Zbigniew Pałasiński
Monofotostereogrametryczna
metoda inwentaryzacji płaskich
powierzchni przedmiotów
zabytkowych
Ochrona Zabytków 15/4 (59), 32-37
ZBIG N IEW PA ŁA SIŃ SK I
MONOFOTOSTEREOGRAMETRYCZNA METODA INWENTARYZACJI PŁASKICH
POWIERZCHNI PRZEDMIOTÓW ZABYTKOWYCH
Podczas zabiegów konserwatorskich na dzie łach sztuki (np. ohrazach wykonanych na drew nie, płótnie, czy malowidłach ściennych), doko nuje się zdjęć fotograficznych w celu obiektyw nego udokumentowania stanu faktycznego po wierzchni zabytkowego przedmiotu, przed, w czasie i po zabiegach konserwatorskich. Zdjęcia takie mają na oelu pokazanie usytuowania i w iel kości uszkodzeń czy odpryśków powierzchni za bytku, głębokość tych uszkodzeń, a także często np. grubość zdjętej warstwy w celu poszukiwa nia przemalowań lub pierwotnego rysunku.
Najlepiej nawet wykonana dokumentacja fo tograficzna sposobem tradycyjnym , oddaje ty l ko (w przypadku obiektów płaskich) stosunki i proporcje wzajem ne plam płaskich i nie daje możliwości zarejestrowania czy pomierzenia np. jak głębokie są uszkodzenia, lub jak grubą war stw ę zdjęto.
Istnieją wprawdzie metody stereofotograme- tryczne, które pozwalają ustalić z dużą dokład nością sytuację przestrzenną zdejmowanej po wierzchni na podstawie dwu odpowiednio w yk o nanych zdjęć, wym agają one jednak zarówno do wykonania tych zdjęć jak i ich, przede w szyst kim, odczytania (restytucji przestrzennej) skom plikowanej precyzyjnej aparatury. Należy także zauważyć, że każde z tych poszczególnych zdjęć stereofotogrametrycznych nie różni się w zasa dzie sw ym w yglądem zewnętrznym od zdjęć w y konanych sposobem tradycyjnym. Zdjęcie więc takie po spełnieniu roli jako podkład do pomia
rów przestrzennych, spełnić może w zasadzie ty l ko rolę załącznika do dokumentacji konserwator skiej w znaczeniu tradycyjnym. Sytuacja prze strzenna przedstawiona na takim zdjęciu, może zostać jednoznacznie odczytana tylko w przy padku posiadania przez odczytującego drugiego zdjęcia stereopary i tylko przez osoby posiadają ce oprócz kwalifikacji, odpowiedni sprzęt stereo- fotogrametryczny. Nie ma więc również w iel kiej wartości publikacyjnej, ponieważ nie stano wi łatwo i obiektyw nie odczytywalnego doku mentu sytuacji przestrzennej badanej powierz chni.
Opisana poniżej metoda jest wprawdzie me todą poniekąd stereofotogrametryczną, gdyż jest oparta na fotograficznym odwzorowaniu za po mocą dwu środków rzutów, lecz opierającą się nie na dwu, a tylko na jednym zdjęciu fotogra ficznym. Stąd jej nazwa: metoda monofotoste- reogrametryczna.
Ryc. 1 przedstawia schemat przyrządu do wykonywania zdjęć tą metodą, ryc. 2 natomiast prototyp tego przyrządu wykonany w Pracowni Zabytków Ruchomych przy Pracowniach Kon serwacji Zabytków w Krakowie.
Przyrząd ten to światłoszczelna skrzynka Sk, do której w górnej jej ściance umocowuje się aparat fotograficzny Ka, w dolnej zaś znajduje się prostokątny otwór z napiętymi w poziomej płaszczyźnie równoległym i nitkami stylonowy- mi N u N s, Ny w milimetrowej odległości nad płaszczyzną porównawczą *, na której jest w y
znaczona podziałka m ilim etrow a. W ew nątrz skrzyn ki zn ajduje się punk tow e źródło św iatła, żarów eczka niskow oltow a S zasilana z batery jk i, lub przez transform atorek . Żarów eczka ta jest um ocow ana w stałej znanej odległości od nitki głów nej N s i w znanej stałej wysokości ponad nią. Źaróweczek takich m oże być kilka, um iesz czonych na różnej wysokości np. jak na schem a cie 1. U żyw ane są one w zależności od ro dzaju zdejm ow anej fak tu ry i żądanej dokładnoś ci pom iarów . Zw ykła żarów ka Ż służy ew en tu al n ie ty lk o do ośw ietlania badanego fragm entu w czasie nastaw iania a p a ra tu fotograficznego „na ostro ść“.
D ziałanie przyrządu polega na um ożliw ieniu w ykonania czołowego zdjęcia fotograficznego ba danej powierzchni, ośw ietlonej punktow ym źró dłem św iatła. Na zdjęciu tak w ykonanym , oprócz rozpiętych n itek N[, N$, N2, zn ajdą się także ich cienie rzucone z p u n k tu świecącego 5 przy stały m jego położeniu, a więc o zpanych kątach n achylenia do płaszczyzny porównawczej T,
płaszczyzn prom ieni św ietlnych, przechodzących przez nitki i rzucających ich cień na badaną po wierzchnię. (Szczególnie płaszczyzny przecho
dzącej przez nitkę środkow ą N s).
Ryc. 3. przedstaw ia, w y k on an e w trad y cy jn y sposób, zdjęcie fragm entu obrazu m alarskiego na
drew nie, na k tó ry m odkry to parę w a rstw prze- m alowań. J a k łatw o m ożna zauw ażyć, rozpozna nie ukształtow ania plastycznego pow ierzchni, (która np. w arstw a z n ajd u je się głębiej, a która płyciej) jest wręcz niem ożliwe.
Ryc. 4. przedstaw ia zdjęcie tego sam ego w y cinka pow ierzchni uzyskane za pom ocą wyżej przedstaw ionego przy rząd u gdy tangens k ą ta n a chylenia płaszczyzny św ietlnej rzucającej cień n itk i środkow ej N s, do płaszczyzny po ró w n aw czej 7 jest ró w ny 0,2.
Ja k to rzuca się w oczy przy po ró w nan iu p o w yższych zdjęć — zwiększa się p lasty k a fa k tu ry m ateriału badanego i sfotografow anego w wyżej opisany sposób (ryc. 4), a jednocześnie cień nitk i środkow ej N s pozwala z łatw ością rozpoznać czy w arstw a jest w yżej czy też niżej położona, co na zdjęciu (ryc. 3), w ykonanym sposobem tra d y c y j nym , jest bardzo tru d n e , lub w ręcz niem ożliw e do określenia. Oprócz ogólnej o rie n ta c ji p rze strzennej co do ukształtow ania pow ierzchni, zdjęcie w ykonane m etodą m onofotostereogram e- tryczną (ryc. 4) pozwala z dokładnością do
0,1 m m określić grubość poszczególnych w arstw i podać ich głębokości względem płaszczyzny p o równawczej 7 a więc także ich w zajem n e poło żenie m iędzy sobą. Podstaw ę m etrycznego o k re ślenia tych wielkości spostrzec m ożna rozpa trzyw szy schem at geom etryczny (ryc. 5) w yko nania zdjęcia badanej pow ierzchni opisyw aną metodą.
Zdjęc;e tego samego fragmen tu wykonane metodą monofo- tostereogrametryczną za po mocą przyrządu skonstruo wanego wg projektu autora 4
Fragm ent obrazu m alarsk'ego na drewnie, zdjęcie w ykonane
о
5
Na schem acie powyższym jed ny m środkiem rzutó w jest p u nk t O (zew nętrzny p u n k t główny użytego obiektyw u). D rugim środkiem rzutów jest św iecący p u n k t S, przez który i środkow ą n itk ę N s przechodzi płaszczyzna św ietln a ß, rz u cająca cień tej n itk i na badaną pow ierzchnię. Poniew aż schem at jest niejako bocznym rzu tem zaistniałej sy tu acji nitkę środkow ą rep re z en tu je p u n k t N s, a cień jej jednego p u n k tu n a badaną pow ierzchnię p u n k t 2. P u n k t 1 jest cieniem t e go sam ego p u n k tu n itk i na płaszczyznę porów naw czą x. Z djęcie fotograficzne badanej po w ierzchni gdy obiektyw zn ajd u je się w punkcie O będzie tak że persp ekty w ą płaszczyzny f> w raz ze w szystkim i elem en tam i na niej się z n a jd u ją cymi. Z am iast rozpatryw ać sy tu ację pow stałą na płaszczyźnie kliszy znajdującej się po przeciw nej stro n ie obiektyw u, możemy, jak wiadom o, rozpatryw ać tę sy tuację na dowolnej płaszczyź nie do płaszczyzny kliszy rów noległej a więc ta k że na płaszczyźnie porów naw czej x, gdyż o b ra zy sy tu acji przestrzennej pow stałe na tych płaszczyznach będą geom etrycznie podobne. P o łożenie p u n k tu O jest ustalone. Jeg o odległość d od płaszczyzny porów naw czej * m oże zostać bezpośrednio pom ierzona w czasie zdjęcia, lub pośrednio ustalona na podstaw ie obrazu n itek bocznych i ich znanego rz u tu prostokątnego na płaszczyznę porów naw czą t.
Zgodnie z pow yższym schem atem gdy O przedstaw ia położenie obiektyw u, т płaszczyz
nę porów naw czą, p un k ty Ns, N2, rozpięte nitki (wszystko w rzucie bocznym):
m : a — t:(d — a) j at
odległość więc a = a
771
a stała odległość i znana dla da nego p rzyrządu
t stała dla danego przy rząd u i znana rozpiętość n itek, m odczytane ze zdjęcia w p o
dział ce pł porów naw czej x. Położenie prostej S (ryc. 5), dla danego przy rządu i p u n k tu św ietlnego S je st z n an e np. tg « — 0,2. K ażdem u punktow i prostej S (płasz czyzny ß odpow iada p u nk t na płaszczyźnie p o rów naw czej (tłowej x), pow stały przez p rz e cięcie pęku o śro d k u O płaszczyzną t. K ażdem u punktow i prostej S (płaszczyzny ß) odpow iada pew na odległość od płaszczyzny porów naw czej T. Odległość ta odpow iadająca punktow i 2 oznaczo na jest na schem acie: x.
x = w sin a . u sin <9 poniew aż w — ---s in y ^ u sin <9 sin a s in y
w e wzorze powyższym k ą t a jest sta ły dla d a n e go przyrządu (nitki N5 i p u n k tu św ietlnego
5, S u S 2)
6
cl cl
tg a = —• = —- w tym przykładzie — 0,2
b b'
Ô i y są zm ienne zależne od d łu gości odciinlkia: u (u i- b)
b jest stałe dla danego p rzy rz ą d u
i danego p u n k tu świetlnego.
więc ô i y zależne od k ą ta e
d i b stałe i znane dla danego przyrządu.
u (u + b) każdorazow o odczy ty w ane ze zdjęcia.
J a k z powyższego widać, odległość x , o k re ślająca głębokość położenia p u n k tu na badanej pow ierzchni w zględem płaszczyzny porów naw czej, je s t zależna n a danym zdjęciu od długości odcinka u + b. W związku z powyższym bardzo w ygodny w prak ty ce s ta je się w ykres (ryc. 7) zależności długości odcinka x od odcinka u + b , każdorazow o odczytyw anego ze zdjęcia. W ykres
powyższy sporządzono dla zdjęcia w ykonanego przyrządem gdy d = 245,0 m m a tg « = 0,2
C zytam y z niego np.: gdy odcinek u + b na zdjęciu w yrażony w m ilim etrach odw zorow anej na zdjęciu pod z i alki, tłow ej płaszczyzny porów naw czej w yniesie 22,0 mm to odległość x odpo w iadająca szukanej głębokości p u n k tu w zglę dem płaszczyzny porów naw czej w yniesie 4,5 mm. Ja k w ykazały odpow iednie doświadczenia i pom iary, w y k onane przez autora, dokładność odw zorow ania fa k tu ry m ateriału gdy tg a = 0,2
(pomimo nie uw zględnienia sk urczu papieru) w yraża się liczbą 0,1 m m, gdy natom iast tg a =
— 0,1 dokładność ta sięga n aw et do 0,05 mm. W p rak ty c e często m oże w ystarczyć dokład ność dla x w yrażona w zorem :
u + b = ~ x tg a
W zór ten będzie szczególnie prakty cznie u ży teczny i obarczony ty m m niejszym błędem im w artość tg a będzie m niejsza a ogniskow a ob iek
tyw u, k tó ry m w ykonano zdjęcie, będzie dłuższa
a co z powyższym jest związane, wartość d b ę dzie większa.
Należy jeszcze zauważyć, że im bardziej zróż nicowaną plastycznie badamy powierzchnię, tym należy ją oświetlać pod większym kątem (tg « większy). Z tej też przyczyny w przyrządzie po
winno być zamontowanych kilka źródeł o św iet leń punktowych, umożliwiających, w zależności od potrzeby, stosowanie właściw ego kąta ośw iet lenia badanej powierzchni.
dr inż. Zbigniew Pałasiński Politechnika Krakowska МОНОФОТОСТЕРЕОГРАМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ИНВЕНТАРИЗАЦИИ РОВНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДОСТОПРИМЕЧАТЕЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ Во время составления фотографической доку ментации консервированных дел искусства, совер ш ается целый ряд снимков, которые однако не представляют возможности к определению глубины повреждения или толщины снятого слоя. Стереофо- тограметрический метод требует очень сложной и точной аппаратуры а такж е вторичного снимка сте реопары. Монофотостереограметрический метод представляется с целью совершания снимков при помощи аппарата, разработанного автором этой статьи. Аппарат состоит из светочувстви тельного ящика с укреплённым в его верх ней стенке фотографическим аппаратом. В ни ж ней стенке находится прямоугольное отверстве с натянутыми нитками, сделанными из стилона. Постоянный пункт источника света внутри ящика делает возможным получение на снимках, кроме на тянутых ниток, их теней, брошенных из постоянно светящегося пункта, следовательно, с постоянным углом наклона к плоской сравнительной поверхности, что даёт возможность к легкому прочтению разницы слоев, подданого исследованию фрагмента. Б олее дифференцированные пластически плос кие поверхности следует освещать под значительно большим угл'ом, из различных источников све тящ ихся пунктов, вмонтированных в аппарат.
MONOPHOTOSTEREOGRAPHIC METHOD FOR THE INVENTORY OF THE PLANE SURFACES OF THE MONUMENTS
Many photographs are taken of the conservation m onum ents to obtain a photographic documentation. H ow ever they do not perm it to m easure the depth of deteriorations or the tickness of the objects. The stereographic methods require a com plicated and precise equipm ent according to the m onophotoste- reographic m ethod, invented by the author of the article the photographs are taken by an equipment which includes a lightproof case w ith a photographic apparatus attached to the upper w all of it. In the
low er w all there is a rectangle hole w ith the streched nylon threads. Thanks to the low voltage lam p situated into the case it is possible to obtain not only the threads in the photographs but also their shadow s, w hich have the constant p :tch to com parative plane. This permits to notice easily the
difference of the m onumental layers. Light at a greater angle and from several points of the case should be thrown upon more p lastically d ifferen tial surfaces.
