Tecnologia
Marco Gaiani*
Federico Uccelli**
La via Appia Antica:
archeologia e restauro
Un’applicazione multimediale in grado
di realizzare un sistema integrato di dati
dimensionali, formali e di qualità superficiale,
restituiti in forma tridimensionale per l’analisi
archeologica, particolarmente efficace nello
studio e conservazione dei beni architettonici
Il sistema di navigazione principale.
“L
a via Appia Antica: archeologia e restauro” è un’applicazione multimediale
nata dall’occasione offerta dal restauro di otto piccoli sepolcri d’epoca
romana sulla via Appia effettuato tra il
1998 e il 1999 dalla Soprintendenza Archeologica di Roma. Il suo scopo è
quello di creare un mezzo per l’archiviazione e la restituzione dei dati in
forma digitale in grado di costituirsi
come strumento sostitutivo dei mezzi
cartacei tradizionali nel processo di
progettazione e come sistema informativo di semplice utilizzo per i visitatori
del costituendo parco archeologico
della via Appia Antica. La scelta fatta è
stata quella della costruzione di un sistema ipermediale 3D-network database utilizzabile tramite Internet con
un semplice browser come Netscape
Navigator o Microsoft Explorer.
La caratteristica principale di un sistema multimediale ipertestuale è
quella di permettere l’integrazione di
una grande varietà di dati eterogenei
(modelli 3D, immagini, fotografie, disegni, testi, documenti scritti, ecc.).
Questa proprietà è particolarmente rilevante nel caso della conservazione
scientifica dei monumenti, in cui è permanente la scissione tra il sistema dei
dati che costituiscono la condizione ‘a
priori’ dell’intervento e la definizione
del progetto di restauro, che raramente
si riesce ad appoggiare a loro. Ciò che
caratterizza la problematica non è tanto
la quantità dei dati, ma la loro forte differenziazione tipologica, la sostanziale
disomogeneità, anche all’interno di
una medesima categoria, e la necessità
fondamentale di visualizzazione in
forma iconica di grado elevato.
Ad essa concorre, nelle forme di archiviazione tradizionale, anche la grande
difficoltà di disporre di forme di restituzione commensurabili e facilmente gestibili fisicamente.
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In quanto grande e ordinato database
di informazioni spaziali, infinitamente
arricchibile e aggiornabile, capace di
essere al tempo stesso oggetto della
rappresentazione e metafora interfaccia
di un sistema informativo che lo descriva con altri mezzi (testi, immagini,
disegni 2D, documenti, suoni, filmati,
fotografie, ecc.), un modello digitale 3D
è per natura propria altamente intuitivo
per l’informazione di architettura rispetto ai più tradizionali sistemi di indicizzazione testuali. Servendosi di modelli 3D digitali, la ‘navigazione’ è possibile attraverso un’ampia gamma di differenti ambiti, permettendo un facile
accesso a strutture dati molto complesse e una costante guida dell’utente.
La sperimentazione ha cercato di mettere a punto un metodo di lavoro che
assumesse il modello, al tempo stesso,
come rappresentazione e come interfaccia metafora dell’oggetto rilevato nel sistema ipertestuale.
Lo standard adottato è stato il VRML ‘97
(ISO/IEC 14772-1:1997), uno strumento
ideato per la descrizione di scene ed
oggetti tridimensionali coi quali interagire direttamente e in tempo reale, che
descrive in formato grafica
‘3D platform-indipendent’ visualizzabile
sul World Wide Web.
Il linguaggio VRML ha permesso di organizzare e restituire, in modo immediato
e semplice, tutte le basi di dati richieste:
• dati geometrici
• analisi morfologiche
• informazioni costruttive
• modalità del restauro
• rappresentazione di soluzioni progettuali.
Il sistema di navigazione realizzato a partire dal modello 3D VRML di ogni
singola tomba che indirizza a componenti e a schede tematiche.
Rilievo, modellazione, restituzione
L’uso di modelli digitali tridimensionali
per rappresentare il ‘reale’ in architettura è una soluzione ricca di potenzialità. La modellazione è una strategia
creativa, ma anche conoscitiva. Per questo i modelli sono stati costruiti come
sistemi conoscitivi architettonici.
Un ‘sistema conoscitivo architettonico’
può essere descritto come una collezione d’oggetti strutturati, identificati
attraverso un preciso vocabolario architettonico; nel caso dei modelli 3D digitali si tratta di un sistema dotato di
tutte e tre le proprietà di cui può disporre un modello rispetto al suo reale:
ne è cioè analogo, omologo, isomorfo.
Dal punto di vista dell’acquisizione dei
dati dimensionali e relativi al colore, necessari alla loro costruzione, sono stati
scelti metodi di fotogrammetria digitali
con prese realizzate servendosi di una
macchina semimetrica Rollei analogica
6x7 cm con obiettivo basculante e il riversamento su supporto Kodak Photo
CD professionale (2632x2048 pixels).
Tecniche e accuratezze sono state decise constatando che l’architettura delle
tombe si compone di tre differenti parti:
• un’apparecchiatura muraria le cui misure sono necessarie con un’approssimazione limitata (± 2 cm) e di cui interessa solo l’apprezzamento superficiale
(texture) d’origine romana;
I quaderni di Luigi Canina trascritti in forma di
tabella attiva in formato HTML come matrice del
database dei pezzi lungo via Appia Antica.
I quaderni di Luigi Canina. Una pagina dal quaderno
7 inserita nel database ipertestuale (Archivio di
Stato di Torino, Archivio Canina, busta 3, fasc. 17).
• un apparato decorativo da restituire
dettagliatamente in dimensione e texture (± 3 mm);
• una serie di bassorilievi, imitazioni
d’originali conservati al Museo Nazionale Romano, di valore puramente ambientale, e non necessitanti di particolari qualità di restituzione metrica, nè
morfologica.
Dal punto di vista della costruzione
geometrica, essendo il modello di una
rovina di un’architettura romana tipicamente una somma di superfici freeform, si è scelta una modellazione per
superfici servendosi di curve e superfici
polinomiali cubiche parametriche del
tipo cosiddetto non-uniform rational
beta-spline (NURBS). L’uso di curve a
parametrizzazione non costante è giustificato dalla necessità di aderire a
tutte le variazioni di forma proposta
dalla “vita reale” degli oggetti da restituire, cioè tutte quelle irregolarità, fuori
piombo, variazioni di curvatura, spanciamenti, avvallamenti, cedimenti, innalzamenti che sono la testimonianza
del tempo.
I modelli sono stati realizzati in due formati, corrispondenti a due differenti finalità:
• VRML 2.0 per la visualizzazione dell’architettura;
• IGES 5.3 per l’inserimento all’interno
di un sistema CAD con cui realizzare il
progetto di restauro.
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TECNOLOGIA
Il 3D database “La via Appia Antica:
archeologia e restauro” L’ipertesto è
organizzato secondo due matrici di riferimento che corrispondono, dal punto
di vista del suo funzionamento, a diverse funzionalità, dal punto di vista
concettuale, ai due percorsi progettuali
già individuati da Luigi Canina a metà
del XIX secolo: catalogazione e conservazione dell’esistente, costruzione di
Sepolcro in laterizio I. Ricostruzione ideale, visualizzazione all’interno della web
page (fonte: L. Canina, La prima parte della Via Appia, dalla Porta Capena a
Boville, descritta e dimostrata con i monumenti superstiti, in seguito delle
regolari escavazioni e lavori diversi eseguiti dall’anno 1850 al 1853, Roma 1853).
Sepolcro in laterizio I. Copertina della web page e interfaccia principale. Barra di
navigazione, mappa spaziale, finestra principale.
Sepolcro in laterizio I. Sezione e proiezione ortogonale, con griglia dinamica
come mezzo di restituzione metrica.
Sepolcro in laterizio I. Sezione e proiezione ortogonale, senza griglia dinamica
come mezzo di restituzione metrica.
un grande museo della civiltà romana
all’aperto ottenuto implementando
nuovi manufatti o arricchendo quelli
esistenti servendosi degli elementi decorativi “a terra” riaggregati unitariamente, così anche da impedirne nuove
sottrazioni.
La georeferenziazione e il sistema di navigazione generale sono organizzati a
partire dal lavoro di documentazione e
classificazione fornito dai quaderni di
Canina trascritti integralmente. Ai dati
desunti dai quaderni originali sono stati
affiancate, quando possibile, le immagini o le informazioni pubblicate da Canina nella sua opera a stampa. Questo
sistema è stato trascritto in forma di tabella dinamica riordinabile con differenti chiavi d’accesso (ubicazione del
pezzo, numero progressivo, numero del
monumento, numero dei pezzi ritrovati,
descrizione dei pezzi). L’organizzazione
di default delle tabelle è spaziale, secondo la successione che scandiscono i
quaderni; quindi il sistema di navigazione principale dell’ipertesto è dato da
una serie di mappe della via Appia corrispondenti spazialmente al relativo quaderno.
Il database di ogni tomba è organizzato
a partire da un modello 3D VRML ‘97.
Poiché il sistema consente di collegare
a un qualunque oggetto presente nella
scena una pagina HTML, oppure direttamente un altro modello VRML, si sono
ottenuti due importanti strumenti di interazione:
• nel primo, l’utente accede ad ambienti e oggetti navigando sempre all’interno dello stesso spazio tridimen-
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sionale. Nel caso in esame, parti dell’organismo complessivo sono state rese
accessibili a partire dal modello d’insieme rendendo possibile studiare riaggregazioni e giustapposizioni differenti
degli elementi architettonici rispetto a
quelle fatte dal Canina, per favorire
quell’operatività, già individuata dallo
stesso Canina, basata sulla ricostituzione di un sistema unitario a partire da
pezzi sparsi;
• nel secondo, il VRML diventa strumento per selezionare la pagina HTML
contenente le informazioni cercate, cioè
riunificando in un’unica interfaccia le
condizioni a-priori per ‘decidere’ il progetto di restauro.
Poiché tuttavia gli attuali browser per
VRML 2.0 non sono in grado di esercitare un’opzione fondamentale per la re-
Sepolcro in laterizio I. Stato prima del restauro (1998) e visualizzazione
all’interno della pagina web.
Sepolcro in laterizio I. Indagine archeologica, mappatura analisi storica muraria,
modello 3d VRML per la visualizzazione e web page per l’analisi del tematismo.
Sepolcro in laterizio I. I disegni di Canina a confronto con lo stato attuale.
Sepolcro in laterizio I. Proiezioni ortogonali animate di due stati differenti con
un sistema Javascript: stato attuale e ricostruzione ideale secondo Canina.
stituzione di un rilievo - un’operazione
tradizionalmente codificata come “misura e disegna” -, cioè misurare interattivamente la distanza tra due punti
nello spazio, o fornire una rapida visualizzazione dimensionale dell’oggetto, si
è realizzata la restituzione dell’oggetto
stesso tramite un doppio codice: da un
lato la rappresentazione in proiezione
ortogonale bidimensionale per restituire l’aspetto metrico degli oggetti,
dall’altro la rappresentazione iconica
destinata a fissare i caratteri percettivi.
Le rappresentazioni ‘misurabili’ sono
state ottenute da rendering in proiezione ortogonale 1280x1024 pixels riportati in scala; cosicché, data la dimensione massima di una tomba di
6,46 metri, si ha un’accuratezza di
stima di ± 5 millimetri e sovrapposti ad
una griglia di stima mobile di maglia
100x100 millimetri. La griglia mobile è
stata realizzata in programmazione tramite script proprietari.
Sempre in programmazione è stata realizzata la finestra 2D che permette il
confronto alla stessa scala tra il rilievo
attuale, il restauro della metà del XIX
secolo e la ricostruzione proposta da
Canina dello stato originario della
tomba.
Conclusioni “La via Appia antica: ar-
stesso, un traguardo e un punto di partenza per la ricerca nell’ambito dell’uso
di Internet e della realtà virtuale come
strumenti per la conservazione e il restauro i cui sviluppi futuri riguarderanno una serie di aree strategiche già
individuabili: la creazione di modelli di
più facile uso in rete, la possibilità di
realizzare misurazioni direttamente sul
modello 3D all’interno del browser web,
il raffinamento delle procedure di rilievo
integrando dati da 3D laser scanner,
una migliore fruibilità del database. ¶
cheologia e restauro” è il risultato di
una felice collaborazione tra il centro di
‘computergrafica’ della Facoltà di Architettura di Ferrara e la Soprintendenza
Archeologica di Roma che ha permesso
di definire i pregi del lavoro fatto ma anche i limiti. Esso è dunque, al tempo
* Prof. Associato presso il Dip. di Tecnologia e Disegno Industriale, Politecnico di
Milano
** Ricercatore presso il Dip. di Architettura, Università di Ferrara
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