращения.

Если у вас есть задача, связанная с оцифровкой иконы или другого предмета со сложной формой, — напишите или позвоните. Посмотрим, что можно сделать, и назовём реальные сроки.

3D-сканирование иконы: как создаётся цифровая копия