Category Archives: 3D – Scansioni 3D

Digitalizzazione dell’Area Archeologica delle “Grotte di Catullo” a Sirmione (BS)

Azione svolta all’interno del progetto e-Archeo

Un grande progetto nazionale che racconta 8 siti archeologici italiani secondo un modello esperienziale integrato sia online che sul posto. e-Archeo è il primo progetto su larga scala aggregatore di enti di ricerca, università e accademie, industrie creative ed esperti del settore dei Beni Culturali nelle sue molteplici declinazioni, promosso dal Ministero della Cultura (MiC) e coordinato da Ales SpA.

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Per il progetto e-Archeo, in collaborazione con Ales S.p.a, Direzione Regionale Musei Lombardia, l’Area Archeologica delle Grotte di Catullo e Museo Archeologico di Sirmione, con il supporto scientifico dell’Università degli Studi di Verona (prof. P. Basso), e di Effetto Farfalla s.r.l., abbiamo sviluppato il progetto di scansione 3D dell’Area Archeologica delle “Grotte di Catullo” a Sirmione (BS).

Grotte di Catullo è il nome con cui ormai da secoli è conosciuta la villa romana più grande e meglio conservata dell’Italia settentrionale, sull’estremità della penisola di Sirmione con una vista panoramica sul Lago di Garda. La villa copre un’area complessiva di circa due ettari, si sviluppa su tre piani, di cui quello inferiore realizzato attraverso sbancamenti del sottosuolo roccioso, sostenuti da possenti sostruzioni percorribili e in parte a vista. Ha una forma rettangolare, con due avancorpi sui lati brevi. All’interno del Museo Archeologico, è possibile visionare i reperti più significativi provenienti dagli scavi tra cui spiccano gli splendidi frammenti della decorazione ad affresco che arricchiva gli ambienti residenziali della villa, tra cui il cosiddetto “ritratto di Catullo”, ma anche anche i raffinati stucchi e i frammenti della decorazione architettonica.

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Ricerca dati d’archivio

La prima fase per lo studio dell’Area Archeologica ha previsto la ricerca e il recupero di dati dall’archivio ministeriale. Grazie a questa indagine abbiamo individuato scansioni laser e rilievi 2D pregressi della villa, ma in cui non erano presenti scansioni da drone e da terra di alcune parti ed era totalmente assente la documentazione fotografica di tutta l’area. 

FOTOGRAMMETRIA 3d

Per integrare i dati già in nostro possesso, il primo intervento compiuto nell’area è stato quello di implementare la maglia topografica, con l’aggiunta di nuovi punti geodetici, necessari per georeferenziare le scansioni 3D. La campagna di rilievo è stata divisa in due parti: una condotta da drone e una terra. La fotogrammetria terrestre è stata necessaria per comprendere anche la scansione di alcuni elementi architettonici in situ e non. 

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La fotogrammetria da drone ha invece interessato alcuni ambienti o serie di ambienti della villa, in particolare il “Campo delle Noci”, la serie di nicchie del Criptoportico e l’Ambiente 107.

DOCUMENTAZIONE FOTOGRAFICA

Il secondo intervento ha permesso la documentazione fotografica integrale di tutta l’area girando filmati e fotografie di dettaglio di ogni ambiente sia da terra che da drone.

Caso studio: ambiente 107

Partendo dalla scansione 3D dell’Ambiente 107 siamo giunti fino al suo restauro virtuale. 

Dopo la georeferenziazione della scansione e il processo di retopology è stato effettuato l’inserimento del modello nel motore 3D Unreal Engine 4, che ha fornito una virtualizzazione dell’ambiente e la ricollocazione delle pitture parietali restaurate digitalmente.

L’Ambiente 107 si trova a livello del criptoportico. È l’unico punto della villa in cui è stato possibile stabilire una relazione tra i frammenti di intonaco rinvenuti durante gli scavi e la loro collocazione originale. Su uno dei muri dell’Ambiente 107 è ancora visibile un’ampia porzione di parete decorata (III stile) di età romana, risalente a circa 2000 anni fa, unica testimonianza di questo genere presente in tutta l’area archeologica. 

Lo studio della decorazione pittorica degli ambienti della villa è risultato fin da subito molto complesso, a causa dell’asportazione delle pareti murarie avvenuta dopo l’abbandono dell’edificio, già nel III secolo d.C.
Il soggetto rappresentato è una struttura architettonica ideale su podio disegnata in prospettiva, resa elegantemente sia dal punto di vista tecnico, che nella scelta dei colori: toni di giallo, azzurro, verde e viola su sfondo bianco, in cui spiccano elementi che richiamano l’architettura greca.

Campagna materica

La campagna fotografica materica ha portato alla produzione delle diverse texture relative alla muratura e ai livelli di preparazione dell’intonaco. Il risultato consiste nella possibilità di visualizzare attraverso la ricostruzione 3D dell’intero ambiente della muratura in pietra e del primo, secondo e terzo livello di preparazione dell’intonaco, oltre che dello stesso affresco restaurato virtualmente.

Elaborazione scansione

La scansione 3D viene elaborata in nuvole di punti, creando una mesh texturizzata che viene successivamente agganciata alla maglia topografica per permetterne una corretta georeferenziazione. La mesh 3D viene esportata (*.FBX) per l’inserimento all’interno del motore 3D.

Dall’inserimento del modello nel motore 3D Unreal Engine 4 è derivata la virtualizzazione finale dell’ambiente con la ricollocazione delle pitture parietali restaurate digitalmente e l’aggiunta di punti interattivi che permettono di ottenere maggiori informazioni sul modello, rendendo la scena interattiva.

DIFFUSIONE DEI RISULTATI

Parte delle riprese effettuate per il progetto sono state utilizzate anche per la creazione di uno degli 8 documentari che illustrano il sito archeologico di Sirmione – Desenzano:

e-Archeo: Parchi Archeologici
Sirmione e Desenzano
St 2022Ep 1

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Progetto Europeo Netcher

 

Video Tutorial – Scansioni 3D fotogrammetriche

Produzione di un documento audiovisivo esplicativo delle fasi di digitalizzazione tridimensionale di materiale archeologico e storico artistico, inserito nell’ambito del Training online 3D Reconstruction of Cultural Heritage at Risk; Intervento con lezioni teoriche riguardanti la tecnica della fotogrammetria.

Su incarico dell’Università Ca’ Foscari di Venezia abbiamo realizzato un video-tutorial dimostrativo sulla tecnica di scansione 3D fotogrammetrica, a cui seguono la manipolazione e annotazione del modello risultante e l’incorporazione e la visualizzazione in un sito web.

Il documento prodotto è inserito nel Training online 3D Reconstruction of Cultural Heritage at Risk, creato dall’Università Ca’ Foscari e il Center for Cultural Heritage Technology dell’Istituto Italiano di Tecnologia all’interno del progetto europeo NETCHER; gli oggetti artistici documentati per la dimostrazione e gli spazi museali che ne costituiscono il setting sono stati concessi dall’Area Soprintendenza Castello, Musei Archeologici e Musei Storici del Castello Sforzesco di Milano. 

Progetto Netcher

Il progetto NETCHER è finanziato dalla Commissione Europea e coordinato dal Cnrs e conta sette diversi partner Europei. Ha l’obiettivo di  diffondere consapevolezza e porre l’attenzione riguardo la tematica del saccheggio, distruzione e traffico illegale di oggetti archeologici e artistici e, attraverso la ricerca dell’origine degli oggetti culturali e l’individuazione di canali e attori dei traffici illeciti, permetterne la restituzione. 

Questa piattaforma digitale, attraverso una rete di scala europea, mira a mettere in contatto enti, associazioni, istituzioni e singoli coinvolti nella salvaguardia del Patrimonio Culturale .

La documentazione virtuale degli oggetti e la creazione di un database di opere in 3D costituisce, in questa visione, non solo un supporto fondamentale per la conservazione, la gestione e la valorizzazione dello stesso patrimonio da parte degli enti gestori, ma diventa anche una risorsa nel corso di emergenze per il recupero di oggetti trafugati e per il restauro di oggetti danneggiati.

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Le opere del Castello Sforzesco di Milano

Grazie alla concessione dell’Area Soprintendenza Castello, Musei Archeologici e Musei Storici del Castello Sforzesco di Milano è stato possibile effettuare le riprese all’interno del Museo dei mobili e delle sculture lignee e la scansione 3D di tre oggetti di alto valore storico ed artistico molto diversi tra loro. Le tre opere sono state selezionate per le loro caratteristiche morfologiche e per la loro collocazione all’interno del museo, in parte amovibile e in parte mobile che quindi presentano diverse problematiche realizzative.

Il materiale costruttivo, molto vario e articolato, ha permesso di effettuare diversi tipi di scansione tridimensionale fotogrammetrica, con tecniche di ripresa differenti, per testare la validità della metodologia proposta. 

 

Statuetta busto femminile

Giuseppe Antonio Torricelli (1662-1719), databile al 1696- 1705. Avorio intagliato e dipinto, bronzo dorato, pietre dure, legno intagliato e dipinto;

 

Anconetta di legno

Bottega Fratelli De Donati, 1495 c.ca. Legno intagliato, dorato e dipinto:

Cassetta di legno

Bottega veneta, inizio XVI sec. Legno intagliato e in parte pirografato.

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Scansioni 3D

Le scansioni fotogrammetriche degli oggetti sono state effettuate direttamente all’interno del Museo, che ha permesso l’accesso al Museo dei mobili e delle sculture lignee. La tecnica di ripresa utilizzata è la fotogrammetria 3D – SfM (Structure from Motion), un sistema non invasivo che permette di ottenere una scansione 3D di un oggetto senza toccarlo o misurarlo direttamente. Ci siamo avvalsi dell’utilizzo di specifiche strumentazioni image based (fotocamere reflex professionali con obiettivi opportunamente calibrati), con la finalità di ottenere un archivio di immagini fotografiche uniformi nei parametri di esposizione, di tonalità, di saturazione, ed ottenere un modello tridimensionale fotogrammetrico altamente affidabile.

Video-tutorial

I filmati sono stati realizzati durante le fasi del lavoro di scansione, consentendo ai destinatari del corso di visualizzare come avviene il processo all’interno di una reale struttura museale e riprende tutte le fasi di lavorazione contestualizzandole. L’ opera viene presentata insieme ai materiali di cui è composta, con un focus sui particolari. Lo studente viene guidato nell’impostazione dei parametri della fotocamera e del controller per gli scatti e successivamente nei movimenti da eseguire per una corretta esecuzione delle fotografie con o senza l’ausilio delle strumentazioni indicate, set di luci con light box e pedana rotante. I video sono stati corredati da sottotitoli in sovrimpressione in lingua inglese per poter essere appresi e visionati anche senza l’ausilio di un tutor.

DIFFUSIONE DEI RISULTATI

Corso online

NETCHER  3D Reconstruction of Cultural Heritage at Risk Training (NTRCHRT) è un programma di formazione intensivo ideato e distribuito nel mese di febbraio 2021 dall’Università Ca’ Foscari di Venezia e l’Istituto Italiano di Tecnologia, destinato al personale museale e professionale che desidera approfondire l’uso delle nuove tecnologie di modellazione e ricostruzione 3D applicate alla conservazione e alla tutela del patrimonio.Attraverso la visione del video, è possibile acquisire le basi della tecnica di scansione 3D fotogrammetrica per la realizzazione finale di modelli 3D, mezzo per proteggere il patrimonio culturale a rischio. 

 

Scansione fotogrammetrica di una sepoltura bisoma

Scansione fotogrammetrica di una sepoltura bisoma – Chiesa di S.Giuseppe a Cremnago (CO)

La fotogrammetria permette di elaborare un modello 3D partendo da alcune fotografie digitali. Si tratta di una tecnologia ormai diffusa perché combina software specifici a basso costo – quali una macchina fotografica e un pc di medie prestazioni – con la loro semplicità d’uso. Inoltre, si può applicare in qualsiasi luogo, senza necessità che gli strumenti utilizzati per l’ottenimento delle immagini siano collegati ad una presa di corrente. Negli ultimi anni la fotogrammetria è diventata parte di un coerente approccio di tipo contactless al fine di documentare e preservare a lungo termine il patrimonio culturale. È possibile inoltre utilizzare la scansione fotogrammetrica, come base per la creazione di videogame e giochi interattivi per la diffusione dei Beni Culturali. Nel 2016, abbiamo realizzato una scansione fotogrammetrica di una sepoltura bisoma rinvenuta presso la Chiesa di San Giuseppe a Cremnago (CO) per l’azienda ARPA di Paolo Corti. Nel perimetro della sepoltura sono stati posizionati dei marker, ovvero dei riferimenti metrici messi a terra per consentire al software di dimensionare la scansione in scala 1:1. In questo modo, è stato possibile rendere interamente misurabile il modello 3D ottenuto. Il programma, inoltre, ci ha permesso di esportare sia le curve di livello del modello, utili per spiegare l’altimetria del terreno e della sepoltura, sia la DEM (Digital Elevation Model), ovvero la quota della superficie nella sua completezza. In seguito la sepoltura è stata rimossa e consegnata alla Soprintendenza a causa del costo elevato per l’operazione di estrazione dal terreno. La scansione è stata un’opportunità unica per proteggere il bene dallo scavo archeologico, per monitorare e comprendere lo stato di fatto e infine per ottenere una documentazione preventiva a vantaggio delle future generazioni, le quali possono adottare misure consone, basate sulle informazioni ricavate, per la sua conservazione (tra cui la stampa 3D).

Sarcofago dionisiaco

Sarcofago Dionisiaco

Abbiamo realizzato una scansione tridimensionale di un sarcofago romano al fine di ottenere un modello 3D. Il sarcofago è composto da una scena dionisiaca con due teste di leone molto grosse corredate simmetricamente, nella parte posteriore da due maschere di Gorgoni. La scena descrive e richiama il Matrimonio di Dioniso e Ariadne. La cerimonia è scandita da gruppi di sileni e altri personaggi del thiasos che partecipano alla cerimonia, che simboleggia la felicità ultraterrena che sarà riservata agli iniziati.