У самому серці Харкова, починаючи з 1770-х років, гордо височіє Свято-Успенський собор.
Церква витримала випробування війн XX століття, які спричинили значні руйнації у місті. Однак у березні 2022 року, всього лише через тиждень після вторгнення російських військ на територію України, ця історична споруда знову опинилася під загрозою. У той час як місцеві мешканці шукали притулку всередині собору, потужні вибухи поруч призвели до пошкодження кількох вітражів собору та псування його зовнішнього вигляду.
На щастя, тоді ніхто не постраждав, і собор вцілів, проте ці обстріли стали нагадуванням, наскільки швидко може бути втрачена спадщина століть. За оцінками, проведеними в серпні 2023 року, ЮНЕСКО нарахувала понад 284 пошкоджених культурних об’єкти в Україні з початку вторгнення.
Сьогодні ви можете роздивитися Свято-Успенський собор, незалежно від того, чи перебуваєте ви в Харкові чи Каліфорнії – завдяки співпраці між Google та командою експертів з збереження Skeiron зі Львова, яка працює над тим, щоб цей собор та інші подібні об'єкти продовжували існувати. З початку війни команда Skeiron використовувала технологію лазерного сканування та фотограмметрію (методи, які допомагають зафіксувати геометрію та кольори 3D-об’єкта), щоб створити сотні детальних 3D-моделей українських пам’яток й артефактів. У минулому році вони спільно з Google Arts & Culture представили понад 40 цих цифрових артефактів на віртуальній виставці під назвою "Україна поруч". Цю виставку створено у співпраці з Міністерством культури та інформаційної політики України, а також різними українськими культурними установами, які зберігають та популяризують українське мистецтво, музику, ремесла та культуру.
"Коли Skeiron звернулися до нас із цим проєктом, ми відразу відчули, що повинні взяти участь у його реалізації", - розповідає Етьєн Фер’є, інженер програмного забезпечення Google, який спеціалізується на впровадженні досвіду Google Arts & Culture у Пошук. "Їхня місія полягає в збереженні та відтворенні цих моделей як орієнтирів для реставрації у випадку пошкодження будь-якого з цих історичних об'єктів. Наше завдання – зробити цю інформацію доступною для якомога більшої аудиторії. Це була унікальна можливість працювати разом на користь збереження цих важливих об'єктів".
Проте розміщення моделей на наших платформах і забезпечення їх доступності для перегляду на різних пристроях виявилося не таким легким завданням, як просте завантаження файлів. Створення деталей, які можна розглядати під різними кутами та масштабувати, виявилося завданням високого рівня складності.
"Файли високої роздільної здатності від Skeiron були надзвичайно об'ємними, і хоча вони докладали всіх зусиль, щоб зменшити їх розмір, це стало справжнім викликом", – розповідає Етьєн, який раніше співпрацював з партнерами над створенням 3D-моделей тварин, об'єктів зі списку об'єктів Світової спадщини ЮНЕСКО та космічних апаратів NASA. "Для забезпечення найкращого досвіду для користувачів, включно з тими, що користуються 3G-мережами, ми прагнули, щоб розмір файлів не перевищував 10 МБ".
Для зменшення розміру файлів, при цьому зберігаючи якість, команда Arts & Culture звернулася до групи співробітників Google, які працюють над розширенням доступності 3D-ресурсів для всіх за допомогою стиснення та спрощення.
Процес стиснення передбачає зменшення розміру файлу, щоб його можна було легше передавати з сервера на пристрої, такі як мобільні телефони або планшети. З іншого боку, спрощення застосовує різні методи, щоб модель відтворювалася з високою кадровою частотою, навіть на менш потужних пристроях.
"Коли ми працюємо з моделлю, яка складається з мільйонів граней (поверхневих трикутників), це означає, що нам потрібно відтворювати ці мільйони граней в кожному кадрі. Якщо користувач має менш потужний графічний процесор (GPU), він може відтворювати лише п'ять кадрів на секунду (fps), що створює дуже поганий користувацький досвід; модель реагує повільно та має довгий час завантаження", – пояснює Ігор Витязь, інженер-програміст Google, який працює над стисненням і спрощенням у Draco. "Якщо ми хочемо, щоб цей менш потужний графічний процесор надавав користувачам плавну швидкість у 60 кадрів на секунду, нам потрібно зменшити кількість граней для рендерингу до 30 000".
Оцінку ефективності спрощених моделей традиційно виконували на основі їх близькості до оригіналу. Цей процес міг тривати кілька днів, залежно від масштабу проєкту. Але починаючи з 2021 року, більшу частину цього процесу вдалося автоматизувати. Наші інструменти оцінюють моделі, автоматично проганяють їх крізь комбінацію методів спрощення та стиснення та повторно оцінюють їх доти не буде досягнуто максимально прийнятного рівня викривлення при збереженні розміру файлу, придатного для використання.
Команда успішно зменшила розмір українських моделей Skeiron до рівня 10 МБ або менше. Однак, за словами Ігоря, під час фінальної перевірки було виявлено, що деякі значення викривлень можуть бути дещо "оптимістичними". У деяких випадках текстури були надто розмитими, а в інших – дрібні деталі, такі як тонкий позолочений хрест, який височіє на вершині дзвіниці Успенського собору, були занадто викривлені. Тому Ігор витратив певний час на ручну корекцію моделей, порівнюючи оригінали з їх спрощеними версіями та вносячи відповідні корективи.
“Хоча метрика викривлень, можливо, не враховує ці дрібні деталі, вони все ж помітні для людського ока”,— каже він. “Тому я самостійно обмежив ступінь спрощення”.
Для Ігоря, який виріс у Києві, цей проєкт має особисте значення. "Вигляд усіх цих пам'яток викликав у мене багато теплих спогадів з часів, коли я був там", — каже він. "Костел Святого Миколая, де також розташований Національний будинок органної та камерної музики України, був місцем одного з моїх перших побачень з моєю майбутньою дружиною".
Після запуску проєкту, Ігор показав його своїм батькам, які були змушені покинути Україну в 2022 році та зараз живуть у Франції. "Вони були в захваті", – говорить він.
Під час остаточного доопрацювання моделей, Ігора зачарувала одна історична пам'ятка. "Золоті ворота в Києві були головною брамою, яка захищала Київ ще в XI столітті, але в середньовіччя їх розібрали", – розповідає він. "Нові Золоті ворота, які тепер є частиною колекції Google Arts & Culture, є реконструкцією, яку виконали зовсім недавно, але ніхто точно не знає, який вигляд мав оригінал. Але що, якби у нас була б така технологія в той час – ми могли б відтворити браму в її початковій формі, зберігши історію", – каже він. "Те, що ми можемо зробити це зараз, є неймовірним досягненням".
