Metodologia del rilievo delle opere di Valentino Panciera Besarel con scanner 3D a luce strutturata 

Nel contesto dei rilievi effettuati presso il Museo Fulcis di Belluno e nel Palazzo della Magnifica Comunità del Cadore è stata utilizzata la tecnologia di scansione 3D detta “a luce strutturata”.
Tale tecnologia digitale negli ultimi anni ha dimostrato essere una valida risorsa nell’ambito dei Beni Culturali, l’accuratezza e la precisione, termini ricorrenti per questa tecnologia, sono talmente affidabili che assumono un’importanza strategica nella conservazione delle opere.

Per chiarire questa affermazione si ricorda che il dato digitale non è deperibile e non si modifica nel tempo, ciò comporta che nel momento in cui si analizza tale dato si hanno tutte le informazioni, sul soggetto del rilievo/studio, aggiornate al momento della scansione il che torna utile ai fini delle indagini diagnostiche. Inoltre questo dato digitale potrà essere utilizzato per una comparazione nel momento in cui un futuro rilievo verrà eseguito, avremo quindi la possibilità di vedere esattamente quali degradi o altri problemi si saranno sviluppati nel corso del tempo.
Non di meno risulta efficace nella fruizione al pubblico delle opere “esposte” nelle gallerie virtuali sempre più presenti su Internet.
Lo scanner 3D a luce strutturata monta alcune fotocamere inclinate a differenti punti di inquadratura che collimano tra di loro, vi è quindi una triangolazione/punto di intersezione di queste inquadrature.
Un proiettore video, a bordo dello scanner, emette un’immagine che rappresenta un reticolo di quadrati (luce strutturata), possiamo immaginarla come una classica rete da pesca a quadri, questa proiezione colpisce il soggetto della scansione ed il reticolo si “stende” sulla superficie deformandosi, le fotocamere scattando decine di fotografie al secondo rilevano il cambiamento/deformazione della maglia reticolare e grazie a questa calcolano le coordinate nello spazio dell’oggetto, sfruttando anche eventuali sensori di posizione o inclinazione interni all’apparecchio. Prendiamo in esame due semplici esempi, se si esegue la scansione di una parete verticale il reticolo avrà dei quadrati, della maglia proiettata, quasi perfettamente rettangolari mentre se si esegue la scansione di una colonna il reticolo avvolgerà la superfice cilindrica deformando tali quadrati.

Figura 1

L’operatore gestisce l’apparecchio impugnandolo saldamente [fig. 1], cercando di mantenere una inquadratura di ripresa sempre perpendicolare alla superficie che si sta scansionando; per fare ciò deve monitorare costantemente lo schermo del computer che in tempo reale visualizza la superficie digitalizzata, quindi il tecnico non deve osservare il soggetto del rilievo bensì deve osservare ciò che sta “venendo fuori” sul computer nel software dello scanner 3D; questa procedura fa sì che siano immediatamente comprensibili quali aree dell’opera vengono riprese e quali sono mancanti durante la scansione.

Il risultato di questa operazione è la generazione di una fitta nuvola di punti [fig. 2] che il software andrà poi a collegare tra loro con dei segmenti lineari. La congiunzione di tutti questi punti tramite i segmenti crea tantissimi poligoni [fig. 3], uno adiacente all’altro, i quali andranno a formare la superficie del modello 3D dell’opera scansionata. Questa superficie viene chiamata Mesh [fig. 4].

Figura2Figura3Figura3

La fase successiva che si svolge nel software prevede la correzione di eventuali errori o mancanze poiché in alcune situazioni lo scanner 3D non riesce a “vedere”, ad esempio all’interno di forature sull’opera oppure quando vi sono delle sovrapposizioni come, immaginando di effettuare il rilievo di un busto, i riccioli o i boccoli dei capelli.

Terminata la fase del rilievo, si passa alla procedura della modellazione 3D.
In questa fase si utilizzano gli strumenti messi a disposizione dal software dedicato alla modellazione per controllare che il prodotto della scansione 3D non abbia particolari problematiche interagendo sulla superficie e confrontando costantemente la documentazione fotografica dell’opera con il risultato della scansione 3D.
Oltre alla superficie il modellatore elabora la Texture, questa può essere definita, per semplificare, come la “fotografia” della superficie dell’opera reale scansionata. Immaginiamo di avere una colonna in marmo, la superficie Mesh sarà un semplice cilindro geometrico mentre la Texture sarà il colore del marmo, le sue venature, eventuali macchie, etc.
Qualsiasi modello 3D possiede una Texture, è l’elemento principale che ci permette di apprezzarne visivamente i dettagli.[Fig. 5 -6]

Figura3Figura3

Sistemati eventuali errori o problemi si preparano due modelli 3D: il modello ad alta risoluzione ed il modello a bassa risoluzione.
Il primo modello rappresenterà la versione digitale dell’opera, ovvero una copia fedelissima all’originale, sia per dimensioni, per superficie e per dettagli.
Il secondo modello invece sarà manipolato nel software per far sì che possa rappresentare l’opera in modo fedele dal punto di vista del visibile, mentre per quanto riguarda la superficie si andranno a togliere dettagli per far sì che il modello 3D finale non abbia un peso, nella memoria del PC, troppo grande.
Chiariamo meglio questo concetto:
Nel campo del dato digitale tutto ha un peso, ovvero i documenti digitali occupano uno spazio nella memoria del nostro computer, della nostra pen drive USB, della schedina SD della macchina fotografica, etc. Anche un modello 3D digitale, quindi, occupa uno spazio di memoria, ha un suo peso.
Più il modello è dettagliato più spazio occupa, vien da sé che se la scansione 3D ha un altissimo dettaglio di conseguenza anche il modello 3D generato dalla scansione sia molto pesante, occupi molto spazio di memoria.
Immaginiamo di voler utilizzare questo modello molto dettagliato (alta risoluzione) in una galleria virtuale su Internet, metterlo quindi a disposizione dei visitatori che dal proprio computer potranno vederlo; avremo il problema che il caricamento nel PC del visitatore dell’opera digitale ci impiegherà parecchio tempo, inoltre non è detto che l’utente abbia un computer ad alte prestazioni che gli permetterà di visualizzare in maniera corretta il modello 3D.
Per ovviare a questo problema si va a creare un modello 3D a bassa risoluzione, visivamente la superficie dell’opera digitale avrà tutti i dettagli mentre il numero di poligoni che la compongono sarà molto basso.
Facciamo un esempio: abbiamo scansionato una tela stesa su un tavolo il cui tessuto è molto ruvido.
Il modello 3D ad alta risoluzione mi produrrà una superficie Mesh con tantissimi poligoni che comporranno il tessuto in modo da apprezzarne la tramatura anche senza la Texture.
Il modello 3D a bassa risoluzione mi produrrà una superficie Mesh piatta, ma grazie alla Texture si potrà apprezzare la ruvidità della tramatura.

Metodologia del rilievo delle opere di Valentino Panciera Besarel con scanner 3D a luce strutturata 

Nel contesto dei rilievi effettuati presso il Museo Fulcis di Belluno e nel Palazzo della Magnifica Comunità del Cadore è stata utilizzata la tecnologia di scansione 3D detta “a luce strutturata”.
Tale tecnologia digitale negli ultimi anni ha dimostrato essere una valida risorsa nell’ambito dei Beni Culturali, l’accuratezza e la precisione, termini ricorrenti per questa tecnologia, sono talmente affidabili che assumono un’importanza strategica nella conservazione delle opere.

Per chiarire questa affermazione si ricorda che il dato digitale non è deperibile e non si modifica nel tempo, ciò comporta che nel momento in cui si analizza tale dato si hanno tutte le informazioni, sul soggetto del rilievo/studio, aggiornate al momento della scansione il che torna utile ai fini delle indagini diagnostiche. Inoltre questo dato digitale potrà essere utilizzato per una comparazione nel momento in cui un futuro rilievo verrà eseguito, avremo quindi la possibilità di vedere esattamente quali degradi o altri problemi si saranno sviluppati nel corso del tempo.
Non di meno risulta efficace nella fruizione al pubblico delle opere “esposte” nelle gallerie virtuali sempre più presenti su Internet.
Lo scanner 3D a luce strutturata monta alcune fotocamere inclinate a differenti punti di inquadratura che collimano tra di loro, vi è quindi una triangolazione/punto di intersezione di queste inquadrature.
Un proiettore video, a bordo dello scanner, emette un’immagine che rappresenta un reticolo di quadrati (luce strutturata), possiamo immaginarla come una classica rete da pesca a quadri, questa proiezione colpisce il soggetto della scansione ed il reticolo si “stende” sulla superficie deformandosi, le fotocamere scattando decine di fotografie al secondo rilevano il cambiamento/deformazione della maglia reticolare e grazie a questa calcolano le coordinate nello spazio dell’oggetto, sfruttando anche eventuali sensori di posizione o inclinazione interni all’apparecchio. Prendiamo in esame due semplici esempi, se si esegue la scansione di una parete verticale il reticolo avrà dei quadrati, della maglia proiettata, quasi perfettamente rettangolari mentre se si esegue la scansione di una colonna il reticolo avvolgerà la superfice cilindrica deformando tali quadrati.

Figura 1

L’operatore gestisce l’apparecchio impugnandolo saldamente [fig. 1], cercando di mantenere una inquadratura di ripresa sempre perpendicolare alla superficie che si sta scansionando; per fare ciò deve monitorare costantemente lo schermo del computer che in tempo reale visualizza la superficie digitalizzata, quindi il tecnico non deve osservare il soggetto del rilievo bensì deve osservare ciò che sta “venendo fuori” sul computer nel software dello scanner 3D; questa procedura fa sì che siano immediatamente comprensibili quali aree dell’opera vengono riprese e quali sono mancanti durante la scansione.

Il risultato di questa operazione è la generazione di una fitta nuvola di punti [fig. 2] che il software andrà poi a collegare tra loro con dei segmenti lineari. La congiunzione di tutti questi punti tramite i segmenti crea tantissimi poligoni [fig. 3], uno adiacente all’altro, i quali andranno a formare la superficie del modello 3D dell’opera scansionata. Questa superficie viene chiamata Mesh [fig. 4].

Figura2Figura3Figura3

La fase successiva che si svolge nel software prevede la correzione di eventuali errori o mancanze poiché in alcune situazioni lo scanner 3D non riesce a “vedere”, ad esempio all’interno di forature sull’opera oppure quando vi sono delle sovrapposizioni come, immaginando di effettuare il rilievo di un busto, i riccioli o i boccoli dei capelli.

Terminata la fase del rilievo, si passa alla procedura della modellazione 3D.
In questa fase si utilizzano gli strumenti messi a disposizione dal software dedicato alla modellazione per controllare che il prodotto della scansione 3D non abbia particolari problematiche interagendo sulla superficie e confrontando costantemente la documentazione fotografica dell’opera con il risultato della scansione 3D.
Oltre alla superficie il modellatore elabora la Texture, questa può essere definita, per semplificare, come la “fotografia” della superficie dell’opera reale scansionata. Immaginiamo di avere una colonna in marmo, la superficie Mesh sarà un semplice cilindro geometrico mentre la Texture sarà il colore del marmo, le sue venature, eventuali macchie, etc.
Qualsiasi modello 3D possiede una Texture, è l’elemento principale che ci permette di apprezzarne visivamente i dettagli.[Fig. 5 -6]

Figura3Figura3

Sistemati eventuali errori o problemi si preparano due modelli 3D: il modello ad alta risoluzione ed il modello a bassa risoluzione.
Il primo modello rappresenterà la versione digitale dell’opera, ovvero una copia fedelissima all’originale, sia per dimensioni, per superficie e per dettagli.
Il secondo modello invece sarà manipolato nel software per far sì che possa rappresentare l’opera in modo fedele dal punto di vista del visibile, mentre per quanto riguarda la superficie si andranno a togliere dettagli per far sì che il modello 3D finale non abbia un peso, nella memoria del PC, troppo grande.
Chiariamo meglio questo concetto:
Nel campo del dato digitale tutto ha un peso, ovvero i documenti digitali occupano uno spazio nella memoria del nostro computer, della nostra pen drive USB, della schedina SD della macchina fotografica, etc. Anche un modello 3D digitale, quindi, occupa uno spazio di memoria, ha un suo peso.
Più il modello è dettagliato più spazio occupa, vien da sé che se la scansione 3D ha un altissimo dettaglio di conseguenza anche il modello 3D generato dalla scansione sia molto pesante, occupi molto spazio di memoria.
Immaginiamo di voler utilizzare questo modello molto dettagliato (alta risoluzione) in una galleria virtuale su Internet, metterlo quindi a disposizione dei visitatori che dal proprio computer potranno vederlo; avremo il problema che il caricamento nel PC del visitatore dell’opera digitale ci impiegherà parecchio tempo, inoltre non è detto che l’utente abbia un computer ad alte prestazioni che gli permetterà di visualizzare in maniera corretta il modello 3D.
Per ovviare a questo problema si va a creare un modello 3D a bassa risoluzione, visivamente la superficie dell’opera digitale avrà tutti i dettagli mentre il numero di poligoni che la compongono sarà molto basso.
Facciamo un esempio: abbiamo scansionato una tela stesa su un tavolo il cui tessuto è molto ruvido.
Il modello 3D ad alta risoluzione mi produrrà una superficie Mesh con tantissimi poligoni che comporranno il tessuto in modo da apprezzarne la tramatura anche senza la Texture.
Il modello 3D a bassa risoluzione mi produrrà una superficie Mesh piatta, ma grazie alla Texture si potrà apprezzare la ruvidità della tramatura.

Modelli 3D delle opere 

Busto di Andrea Brustolon
Busto di Baldassarre Pra Baldi
Busto di Francesco Vecellio
Busto di Cesare Vecellio
Busto di Filippo Mainardi
Busto di Osvaldo Monti

Modelli 3D delle opere 

Busto di Andrea Brustolon
Busto di Baldassarre Pra Baldi
Busto di Francesco Vecellio
Busto di Cesare Vecellio
Busto di Filippo Mainardi
Busto di Osvaldo Monti