• Скрин с видео
  • Скрин видео
  • Скрин с видео

Виртуальная реальность для истории

— По первому образованию я бакалавр информационных систем и технологий. Защитил диплом в 2020-м в АмГУ и сразу же поступил в магистратуру, — рассказывает Роман. — Мое направление — «программная инженерия». Это довольно специфическая отрасль разработки. Параллельно с магистратурой преподаю в VR-лаборатории детского технопарка. Учу детей создавать приложения виртуальной, дополненной и смешанной реальности. Поэтому, когда мой научный руководитель Илья Евгеньевич Еремин предложил тему магистерской диссертации «Компьютерная реконструкция внешнего облика коренных народов Приамурья», я сразу решил таким образом выстроить исследование, чтобы его результаты могли помочь в исследованиях и проектах, в том числе — детей.

Актуальность своей работы Роман объясняет просто: «Компьютерные технологии идут вперед семимильными шагами, но в исторических исследованиях эти достижения используются далеко не всегда. Я хочу это исправить».

Реконструкция черепа в виртуальной реальности позволяет нейросети оживить объект: двигаться, разговаривать. Также программа может дорисовать тело голове, выдерживая пропорции. Таким образом получается готовый анимированный персонаж.

Первой непростой задачей на пути к этому стало найти череп для исследования. Тут на помощь молодому человеку пришел Центр по сохранению историко-культурного наследия Амурской области. Его руководитель Денис Волков помог Роману получить доступ к останкам, которые хранятся в БГПУ, — результат археологических раскопок преподавателей и студентов института. «У меня на руках оказалось два черепа. Я выбрал тот, что лучше сохранился: в челюсти оставался один зуб. Это важно, потому что позволяет восстановить внешность с большей точностью», — объясняет автор исследования.

Метод Герасимова

Восстановление лица человека по черепу — тема сама по себе не новая. Процесс также называют методом Герасимова — именно этот русский ученый в 50-х годах прошлого столетия разработал систему реконструкции посредством объединения артистизма, антропологии, остеологии и анатомии. Ученый измерял толщину мягких покровов на спилах замороженных голов трупов, подробно изучал места крепления мышц и связок, препарируя глазную и носовую области лица. И в результате разработал систему, которая позволяет высчитать, как на поверхности черепа располагались ткани и каким был рельеф. Сейчас метод Герасимова используют во всем мире, регулярно модифицируя и дорабатывая.

«У меня на руках оказалось два черепа. Я выбрал тот, что лучше сохранился: в челюсти оставался один зуб».

— Проблема в том, что это, по сути, ручной процесс. Сначала исследователь восстанавливает череп: необходимо «вернуть» все костные ткани. Без этого достоверно восстановить внешность невозможно, — рассказывает Роман Алексанов. — Затем в определенных точках высчитываются и устанавливаются «столбики» — специальные метки, в соответствии с которыми наносится глина. Она имитирует мышечные и другие ткани — все, что находится под кожей. Затем исследователь добавляет кожный покров, глаза, волосы: в упрощенном виде восстановление внешности выглядит так.

Клавиатура вместо глины

Задачей Романа было по мере возможности автоматизировать процесс. «Компьютерные технологии при таком методе восстановления внешности применяются, но мало и разрозненно, — объясняет он. — Я же хотел упростить и ускорить этапы».   

— Для начала сделал множество снимков черепа, на их основе создал цифровую 3D-копию объекта и затем работал с ней. Возраст человека на момент смерти определяется с помощью засечек в лобной, затылочной и височной костях. Заключение о поле объекта делают на основе параметров нижней челюсти, выраженности надбровных дуг, соотношения верхней и нижней части черепа, — объясняет Роман. — Одна из сложностей в исследовании конкретно этого черепа — почвы нашего края. Они кислые, из-за этого останки хуже сохраняются.

«Каждый год технологии виртуальной реальности совершенствуются, и однажды процесс реконструкции станет полностью автоматизированным. Я буду рад, если вместе со своими учениками внесу лепту в этот процесс», — признается Роман Алексанов.

Чтобы максимально точно реконструировать внешность, череп необходимо полностью восстановить: вернуть объем костей там, где они были стерты временем или разрушены от физического воздействия, имплантировать зубы. Все это Роман делал в виртуальной среде. «Готовый» череп позволил определить и этническую принадлежность. Существуют конкретные признаки монголоидной расы: плоский, как бы «приплюснутый» по сравнению с европеоидами и негроидами профиль. Есть и небольшие различия во внешности у маньчжурских и эвенкийских народов. В итоге выяснилось, что череп принадлежал эвенкийке возрастом 25—30 лет.

Вместо реальной глины студент наносил на проекцию черепа виртуальную. Роман использовал готовые шаблоны внешности человека соответствующего возраста и расы, которые затем подгонял под параметры конкретно своего объекта. «Таким образом получился отдаленный облик человека. Затем было необходимо выполнить скульптуринг, добавить кожу, волосы, глаза. Цвет глаз, волос, кожи определяется на основе исследований историков: я изучал работы о жизни эвенков в Приамурье», — говорит Роман.

Узнать черты лица с помощью изучения черепа вполне реально. Например, форма носа зависит от наклона носовой дуги, величины и вытянутости нижней челюсти, размера скул.

Затем педагог использовал специальное программное обеспечение с нейросетью, которое на основе полученных данных «оживило» объект — показало его в движении. Так, в видео голова девушки поворачивается, она улыбается, хмурится и может по запросу выдать еще множество реакций.

— Моя технология по методу Герасимова ускоряет и частично автоматизирует процесс реконструкции. Все это делается с помощью программ. В работе я описываю, какие инструменты использую и как это помогает сократить временные затраты, — объясняет Роман Алексанов. — Я готов предоставить свои наработки людям, которые занимаются реконструкцией. Преимущество технологии в том, что ею могут пользоваться студенты и даже школьники: достаточно базовых умений работы с виртуальной реальностью и наличие объекта для исследования — то есть черепа. Например, такие исследования можно проводить на занятиях истории. Конечно же, на этом мое исследование не заканчивается: на своих занятиях в VR-лаборатории детского технопарка мы продолжим развивать эту тему, будем учиться создавать программное обеспечение, которое поможет людям изучать историю своих предков.

Возрастная категория материалов: 18+