3D моделиране за дешифриране на математиката на римската архитектура
Римската архитектура, прочута със своето величие, прецизност и технически нововъведения, от векове вълнува историци и ентусиасти. Съчетавайки функционалност и естетика, тя преобразява градските пейзажи на древността и оставя наследство, което продължава да влияе на съвременната архитектура. Емблематични структури като Колизеума, Пантеона и римските акведукти са пример за изобретателност при използването на материали като бетон и прилагането на усъвършенствани техники, като арката и свода, които осигуряват дълготрайност и ефективност на конструкциите им. Голяма част от теорията и знанията, които са били в основата на тези забележителни постижения, обаче са изгубени с течение на времето, което оставя интригуващи празноти в разбирането ни за техните методи и практики.
Разположен сред хълмовете на Тоскана, очарователният град Волтера е изиграл решаваща роля за разширяване на познанията ни за древността. С над 3000-годишна история Волтера е историческа съкровищница, в която се намират обекти, датиращи от IV в. пр. н. е. Известен като един от най-старите непрекъснато обитавани градове в света, той се гордее със знакови забележителности като най-старата етруска арка в света. В града се намира и един от най-добрите образци на римски театър, открит едва преди 50 години. Тези открития са дело на усилията на изследователски екип, ръководен от Владек Фукс, професор в Училището по архитектура и развитие на общността към Университета Детройт Мърси и изпълнителен директор на Фондация Волтера-Детройт. Съвременните инструменти, разработени от компании като Autodesk, позволиха нови и задълбочени анализи на математическата прецизност, която стои зад тези древни архитектурни проекти.
Проектът се зае с амбициозната задача да сканира римски структури, като използва най-съвременни технологии и академични познания, за да разкрие тайните на тези хилядолетни постройки. С помощта на дронове, фотограметрия и наземно лазерно сканиране екипите заснеха 3D модели с висока резолюция на древните структури и артефакти в града. С подкрепата на Autodesk тези модели не само подпомогнаха усилията в областта на градското планиране и реставрацията, но и позволиха на световната аудитория да изследва наследството на Волтера чрез виртуални платформи и 3D-отпечатани реплики. Както обяснява Тристан Рандал, старши изпълнителен директор по бизнес развитие в Autodesk, данните, обработени чрез инструменти като ReCap Pro и Revit, са улеснили създаването на подробни информационни модели на сгради (BIM), като са осигурили по-дълбок поглед върху тези структури и са позволили изграждането на модели и инструменти за виртуална реалност.
През август 2016 г. Фондация Волтера-Детройт организира първата в града работилница за дигитални резервации, като сканира руините на театъра в 3D формат с помощта на лазерна технология. В резултат на това усилие е създадено прецизно цифрово копие, което предлага надежден материал за по-нататъшни проучвания. Както всеки изследовател на римската архитектура, Фукс разчита на Десетте книги за архитектурата на Витрувий като основен източник на информация, включително на разделите, посветени на проектирането на театри. Въпреки това скоро стана ясно, че театърът на Волтера се отклонява значително от описанията на древния автор. Витрувий описва зала, базирана на геометрията на правилен 12-стенен многоъгълник, но оформлението във Волтера се основава на 7-стенен многоъгълник, като всяка страна е разделена на три равни части, което води до 21-стенна фигура. Поради това вратите на сцената за актьорите не могат да се подредят в определени ъгли на додекагона, както е описано, тъй като не е използван додекагон. Фукс е трябвало да идентифицира алтернативни геометрични принципи, за да определи разположението им. Той обяснява: „Витрувий пише, че ако една колонада има две нива, височината на горното ниво трябва да е ¾ от височината на долното; във Волтера съотношението е несъмнено по-голямо – 8:9. Почти всичко, което разгледах, се различаваше от предписанията на Витрувий, което доведе до дилемата: да се доверя ли на наблюденията си или да приема, че описанията на древния автор са верни?“
Археологическите данни показват, че много римски постройки се отклоняват от описанията на Витрувий. Въпреки че учените често приписват тези разлики на по-късни промени в проекта или строителни грешки, прецизното изпълнение на структури като театъра във Волтера предполага по-скоро умишлено планиране, отколкото корекции на място. Това подтиква Фукс да разшири изследванията си до 50 римски театъра, като разкрива, че само седем от тях следват 12-страничното многоъгълно оформление на Витрувий, докато други използват многоъгълници със 7 до 13 страни. Римските сцени (scaenae) често се основават на квадратни мрежи, които не са споменати от Витрувий, което допълнително показва алтернативни методи за планиране. По подобен начин проучванията на римските храмове разкриват модулни мрежи в планировките им, докато кръглите структури като Пантеона показват, че римляните са използвали по-точна стойност на π (22/7) от 3,125 на Витрувий, което позволява практични и пропорционални проекти.
Според Фукс Витрувий се е фокусирал върху общите принципи на проектиране (utilitas, firmitas, venustas) и е целял да направи архитектурния език достъпен за широка аудитория, а не да описва подробно практически методи. Това вероятно обяснява несъответствията между неговите препоръки и действителните римски практики.
Извеждането на тези архитектурни прозрения на бял свят изисква технологични иновации, като Autodesk изигра ключова роля в цифровото запазване на руините на Волтера. Използвайки наземни лазерни скенери и фотограметрия с дрон, Тристан Рандал е част от екип, ръководен от Фондация Волтера-Детройт и подкрепен от Кейс Технолоджис, който заснема подробни 3D модели на тези древни обекти. „Процесът на създаване на тези сканирания – споделя Рандал – включваше над 100 отделни сканирания само за римския театър, което гарантираше точност на милиметри. Полученият облак от точки представляваше безупречно цифрово копие на съществуващите условия.“ След това тези набори от данни бяха обработени с помощта на Autodesk ReCap Pro, което позволи безпроблемното им интегриране в 3D модели и дори в умалени реплики чрез 3D принтиране.
Въпреки че работният процес е новаторски, той не е лишен от предизвикателства. Проектът изискваше иновации на всеки етап – от прецизното маневриране на безпилотните дронове в обектите до управлението на огромни масиви от данни. Въпреки това, както подчертава Рандал, усилията проправиха пътя за мащабност и възпроизводимост на подхода към опазването на културното наследство в световен мащаб. „Тези инструменти са по-достъпни и по-евтини от всякога, което прави възможно задоволяването на нуждите на цифровото опазване в целия свят.“
Проектът „ Волтера“ е нещо повече от академично упражнение; той служи като мост между древното и съвременното. Фукс подчертава потенциала на тези открития да повлияят на съвременното архитектурно образование. „Често преподаваме историята на архитектурата като каталог на драматични форми“, отбелязва той. „Но разбирането на римските методи за проектиране – как те са оптимизирали геометрията и пропорциите – може да направи историята по-актуална и трансформираща за днешните дизайнери.“
Рандал се присъединява към това мнение, като подчертава ролята на технологиите за запазване на историческата памет. „Това, което постигнахме във Волтера, може да послужи като модел, обединяващ професионалисти, специалисти в областта на технологиите и обществени групи, за да се вдъхне устойчив живот на тези невероятни места.“
Фукс също така отбелязва, че принципите на римския дизайн могат да вдъхновят нови подходи за решаване на архитектурни предизвикателства днес. „Техните пропорционални системи не са били само за естетика; те са опростили логистиката и строителството, предлагайки ниво на прецизност, което свежда до минимум грешките. Ако днешните архитекти могат да интегрират тази логика със съвременни материали и техники, възможностите са безкрайни.“
Проектът „Волтера“ осветява един по-богат и по-сложен гоблен на римската архитектура, отколкото предполагат самите трудове на Витрувий. Както заключава Фукс: „Геометрията и математиката в римските структури са като пръстовите отпечатъци на архитектите и ДНК-то на архитектурната традиция. Те разкриват многообразие и изобретателност, които предизвикват нашите предположения и приканват към по-дълбоко изследване“. Чрез съчетаването на съвременни технологии със стриктно историческо изследване проектът не само съхранява миналото – той предефинира начина, по който го разбираме и използваме. По този начин той гарантира, че мъдростта на древните архитекти ще продължи да вдъхновява бъдещите поколения.
Снимки: Autodesk
