PREMESSA
L’occasione della tesi di laurea è maturata nell’ambito di un Seminario della Scuola Nazionale di dottorato in Scienze della Rappresentazione e del Rilievo, svoltosi presso la Facoltà di Architettura di Ascoli Piceno nel novembre 2007, organizzato dal Laboratorio di ricerca EIDOLAB del Dipartimento ProCAm dell’Università di Camerino con alcuni ricercatori dell’unità francese GAMSAU del CNRS 694 MAP di Marsiglia.
Oggetto specifico del seminario è stato l’approfondimento di alcune pratiche operative digitali che stanno profondamente innovando la tradizionale disciplina analitica e conoscitiva del rilievo, con una particolare attenzione alla fotomodellazione, metodologia di restituzione basata sulle immagini.
OBIETTIVI E METODO
Il principale obiettivo della tesi è stato innanzitutto quello di verificare se e come la pervasività dell’informatica stia modificando non solo le forme espressive del fare architettura, ma le stesse modalità analitiche per la comprensione e descrizione dell’architettura esistente, sostituendo alle tradizionali forme bidimensionali di intelligenza dello spazio architettonico quelle più strettamente tridimensionali/digitali.
Anche per questo si è ritenuto utile applicare, confrontandole, alcune tecnologie digitali per il rilievo architettonico, ovvero la fotomodellazione e la scansione 3D, sperimentandole in condizioni operative “limite”, cioè con strumentazioni non altamente prestazionali, e quindi di medio contenuto tecnologico, e su un caso studio definibile “critico”.
Infine si è ritenuto fondamentale rivisitare i fondamenti geometrico-proiettivi che sono alla base delle tecnologie utilizzate per il rilievo, in particolare la fotomodellazione, rendendone i contenuti di facile accesso “materializzandoli” attraverso la realizzazione di tradizionali plastici fisici.
PROGETTAZIONE DEL CASO STUDIO
Una particolare attenzione è poi stata prestata all’individuazione del caso studio, “progettato” in modo da essere funzionale ed utile alla valutazione dell'utilizzo di tali tecnologie anche in condizioni di criticità.
Per questo motivo si è determinato di scegliere uno spazio architettonico intercluso, cioè il Chiostro maggiore dell’Ex-Convento dell’Annunziata (sede della Facoltà di Architettura di Ascoli Piceno) e di prendere in considerazione un oggetto a confine tra l’architettura e la scultura, cioè la geometria concavo/convessa della fontana posta al centro del chiostro dell’edificio sito sul Lungo Castellano (anch'esso sede di Facoltà ad Ascoli Piceno).
Le particolari caratteristiche del caso studio hanno perciò richiesto la gestione di più scene virtuali complesse, per l’elevato numero di fotografie acquisite, divergenti e convergenti, e per i diversi livelli di approfondimento richiesti, di sperimentare differenti modalità restitutive tridimensionali nonché di confrontare ed integrare la fotomodellazione e la scansione laser 3D in relazione alle diverse qualità degli oggetti architettonici e scultorei.
CHIOSTRO MAGGIORE DELL’EX-CONVENTO DELL’ANNUNZIATA
L’architettura storica del Chiostro dell’Annunziata presenta elementi geometricamente definibili grossolanamente di forma parallelepipeda - quali muri, solai, capriate, ecc. -, ma anche elementi di maggiore complessità geometrica - quali le volte a crociera. In particolare queste ultime; non essendo geometrie derivabili da primitive elementari, sono state restituite individuando puntualmente, con l’ausilio di markers, alcuni profili significativi, tra cui quelli di connessione tra le unghie e i fusi.
LA MODELLAZIONE POLIGONALE
Le sequenze di immagini, di seguito riportate, hanno il compito di descrivere le principali operazioni di restituzione effettuate nel processo di fotomodellazione, all’interno della scena virtuale. Nella maggior parte dei casi è stato possibile descrivere l’architettura discretizzandola attraverso primitive geometriche elementari, modificate per mezzo di operazioni progressive di estrusioni, rastremazioni e di scalatura dei poligoni.
Per gestire adeguatamente la scena architettonica si è deciso di trattare separatamente i due ordini architettonici, senza così andare ad aumentare il numero dei fotogrammi e appesantire ulteriormente le fasi di orientamento e calibrazione. Sia l’ordine inferiore (colonna ottagonale) che l’ordine superiore (colonna circolare) sono stati oggetto di due distinti approfondimenti, poi successivamente importati all’interno della scena virtuale complessiva.
L’ORDINE INFERIORE
Per quanto riguarda l’approfondimento dell’ordine architettonico inferiore, l’applicazione della tecnica di fotomodellazione è stata agevolata dalla collocazione della colonna ottagonale al piano terra, che ha permesso di effettuare facilmente delle riprese convergenti.
Al fine di una prima analisi conoscitiva la colonna è stata canonicamente scomposta in tre sottoelementi: base, fusto e capitello.
Tale ripartizione ha permesso una preliminare e grossolana fase di restituzione, grazie anche alla disponibilità nel software utilizzato (ImageModeler) di librerie di primitive geometriche poligonali, che hanno consentito una speditiva discretizzazione della colonna a partire dalla base – parallelepipeda –, passando per il fusto – prisma ottagonale –, per arrivare al capitello – parallelepipedo.
La modellazione poligonale ha permesso di assecondare la geometria, le modanature e le naturali irregolarità proprie del manufatto, attraverso operazioni progressive di estrusione, rastremazione e scalatura, mentre le superfici curvilinee come le foglie della base e del capitello, non discretizzabili con primitive geometriche, sono state restituite costruendo superfici 3D a partire da polilinee ricavate per punti singolari.
L’ORDINE SUPERIORE
La ragione principale per la quale si è ritenuto di applicare la tecnica di fotomodellazione anche all’ordine superiore (colonna circolare), è dovuta principalmente al fatto che, a differenza dell'ordine inferiore, si è voluto testare la capacità del software di restituire anche volumi non prismatici.
Le difficoltà dell’approfondimento dell’ordine superiore sono riferibili soprattutto alle difficili condizioni operative che hanno influenzato la ripresa fotografica, tra cui la posizione al piano superiore e la presenza di un parapetto che ha impedito di sporgersi all’esterno. Per questo motivo si è scelta una colonna d’angolo, di cui sono state scattate diverse foto convergenti, nonostante l’ostacolo rappresentato dalla presenza di un pluviale di gronda che ha reso difficoltosa la fase di modellazione e soprattutto l'estrazione delle textures.
Per la modellazione, in questa scena sono state utilizzate solo primitive geometriche presenti all’interno del software e che meglio discretizzassero la geometria della colonna - principalmente parallelepipedi e cilindri, e non sono mai state disegnate superfici 3D a partire da polilinee ricavate per punti singolari.
Nello specifico si è partiti dalla modellazione della base, inserendo prima un parallelepipedo e poi un cilindro, sagomato attraverso operazioni di estrusione e rastremazione progressiva, in modo da assecondare la modanatura del collare. La particolarità del fusto è data dalla presenza di un’entasi, che è stata restituita per punti singolari con un certo margine di tolleranza. Per finire si è passati al capitello, ottenuto mediante la composizione di un cilindro rastremato e di un parallelepipedo.
LA FONTANA
La scelta nel caso di studio di questa particolare fontana è stata dettata per la volontà di verificare i limiti e le potenzialità dell’applicazione della fotomodellazione a elementi di forma geometrica complessa.
Sia la vasca della fontana, sia la statua posta al centro della stessa, presentano problematiche differenti rispetto ai precedenti casi di studio, in quanto la loro geometria non è riferibile a primitive geometriche e per questo motivo si è approssimata la sagoma con polilinee ricavate per punti singolari nella scena virtuale.
L’applicazione della fotorestituzione al piccolo angelo posto al centro della fontana non ha avuto un buon esito, data la presenza di superfici continue che rendono molto complessa la discretizzazione se non per facce poligonali, anche considerando sempre un notevole grado di tolleranza.
CONCLUSIONI
Le diverse attività condotte durante lo svolgimento della tesi di laurea hanno consentito di dimostrare come la pratica di metodologie digitali per il rilevamento, quali la fotomodellazione, consente di ottenere risultati eccellenti per la comprensione e la rappresentazione dell’architettura in contesti storici, sia per quantità di informazioni (comprensione della geometria architettonica), sia per qualità di informazioni (textures) e sia per precisione di misura, anche con strumentazioni di medio contenuto tecnologico.
La realizzazione di modelli digitali corredati da textures realistiche, aggiungendo alla morfologia dell’oggetto informazioni fotometriche, si rivelano infatti di grande utilità per “leggere” oltre la forma geometrica le qualità materiche, le tessiture superficiali, il degrado delle superfici, ecc.
La gestibilità e l’efficacia dei modelli può essere inoltre sfruttata nell’ottica della documentazione del patrimonio architettonico attraverso un database condivisibile in rete dei modelli virtuali realizzati.
Luca Foresi - June 2009 - Portal of Architectural Image-Based Modeling
La Fotomodellazione come strumento di comprensione dell’Architettura
Chiostro maggiore dell’Ex-Convento dell’Annunziata, Ascoli Piceno
Università degli studi di Camerino, Facoltà di Architettura di Ascoli Piceno
Tesi di Laurea in Architettura.
Relatore: prof.ssa arch. Elena Ippoliti, Correlatore: prof. arch. Daniele Rossi
Luca Foresi
luca.foresi@studenti.unicam.it
