История архитектуры города в свете: техника литофания. Уличный фонарь

XXVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Личный портфель

История архитектуры города в свете: техника литофания. Уличный фонарь

Шарафиева Е.Е. 1
1МАОУ СШ№3
Крашенинникова Н.Н. 1Журавлев К.В. 1
1МАОУ СШ№3
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Город - живой организм, чей облик постоянно меняется под влиянием времени. Улицы, площади и здания несут в себе слои истории, подобно страницам книги, где каждая эпоха оставляет свой неповторимый след. Однако как сделать эти «страницы» видимыми, как показать эволюцию знакомых мест в одном образе? Одним из самых поэтичных и технологичных ответов на этот вопрос становится искусство литофании - древняя техника «рисования светом», которая в XXI веке обрела новое дыхание благодаря цифровым технологиям.

В данном проекте предлагаю не просто заглянуть в прошлое, а буквально осветить его изнутри. Проект посвящен созданию физического объекта -макета городского фонаря, в котором вместо привычного стекла используются литофанические пластины. При включении света литофания преображается из почти невидимого рельефа в волшебное, объемное изображение, где тени и свет рисуют живые картины, раскрывая скрытую красоту, превращая обыденное в чудо, где темное становится светом, а прошлое оживает в настоящем. Для меня это попытка остановить время в слоях пластика, где толщина материала становится аналогом исторической глубины.

Актуальность темы: В эпоху цифровых технологий и виртуальной реальности наблюдается повышенный интерес к традиционным ремёслам и их синтезу с современными возможностями. Этот проект соединяет в себе три важнейших аспекта: историко-культурный (сохранение и осмысление наследия города), художественно-эстетический (создание эмоционального арт-объекта) и технико-технологический (применение 3D-моделирования и аддитивных технологий). Литофания, будучи на стыке искусства и точного расчета, идеально подходит для достижения этой цели. Создание макета фонаря с историческим мотивом актуально не только как личный творческий эксперимент, но и как пример того, как информационные технологии могут делать историю интерактивной и визуально впечатляющей.

Цель проекта: Разработка и изготовление макета художественного светопроницаемого фонаря с использованием техники литофании, отражающего уникальные особенности архитектуры моего города.

  1. Задачи проекта:
    Изучить историю, принципы и эволюцию технологии литофании.
    Исследовать историческую роль трёх объектов (Часовня, Храм Невского, Собор) и сформировать их визуальную летопись в 4 этапа.

  2. Разработать дизайн и 3D-модель четырёхгранного фонаря для размещения фотографий.

  3. Освоить цикл создания литофанов в Bambu Studio и изготовить панели на 3D-принтере.

  4. Собрать макет фонаря.

  5. Предложить конкретные точки размещения фонарей в городе и обосновать их культурный эффект.

Объект исследования: Технология литофании как метод передачи визуальной информации в рельеф и её декодирования с помощью направленного света.

Предмет исследования: Процесс проектирования и изготовления светового арт-объекта с историческим содержанием на основе технологии литофании, 3D-моделирования и прототипирования.

Методы: в работе используются теоретические методы исследования

Практическая значимость:

  1. Проект предлагает готовое, проработанное решение для благоустройства. Макет фонаря служит наглядным образцом, который может быть представлен администрации для рассмотрения возможности установки подобных объектов в ключевых исторических точках Красноуфимска.

  2. Реализация проекта актуализирует историческую память в публичном пространстве. Фонари наглядно демонстрируют ценность восстановления утраченного.

  3. Создаётся основа для нового культурного маршрута «Тропа трёх фонарей». Это готовый продукт для привлечения туристов и инструмент краеведческого просвещения как для гостей, так и для жителей города, особенно молодёжи.

Проект демонстрирует практическое применение доступных цифровых технологий (3D-моделирование, печать) для решения задач в сфере культуры и искусства, предлагая методику, которую можно тиражировать для других объектов.

Глава 1. От первых светильников до искусства литофании:

эволюция уличного освещения

1.1 История первых уличных фонарей

Появление уличных фонарей стало одним из ключевых факторов трансформации городского пространства, ознаменовав переход от стихийно-опасной ночной жизни к контролируемому и цивилизованному общественному порядку. Эта эволюция освещения была долгой и прошла через несколько технологических эпох, каждая из которых оставляла свой след в истории городов.

Первые попытки системного освещения улиц, как свидетельствуют источники, носили скорее вынужденный и декретивный характер. Инициатива лондонского мэра Генри Бартона в начале XV века по установке масляных ламп стала ответом на растущий уровень уличной преступности. Установленные по его указу многочисленные фонари не только осветили парижские улицы, но и символизировали могущество монарха, чье правление могло "прогнать тьму" не только в переносном, но и в буквальном смысле. Это положило начало восприятию уличного освещения как важной муниципальной функции.

Долгое время главным препятствием для качественного освещения было топливо. Масляные лампы и свечи давали тусклый, мерцающий свет, оставляя в тени большую часть улицы. Ситуация начала меняться с внедрением керосина, но настоящий переворот совершило газовое освещение. Изобретение Уильяма Мердока, первоначально встреченное скептицизмом (даже такой ум, как Вальтер Скотт, иронично отзывался о "дымном" свете), оказалось триумфом инженерной мысли. Ключевым преимуществом газовых фонарей стала не только яркость, но и "управляемость". Газ подавался по подземным трубам от центральной станции, что позволяло зажигать и гасить сотни фонарей одновременно, а не вручную обходить каждый.

В России история уличного освещения, как и в Европе, началась с праздничной, а не утилитарной функции. Первая известная масштабная подсветка Петропавловской крепости в честь военной победы Петра I была, по сути, грандиозным фейерверком, закреплённым в архитектуре. Однако именно этот опыт показал возможности света в формировании городского ландшафта. Распоряжение Анны Иоанновны об установке фонарей в Москве ознаменовало переход к регулярному освещению.

Важно отметить, что эпоха газовых фонарей была недолгой, но невероятно продуктивной. Именно в этот период сформировалась сама концепция городской освещённой среды. Однако у газа был врождённый недостаток -открытое пламя, требовавшее кислорода и выделявшее продукты сгорания. Работы Александра Лодыгина, создавшего в 1873 году работоспособную лампу накаливания с угольным стержнем, и последующее совершенствование технологии Томасом Эдисоном предопределили конец газовой эпохи. Электрический свет был чище, безопаснее, ярче и, что важно, мог включаться и выключаться мгновенно и дистанционно. XX век стал временем почти полного вытеснения пламенных фонарей, однако именно газовые светильники проложили путь этой новой эре, доказав саму необходимость и экономическую целесообразность централизованного городского освещения. Они стали важнейшим промежуточным звеном между скромным масляным ночником прошлого и ослепительно ярким электрическим будущим.

1.2 История технологии литофании

Литофания — это уникальное искусство «каменного света», где изображение, скрытое в толще материала, оживает лишь при прохождении через него луча. Это технология, которая на протяжении двух столетий балансировала между ремеслом и высоким искусством, переживала периоды всеобщего восхищения и почти полного забвения, чтобы в итоге обрести новую жизнь в эпоху цифровых технологий.

Само понятие происходит от древнегреческих слов lithos (камень) и phainein (освещать). Технически литофания — это создание рельефных узоров на тонком полупрозрачном материале (фарфор, стекло, пластик), которые при подсветке сзади формируют детализированное изображение. При включении источника света происходит чудо преображения: плоский рельеф вдруг обретает несвойственную ему фотографическую точность, глубину и мягкость полутонов, недостижимую при простой росписи. Секрет магии кроется в переменной толщине материала: где он тоньше - свет проходит ярче, создавая светлые участки картины; где толще - свет приглушается, образуя тени. Без источника света рельефный рисунок выглядит плоским и невыразительным, но стоит включить лампу - картина обретает потрясающую глубину и объём, буквально оживая. Глубокие корни: больше, чем искусство.

Часто изобретение литофании приписывают Европе XIX века, однако ее прототип служил куда более практичным целям. Как указывают источники, в Китае эту методику использовали для маркировки элитного фарфора.

Европейский ренессанс: патент, массовость и эстетика быта.

Переход технологии в Европу ознаменовал ее превращение из тайного клейма в предмет публичного восхищения. Литофанией украшали не только окна, но и самые привычные бытовые предметы - абажуры для ламп и свечей. Это сделало ее неотъемлемой частью повседневной жизни, технологией, формировавшей световую среду дома.

Современная литофания - это симбиоз старинного принципа и передовых средств производства. Ключевым стал переход от аналогового мастерства (лепки, литья, гравировки) к математическому моделированию. Специализированное программное обеспечение, упомянутое в различных источниках источниках (itslitho, lithophanemaker, Bambu Studio), выполняет ту работу, на которую у мастера XIX века уходили дни: оно анализирует яркость каждого пикселя цифрового изображения и преобразует его в точную 3D-модель с переменной высотой. Это превращает процесс из искусства, доступного лишь избранным, в точную инженерную задачу. 3D-принтер стал современным аналогом фарфоровой мануфактуры. Печать слоями позволяет с беспрецедентной точностью воспроизводить сложнейший микрорельеф, необходимый для полутоновых переходов. Теперь создать литофанию может любой обладатель настольного 3D-принтера и базовых навыков работы с 3D-моделями. Материалом выступает уже не хрупкий фарфор, а прочный и легкий пластик (PLA), что расширяет сферу применения: от классических картин-светильников до вставок в мебель, элементов дизайна интерьера и даже сувениров.

Заключение: свет как постоянная величина.

Таким образом, история литофании — это история эволюции носителя при неизменности фундаментальной идеи. От китайского фарфора к европейскому бисквиту, от ручного ремесла берлинских мастеров к алгоритмам цифровых программ и пластиковым нитям принтера - менялось всё, кроме главного: диалога между светом и рельефом. Технология, зародившаяся как инструмент защиты от подделки, пережила свой «золотой век» в качестве массового декора, была забыта и возродилась дважды: сначала стараниями энтузиастов-хранителей традиций, а затем - силами сообщества цифровых инноваторов. Сегодня литофания — это живой пример того, как исторические артефакты могут обрести новое дыхание, найдя свое место в технологическом ландшафте современности, оставаясь по-прежнему искусством «каменного света».

1.3 Концептуальное обоснование проекта

Данный индивидуальный проект посвящён созданию тематического макета уличного фонаря, на гранях которого будут представлены фотографии Часовни Иосифа Песнописца, запечатлевшие её в разные исторические периоды. Выбор именно этого объекта и классической четырёхгранной формы светильника является не случайным, а продуманным и концептуально обоснованным решением. В ходе проекта созданы разработки для возможного дизайна трёх городских фонарей. Речь идёт о трёх тематических фонарях, каждый из которых посвящён истории одного из ключевых памятников города: Часовни Иосифа Песнописца, храма Александра Невского и Свято-Троицкого собора.

Три выбранных здания образуют не случайный набор, а завершённую триаду, охватывающую полный спектр исторического опыта Красноуфимска с XVIII по XXI век. Каждое представляет уникальный тип памяти, материализованный в камне.

1. Свято-Троицкий собор (1804 г.) Это первое каменное здание города, архитектурный манифест его перехода от деревянной крепости к уездному центру. Его классицистические формы символизировали порядок и преемственность имперской эпохи. Собор был не просто храмом, а градообразующим ядром: при нём работала школа, а к нему были приписаны 6 часовен. Его история - основа судьбы города: от молебнов 1812 года о победе над Наполеоном до чудовищного разорения в 1935 году, размещения в его стенах спичечной фабрики и медицинского училища, и, наконец, возрождения. Он олицетворяет соборную память, пережившую все катаклизмы.

2. Храм Александра Невского (1914 г.) Храм, построенный на народные средства по инициативе мещанина Сергея Сигова в память об императоре-освободителе Александре II, этот храм - памятник гражданской инициативы. Его псевдорусский стиль отражал поиск национальной идентичности на рубеже эпох. Его судьба уникальна: будучи закрытым в 1930-е годы и спасённым от сноса только благодаря размещению в нём краеведческого музея, он стал мостом между дореволюционной духовностью и советской светской культурой. Таким образом, он представляет память-диалог, способную к адаптации и сохранению даже в чуждых условиях.

3. Часовня на «Камушке» была выбрана в качестве центрального образа проекта по следующим ключевым причинам: часовня представляет собой уникальный объект городской памяти. Её история наслаивается от сторожевой башни крепости (XVIII век) через купеческий обетный храм (XIX век) к советским руинам (XX век) и возрождённому символу (XXI век). Это позволяет визуально показать динамику времени и устойчивость памяти в одном, неизменно узнаваемом, образе.

Сама часовня как архитектурный объект глубоко связана с темой света. Будучи сооружением для молитвы, она метафорически является «светочем» веры и памяти. Её возрождение из руин — это история о возвращении «света» исторического сознания в городское пространство. Эта внутренняя символика идеально соотносится с функцией фонаря как физического источника света, создавая содержательную метафору: фонарь не просто освещает, но и "просвещает", показывая историю. История часовни - это модель судьбы многих российских памятников. Проект, через демонстрацию её упадка и возрождения, визуально утверждает важность реставрации и бережного отношения к исторической среде малых городов России, таких как Красноуфимск.

Как итог, вместе эти три объекта образуют полный нарратив: основание города - Собор, общественная жизнь -Храм Невского, а личное благочестие-Часовня. Их объединяет архетипический сюжет «смерти и воскресения» в XX веке, что делает их идеальными героями визуального повествования.

Обоснование выбора классической четырёхгранной формы фонаря

  1. Классический четырёхгранный фонарь (в стиле газовых фонарей второй половины XIX века) был выбран как оптимальная форма для макета по следующим соображениям:

  2. Историческая соотнесённость: Период активной жизни и строительства часовни (конец XIX века) совпадает с эпохой расцвета газового, а затем и раннего электрического уличного освещения, для которого именно такие четырёхгранные фонари с остеклёнными гранями были типичны. Таким образом, форма макета создаёт исторический контекст, помещая историю часовни в аутентичную для неё эпоху.

  3. Функциональность для нарратива: Четыре грани представляют собой идеальное пространство для разворачивания хронологического повествования. На них можно последовательно разместить выбранные фотографии. Зритель, обходя макет, сможет буквально «совершить круг по истории», наглядно увидев её ключевые этапы.

  4. Символика устойчивости и памяти: Квадратное сечение и пирамидальная или купольная крыша такой конструкции ассоциируются с устойчивостью, монументальностью и памятностью. Фонарь становится не просто осветительным прибором, а своеобразным «световым памятником» истории места. Каждая грань - это страница летописи.

  5. Композиционная ясность и эстетика: Чёткие геометрические формы классического фонаря создают строгий, камерный «экран» для фотографий, не отвлекая от их содержания. Такой макет выглядит лаконично, стильно и позволяет сфокусировать всё внимание на меняющемся изображении объекта, подчеркивая его ценность.

Обоснование мест размещения фонарей в городской среде

Главный принцип размещения - создание смыслового диалога «арт-объект - оригинал» без визуального конкурирования с ним. Фонарь не ставится «вплотную» к архитектурному сооружению, а занимает логически выверенную позицию на подступах к нему или в зоне его видимости, выполняя несколько задач:

  1. Навигационная: Объект отмечает начало маршрута к исторической доминанте.

  2. Информационно-подготовительная: Он предоставляет сжатую историческую справку и эмоционально настраивает посетителя.

  3. Смыслообразующая: Устанавливая связь между прошлым (на фото) и настоящим (реальный вид в перспективе), фонарь превращает простое наблюдение в акт исторической рефлексии.

Проект визуализирует идею о том, что сохранённое наследие — это и есть тот самый свет, который не даёт истории погрузиться в темноту забвения, а макет уличного фонаря становится наглядным проводником между прошлым и настоящим Красноуфимска. Важно отметить, что вместе три фонаря формируют логический культурный маршрут, связывающий обособленные памятники в единый познавательный кластер.

Глава 2. Практическая часть проекта: производство литофанических панелей на 3D-принтере Bambu Lab A1 с использованием PLA

Данная практическая часть проекта детально описывает процесс цифрового производства ключевых элементов - литофанических панелей для фонарей, посвящённых историческим зданиям Красноуфимска. Для реализации выбран современный слайсер Bambu Studio и 3D-принтер Bambu Lab A1 Combo. Использование экологичного пластика PLA (полилактида) соответствует современным трендам устойчивого производства и обеспечивает необходимые для литофании свойства: низкую усадку (что критически важно для точности геометрии), отсутствие неприятного запаха при печати и, что главное, хорошую светопропускаемость в полупрозрачных вариантах.

Источником служат архивные фотографии, обнаруженные в открытых архивах. Каждому памятнику - Свято-Троицкому собору, храму Александра Невского и Часовне Иосифа Песнописца - подбирается четыре ключевых кадра, соответствующих концепции четырёх граней: «Исток», «Забвение», «Возрождение», «Вечность». Снимки берутся в высоком разрешении.

Для создания световых панелей-литофанов с историческими изображениями был выбран программный комплекс Bambu Studio. Эта программа выполняет роль и редактора, и слайсера - она позволяет преобразовать двумерное изображение в трёхмерную рельефную модель, а затем подготовить её для печати. Её интерфейс интуитивно понятен, что делает процесс доступным для начинающих, при этом она предоставляет все необходимые для качественного результата инструменты.

Этап 1: Подготовка цифрового изображения-основы

Этап 2: Импорт и параметрическое моделирование рельефа

Этап 3: Подготовка к производству (Слайсинг)

После настройки всех параметров выполняется операция «Нарезать» (Slice). Перед отправкой файла на принтер обязательным шагом является использование вкладки «Предпросмотр» (Preview). Поэтапная визуализация слоёв позволяет убедиться в корректности первого слоя и отсутствии ошибок в генерации траекторий печати, что является залогом успешного физического воплощения цифровой модели.

Данный технологический процесс, реализованный в Bambu Studio, обеспечивает точный и воспроизводимый результат, позволяя создавать серию идентичных световых панелей для фонарей, каждая из которых становится материальным носителем исторического нарратива Красноуфимска.

Финальная сборка.

Литофаническая панель монтируется в пластиковую раму светового короба фонаря. Внутрь короба, за панелью, устанавливается светодиодная гирлянда-роса.

Практическая реализация проекта представляет собой последовательный цикл, соединяющий цифровое искусство, инженерное проектирование и аддитивные технологии. Каждый этап является звеном в цепочке, ведущей к созданию материального объекта, способного «рассказывать» историю при взаимодействии со светом. Использование связки Bambu Studio и Bambu Lab A1 делает этот процесс доступным, воспроизводимым и высокоточным, что соответствует задачам создания серии идентичных по качеству арт-объектов для городской среды Красноуфимска.

Заключение

Проект представляет собой целостное предложение по преображению городской среды через осмысленное взаимодействие с прошлым. Его главным итогом становится не просто эскиз макета, а полностью проработанная концепция, объединяющая глубокий исторический анализ, современные производственные технологии и актуальные задачи городского дизайна.

Практическая реализуемость проекта доказана на каждом этапе: от выбора трёх ключевых памятников, чьи судьбы зеркально отражают историю всего города, до детальной инструкции по созданию их световых образов с помощью технологии литофании в программе Bambu Studio. Разработанный классический четырёхгранный фонарь является не стилизацией, а функциональным носителем исторического нарратива, где каждая грань последовательно раскрывает судьбу здания — от основания до возрождения.

Таким образом, проект успешно переводит теоретическое изучение местного наследия в плоскость конкретного созидания. Он предлагает действенный способ «оживить» историю, сделав её видимой в буквальном смысле: в лучах уличного света. Установка таких фонарей в предложенных точках — у Часовни на «Камушке», храма Александра Невского и Свято-Троицкого собора — способна создать в Красноуфимске новый, эмоциональный и интеллектуальный маршрут. Это путь, где архитектура прошлого и технологии настоящего вместе освещают будущее города, формируя у его жителей чувство непрерывности, гордости и осознанной связи со своим наследием.

Список литературы

https://ekaterinburg-eparhia.ru/building/chrames/96/ http://semantic.uraic.ru/object/objectedit.aspx?object_id=10383&project=1
http://www.bibl-krasnoufimsk.ru/index.php/dostoprimechatelnosti/51-pamyatnye-mesta/408-svyato-troitskij-sobor.html
https://ksk66.ru/company/belayacerkov/
https://ekaterinburg-eparhia.ru/building/chrames/95/
http://semantic.uraic.ru/post/postbrowse.aspx?o1=10377&q=true&f=p&project=1
https://svyatural.com/krasnoufimsk-chasovnya-iosifa-pesnopevcza-pesnopiscza/ https://gravescare.com/sverdlovskaya-oblast/krasnoufimsk/chasovnya-iosifa-pesnopisca-v-krasnoufimske/church-raspisanie/
https://artinheart-pro.livejournal.com/314743.html
https://brodie-jean.livejournal.com/6956.html
https://rec3d.ru/rec-wiki/litofaniya-na-3d-printere-kak-sdelat-prosvechivaemye-izobrazheniya/
https://3d-mart.ru/blog/article/index.php?cat=61&art=675
https://yandex.ru/maps/org/chasovnya_iosifa_pesnopistsa/1739070738/?ll=57.771725%2C56.622464&z=17
https://lider-3d.ru/blog/obzory/bambu-lab-a1-mini-combo-3d-printer-s-sekretom/
https://uraloved.ru/starie-foto-krasnoufimska
https://ksk66.ru/2024/07/24/%D0%BF%D1%83%D0%B3%D0%B0%D1%87%D0%B5%D0%B2-%D0%B0%D0%BA%D1%83%D0%BB%D0%B0-%D0%B8-%D0%BA%D1%80%D0%B0%D1%81%D0%B8%D0%B2%D1%8B%D0%B9-%D0%B2%D0%BE%D0%BA%D0%B7%D0%B0%D0%BB-%D1%88%D0%BA%D0%BE%D0%BB%D1%8C/ https://bibl-krasnoufimsk.ru/index.php/kraevedy/materialy-v-gankina/istoriya-krasnoufimska/170-groznyj-gonish-pugacheva.html

Приложение 1

МАКЕТ ФОНАРЯ С ЛИТАФОНИЧЕСКИМИ ПЛАСТИНАМИ

КОНСТРУКЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ

Приложение 2

РАБОТА В ПРОГРАММЕ ПО СОЗДАНИЮ ЭСКИЗА ЛИТОФАНИЧЕСКИХ ПАНЕЛЕЙ ДЛЯ ТРЕХ ФОНАРЕЙ В Bambu Studio


Окно настроек в Bambu Studio.

ПРИМЕР МАКЕТА РАСПЕЧАТАН НА 3D ПРИНТЕРЕ

Часовня Иосифа-Песнописца.

Просмотров работы: 4