La mappatura dei modelli digitali ottenuti mediante sensori attivi: verso nuove e più ampie prospettive di utilizzo

Il problema della mappatura del colore sui modelli digitali 3D ottenuti da sensori attivi apre numerose opportunità di ricerca e di riflessione dal momento in cui gli attuali sistemi di rilevamento laser scanner presentano limitazioni circa l’acquisizione del colore apparente, sia dovute alle condizioni logistiche del rilevamento, sia imputabili alle caratteristiche delle fotocamere montate su tali apparecchi. Il caso di studio qui trattato riguarda il progetto pilota per la valorizzazione e la salvaguardia delle chiese barocche in stile Ispano-americano facenti parte del patrimonio architettonico della città di Antigua Guatemala (Guatemala) fortemente danneggiato nel corso del secolo XVIII da un sisma di grande entità. L’obiettivo del progetto è quello di costruire modelli digitali 3D in grado di rappresentare accuratamente l’attuale stato di conservazione delle strutture e delle superfici esterne che presentano in molti casi un ricco apparato decorativo caratterizzato da affreschi policromi. Il rilevamento della Chiesa della Compagnia di Gesù eseguito attraverso scanner laser a variazione di fase non è però in grado di produrre texture del colore apparente a risoluzioni sufficientemente alte ed in condizioni favorevoli da consentire una adeguata mappatura sotto il profilo radiometrico; pertanto si è provveduto ad eseguire una apposita campagna fotografica finalizzata all’ottenimento di mappe di alta qualità corrette grazie a strumenti di editing bitmap che fanno largo uso dei vantaggi tipici dei formati .HDR e .RAW. Le texture del colore, integrate da mappe di normali e di scostamento, hanno permesso di realizzare modelli ottimizzati e multifunzione capaci cioè di fornire rappresentazioni interattive di alta qualità (fruibili via web attraverso applicazioni real-time), così come elaborati finalizzati alle pratiche di manutenzione e restauro attraverso disegni 2D. Il binomio costituito dalla sinergia di applicativi fotogrammetrici e di editing evoluto di immagini a 32 bit conferisce alla mappatura dei modelli digitali una affidabilità ad ampio raggio, tale da renderli congrui con le più elevate esigenze di conservazione e diffusione

Mappatura e ottimizzazione dei modelli digitali reality based: la chiesa della Compañía de Jesús

Nell’ambito della divulgazione dei beni culturali e degli esiti delle ricerche scientifiche su questi realizzate, le tecniche di modellazione 3D applicate ai dati provenienti da sensori attivi stanno assumendo sempre più importanza. Ancora oggi, però, l’esigenza di una soddisfacente verosimiglianza del modello rispetto all’oggetto si scontra con la necessità di garantire l’effettiva rispondenza metrica del primo al secondo, preservando l’originaria accuratezza della misurazione. Nello studio che si intende mostrare si è cercato di “forzare” tale visione optando per una modellazione ibrida, in grado di sfruttare le potenzialità del reverse modelling da un lato e del texturing per applicazioni videoludiche dall’altro. Dal modello ad alta risoluzione, detto high-poly, è infatti possibile ricavare delle maquete low-poly – mediante tecniche di modellazione derivate in gran parte dal mondo dell’entertainment – che, opportunamente mappate con texture del colore apparente, possono essere facilmente visualizzate su computer portatili, tablet e smart phone ed arricchite di informazioni utili alla comprensione dell’edificio. Il tema del texturing riveste una particolare importanza data la rilevante funzione che rivestono le immagini fotografiche non solo nel descrivere con accuratezza le apparecchiature murarie e gli eventuali apparati pittorici (come nell’esempio qui riportato della facciata della chiesa della Compañía de Jesús - La Antigua Guatemala, Guatemala), ma nel processo stesso di realizzazione del modello 3D mediante strumenti di mappatura UV, che di fatto rappresentano un comparto specifico e molto evoluto dei programmi di computer graphic finalizzato all’applicazione e generazione di immagini (colore apparente, displacement e normal map, etc.). L’antica capitale del Guatemala, conosciuta con il nome di La Antigua Guatemala (patrimonio UNESCO dal 1979) venne rasa al suolo dal terremoto di “Santa Marta” del 1773. Ancora oggi la città mostra i segni di quell’evento catastrofico, che non risparmiò le chiese presenti nella quasi totalità dei 36 barrios che costituiscono l’ippodamea trama urbana. Delle 26 iglesias oggi esistenti, 19 sono state consolidate, 7 permangono allo stato di rovina e solo 11 sono state riaperte al culto. Per testimoniare l’importanza delle strutture religiose all’interno del tessuto cittadino sono stati consolidati, nel corso degli anni, i fronti dei principali edifici religiosi, rendendo di fatto possibile apprezzarne i caratteri costruttivi e formali, che mostrano un interessante connubio tra soluzioni compositive di ispirazione neoclassica, rinascimentale o barocca, chiaramente ascrivibili all’ambito europeo, e un apparato decorativo a fresco o stucco che invece rispecchia le tradizioni autoctone. La mancanza di un rilievo integrato e di uno studio comparato di tali fabbriche, che consenta di evincere i loro principali connotati morfologici e tipologici, i criteri compositivi e gli aspetti stilistici, ha spinto un gruppo di ricercatori dell’Università degli Studi di Firenze (DIDA: Dipartimento di Architettura) e dell’Universidad de San Carlos de Guatemala (CIFA: Centro de Investigaciones de La Faculta de Arquitectura) a proporre all’Amministrazione di Antigua un progetto pilota che ha come oggetto lo studio dei fronti di alcune chiese. Il progetto pilota che mostreremo nel paper è relativo al prospetto principale della chiesa della Compañía de Jesús. Il rilievo digitale, realizzato nel marzo 2012 utilizzando uno scanner laser Faro Focus3D S120, ha consentito di elaborare un modello digitale 3D che è stato adoperato, oltre che per desumere informazioni sulla morfologia e sull’attuale stato di conservazione del manufatto mediante le classiche restituzioni ortografiche, per realizzare un modello 3D ottimizzato e multifunzione, impiegabile con varie finalità, dalla documentazione alla divulgazione

Texturing and optimization of image based digital models: the church of Compañía de Jesús

The 3D modeling techniques applied on laser scanner data are becoming increasingly relevant in the cultural heritage dissemination field. However the need for a satisfactory similarity between model and real object collides with the need to preserve the original accuracy of the measurement of the former than the latter. The analysis of the Compañía de Jesús facade has tried to cope this duality using the power of reverse modeling and texturing, the latter is really important due to the function of the photographic images into accurate description of materials and colours, as well as in the creation of 3D models using UV mapping tools, which are a very advanced field of the computer graphic software

La mappatura dei modelli digitali ottenuti mediante sensori attivi: verso nuove e più ampie prospettive di utilizzo

Il problema della mappatura del colore sui modelli digitali 3D ottenuti da sensori attivi apre numerose opportunità di ricerca e di riflessione dal momento in cui gli attuali sistemi di rilevamento laser scanner presentano limitazioni circa l’acquisizione del colore apparente, sia dovute alle condizioni logistiche del rilevamento, sia imputabili alle caratteristiche delle fotocamere montate su tali apparecchi. Il caso di studio qui trattato riguarda il progetto pilota per la valorizzazione e la salvaguardia delle chiese barocche in stile Ispano-americano facenti parte del patrimonio architettonico della città di Antigua Guatemala (Guatemala) fortemente danneggiato nel corso del secolo XVIII da un sisma di grande entità. L’obiettivo del progetto è quello di costruire modelli digitali 3D in grado di rappresentare accuratamente l’attuale stato di conservazione delle strutture e delle superfici esterne che presentano in molti casi un ricco apparato decorativo caratterizzato da affreschi policromi. Il rilevamento della Chiesa della Compagnia di Gesù eseguito attraverso scanner laser a variazione di fase non è però in grado di produrre texture del colore apparente a risoluzioni sufficientemente alte ed in condizioni favorevoli da consentire una adeguata mappatura sotto il profilo radiometrico; pertanto si è provveduto ad eseguire una apposita campagna fotografica finalizzata all’ottenimento di mappe di alta qualità corrette grazie a strumenti di editing bitmap che fanno largo uso dei vantaggi tipici dei formati .HDR e .RAW. Le texture del colore, integrate da mappe di normali e di scostamento, hanno permesso di realizzare modelli ottimizzati e multifunzione capaci cioè di fornire rappresentazioni interattive di alta qualità (fruibili via web attraverso applicazioni real-time), così come elaborati finalizzati alle pratiche di manutenzione e restauro attraverso disegni 2D. Il binomio costituito dalla sinergia di applicativi fotogrammetrici e di editing evoluto di immagini a 32 bit conferisce alla mappatura dei modelli digitali una affidabilità ad ampio raggio, tale da renderli congrui con le più elevate esigenze di conservazione e diffusione

Gli edifici religiosi di Santiago de Guatemala: archetipi e modelli interpretativi

Terra di conquistadores, il Centro America vide gli ordini religiosi come una delle componenti più attive del processo di colonizzazione. All’interno delle città la loro presenza è ancora adesso testimoniata dal numero eccezionale di complessi ecclesiali che vennero innalzati tra il XVI ed il XVII secolo. L’antica capitale del Guatemala, ad esempio, mostra una chiesa – nella metà dei casi con annesso convento – nella quasi totalità dei 36 barrios che costituiscono l’ippodamea trama urbana. A seguito del catastrofico terremoto di “Santa Marta” del 1773 la città, patrimonio UNESCO dal 1979, fu rasa quasi interamente al suolo; le fabbriche maggiori vennero a più riprese restaurate e consolidate conseguentemente ai continui danni causati dagli eventi sismici che si susseguirono negli anni. Attualmente si contano 26 iglesias (19 consolidate e 7 allo stato di rovina), di cui solo 11 riaperte parzialmente al culto, e 12 ermitas. L'articolo concerne un progetto pilota – elaborato da un gruppo di ricercatori dell’Università degli Studi di Firenze (DIDA: Dipartimento di Architettura) e dell’Universidad de San Carlos de Guatemala (CIFA: Centro de Investigaciones de La Faculta de Arquitectura) – che ha come fine quello rilevare e analizzare dal punto di vista stilistico e formale alcuni esempi significativi di tali fabbriche in modo da individuare i loro archetipi e, conseguentemente, di consentire agli studiosi di formulare delle ipotesi sull’aspetto originario dei manufatti mutili, anche attraverso tecniche di anastilosi e ricostruzione virtuale. L’insieme di tali dati desunti dal rilievo digitale, infatti, oltre a documentare lo stato conservativo del bene, permette di realizzare dei modelli 3D ottimizzati e multifunzione, impiegabili con varie finalità, compresa quella legata alla divulgazione degli studi realizzati sui manufatti

Gli edifici religiosi di Santiago de Guatemala: archetipi e modelli interpretativi

Il progetto pilota \u2013 elaborato da un gruppo di ricercatori dell\u2019Universit\ue0 degli Studi di Firenze (DiDA: Dipartimento di Architettura) e dell\u2019Universidad de San Carlos de Guatemala (CIFA: Centro de Investigaciones de La Faculta de Arquitectura) \u2013 ha come fine quello rilevare e analizzare dal punto di vista stilistico e formale alcuni esempi significativi di fabbriche religiose caratterizzanti il tessuto urbano dell\u2019antica capitale del Guatemala, allo scopo di individuarne gli archetipi e, conseguentemente, di formulare delle ipotesi sull\u2019aspetto originario dei manufatti, mutilati da ripetuti eventi sismici accorsi in cinque secoli di storia, rappresentabili attraverso tecniche di anastilosi e ricostruzione virtuale. La prima fase del progetto \ue8 incentrata sulla documentazione di cinque complessi religiosi campione (la Catedral de San Jos\ue9, la Iglesia de la Compa\uf1\ueda de Jes\ufas, la Iglesia de San Agust\uedn, la Iglesia de Santa Clara e la Iglesia de las Capuchinas), dei quali sono stati analizzati dal punto di vista geometrico e formale i fronti delle rispettive chiese