3 D e Realtà Virtuale
Standard e metodi di acquisizione,
memorizzazione e visualizzazione di
modelli digitali tridimensionali per
oggetti o scene di interesse culturale
Finalità
• Il gruppo affronta gli standard per il 3 D
relativamente sia alla ripresa digitale di oggetti fisici,
sia ai contenuti originariamente digitali creati con
sistemi di grafica computerizzata, e tenendo in
considerazione l’intero ciclo di vita delle risorse
digitali.
• Finalità del gruppo è aggiornare le Linee guida
tecniche e al tempo stesso integrare gli strumenti di
MINERVA per la qualità dei siti web relativamente a
questa tipologia specifica di materiali.
Obiettivi
• Delineare standard e linee guida per la
progettazione, la realizzazione, la documentazione, la
pubblicazione e la comunicazione di materiale
multimediale digitale tridimensionale
• Censire le realizzazioni 3D in Italia e all’estero e
identificare le buone pratiche.
• Definire le specifiche funzionali ed un piano di
fattibilità per la creazione di un servizio nazionale di
archiviazione e presentazione su web di modelli
digitali tridimensionali.
Indice
1. Introduzione
Parte prima: creazione di dati digitali
• 2. Digitazione tridensionale (3D scanning)
• 3. Ricostruzione tridimensionale
• 4. Codifica di modelli 3D in scansione o ricostruiti
• 5. Creazione di metadati
• 6. Linee guida per l’acquisizione 3D
Parte seconda: Archiviazione e gestione di dati
• 7. memorizzazione e conservazione di rappresentazioni digitali
• 8. Pubblicazione ed accesso sul web
• 9. Diritti di proprietà intellettuale (IPR)
Parte terza: Esempi di buone pratiche
• 10. Alcuni esempi di campagne di acquisizione di modelli digitali 3D
• 11. Usi di modelli digitali 3D in applicazioni CH
1. Introduzione
• 1.1 Ragioni per gestire un’evoluzione in alta
tecnologia
• 1.2 Contenuto digitale 3D: un solo nome per
diverse metodologie di raccolta dei dati
• 1.3 Uso di mezzi 3D
• 1.4 Sfide da affrontare
1.1 Ragioni per gestire un’evoluzione in
alta tecnologia
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Progresso degli strumenti digitali grafici 3D: nuovi strumenti HW/SW per
raccogliere rappresentazioni 3D di oggetti reali e per la ricostruzione di scenari 3D;
dispositivi HW per la visualizzazione 3D in tempo reale non costosi e diffusi.
Panorama previsto in un prossimo futuro: grande impegno di risorse nella
digitalizzazione del Patrimonio Culturale , attività largamente distribuita
nell’Unione Europea da parte delle autorità locali, musei, laboratori di restauro
ecc... Sarà probabilmente un impegno non coordinato e con notevoli problemi
potenziali: differente qualità dei dati; uso di diversi formati per la codifica dei dati;
mancanza di interoperabilità; manacanza di una codifica comune per la
provenienza dei dati; mancanza di un repository e di strumenti per il reperimento
dei dati a livello europeo [list a di tutte le problematiche di accesso alla gestione
del processo di digitalizzazione]
Necessità di una strategia coordinata che sia perseguita da parte dei singoli stati
membri o, anche meglio, a livello europeo. Potenziale ed importante ruolo
dominante dell’Italia e dell’Unione Europea
Necessità di standard (sia formali che de facto): emergenza di soluzioni
multimediali che integrino I media 3D (Acrobat)
1.2 Contenuti digitali 3D: un singolo
nome per diverse metodologie di
raccolta dei dati
Due differenti approcci all’acquisizione di modelli digitali 3D:
• Digitalizzazione semi-automatica, o scansione 3D, di oggetti reali (a
piccola, media e larga scala)
• Modellazione manuale di rappresentazioni digitali 3D di strutture
reali o ipotetiche
Nel primo caso noi abbiamo strumenti accurati per la codifica della
realtà in formati digitali, mentre nel secondo noi produciamo
rappresentazioni che sono mediate dall’esperienza e dalla cultura
dell’operatore.
Menzione dell’esempio corrispondente della fotografia vs e della
pittura e disegno digitale per la produzione di rappresentazioni
digitali 2 D.
1.3 Uso di mezzi 3D
Introduzione molto breve ai molti usi dei dati 3D
nelle applicazioni relative al Patrimonio
Culturale, sia attuali che previsti (descritta in
dettaglio nella sezione 11. usi dei modelli
digitali 3D nelle applicazioni al patrimonio
culturale)
1.4 Sfide da affrontare
• Sfide da affrontare per i dati 3D nel quadro dei
sistemi e delle applicazioni multimediali:
accessibilità, interoperabilità, collegamento ai
metadati, conservazione ….
Parte prima: Creazione di dati digitali
Capitoli
2. Digitazione tridimensionale (3D scanning)
3. Ricostruzione tridimensionale
4. Codifica di modelli 3D in scansione o
ricostruiti
5. Creazione di metadati
6. Linee guida per l’acquisizione 3D
2. Digitazione tridimensionale
2.1 Tecnologie HW and SW per scansioni 3D
(forma)
2.2 Acquisizione di colore della superfice
2.3 Tecnologie HW and SW per eleborazione di
dati (forma e colore)
2.4 Acquisizione dati 3D scansionati con alta
densità – Semplificazione dei dati
2.1 Tecnologie HW and SW per
scansioni 3D
Caratterizzazione delle diverse metodologie di scansione 3D:
• In termini di volume di lavoro sostenuto (i.e. tecnologie per
realizzazioni in scala piccola e media, tecnologie per
realizzazioni in grande scala)
• In termini di approccio tecnico: active optical vs. passive
optical; active optical: laser-based systems, triangulation
and time-of-flight; passive optical: silhouette-based
systems, multi-stereo matching solutions
Caratterizzazione di dati grezzi: presenta il tipo di dati grezzi
prodotti …
Tecnologie per l’acquisizione di rappresentazioni volumetriche
(i.e. cosidifa sia di superfici esterne che interne, p.e.
CAT/TAC devices)
2.2 Acquisizione di colore della
superfice
• Breve introduzione al concetto di superficie
apparente (superfice riflettente e su come noi
percepiamo I colori)
• Metodologie per campionare le caratteristiche
del riflesso della superfice
2.3 Tecnologie HW and SW per
eleborazione di dati (forma e colore)
• Risultato degli strumenti di scansione; di solito
una parziale rappresentazione (range map);
neccessità di acquisizioni multiple e di
integrazione
• Post processione geometrica di dati in
scansione 3D
• Metodologie per mappare dati colore 3d verso
una superfice/forma 3D
2.4 Acquisizione dati 3D scansionati /
alta densità Semplificazione dei dati
3. Ricostruzione tridimensionale
Differenti tecnologie sono disponibili per ricostruzioni in modellazione sia
relative a ricostruzioni digitali 3D di un oggetto o di una architettura reale
sia dello stato ipotetico precedenteadottando un approccio di
modellazione di aiuto per l’utente (in questo modo si chiarisce la
differenza tra scansione 3D e ricostruzione con modellazione)
Si discute l’importanza di partire da una corretta valutazione (I dati metrici
che definiscono la situazione corrente) e da una conoscenza storica
(rilevazioni che descrivono lo stato precedente della costruzione) per
realizzare corrette rappresentazioni digitali.
Si presentano le metodologie e gli strumenti per la ricostruzione di modelli
3D:
• sistemi commerciali di modellazione (Maya, Autodesk 3D studio, etc.);
• sistemi di modellazione basati su immagine (RealViz ImageModeler)
4. Codifica di modelli 3D in scansione o
ricostruiti
• 4.1 Formati di codifica dei dati (modelli scansionati)
Si descrivono I differenti formati disponibili, si classificano per
generalità, flessibilità, status di proprietà aperta, diffusione,
disponibilità di open source browsers, ecc.
• 4.2 Formati di codifica dei dati (modelli ricostruiti)
Si descrivono I differenti formati disponibili, si classificano per
generalità, flessibilità, status di proprietà aperta, diffusione,
disponibilità di open source browsers, ecc.
• 4.3 Necessità per gli standard (sia formale che de facto)
Emergenza di soluzioni multimediali che integrino i mezzi 3D
(Acrobat)
5. Creazione di metadati
5.1 Perché aggiungere metadati?
5.2 Documentare l’oggetto culturale
5.3 Documentare il processo di acquisizione e la
provenienza dei dati
5.1 Perché aggiungere metadati?
• Necessità di legare il modello 3D digitato ai
metadati
• Opportunità di metadati per oggetti 3D,
attuali approcci (CIDOC - CRM)
• Le neccessità per gli standards
• Necessità di valutazione
5.2 Documentare l’oggetto culturale
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Metadati descrittivi
Metadati strutturali
Metadati amministrativi
Metadati di conservazione
Metadati sui diritti di gestione
Standard di terminologia
5.3 Documentare il processo di acquisizione e I
dati di provenienza
• Metadati per la descrizione del contenuto 3D
(singolo oggetto), come: metadati che caratterizzano
la digitazione o il processo di modellazione, metadati
relativi agli ulteriori passi di porcessazione eseguiti su
dati geometrici;
• Livello collezione, metadati per la descrizione di
insiemi o complessi di oggetti 3D multimediali
• Necessità di rendere chiara la distinzione tra dati
originali e prodotti per l’utente
6. Linee guida per l’acquisizione 3D
• 6.1 Mettere a punto gli obiettivi
• 6.2 Stimare i costi
• 6.3 Necessità di una formazione specifica
6.1 Mettere a punto gli obiettivi
• Soluzioni digitali 3D e soluzioni consolidate (fotografia per
mezzi 2D, fotogrammetria per un mezzo digitale 3D,
modellazione/calco per una copia reale 3D)
• Come modellare repliche digitali 3D: modelllazione o
scansione 8descrizione dei due differenti approcci)
• Indicazione del fatto che non tutti gli oggetti possono essere
scansionati e descrizione nel dettaglio dei limiti della
tecnologia attuale.
• Mettere in evidenza le forzature relative alle differenti
tecnolgie di scansione o soluzioni alternative di modellazione
6.2 Stima dei costi
• Linee guida per aiutare I conservatori o I responsabili dei Beni
Culturali per valutare il costo di una attività di digitalizzazione
• Linee guida per la definizione del contenuto tecnico di un
“capitolato d’opera” da usare quando l’incarico di una
digitazione 3D viene affidato a compagnie o esecutori esterni.
• Produzione di copie: esempi di costi per una riproduzione
standard di oggetto fisico (calco/modelling) o di soluzioni
digitali (3D scanning + tempi di riproduzione)
6.3 Necessità di una formazione
specifica
• Necessità di formazione ad alto livello tecnico
(operatori, publici e privati) ed a medio livello
(conservatori funzionari …
Part Two: Data Archival and
Management
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7. Storage and preservation of digital
representations
8. Publication and access on web
9. Intellectual Property Rights (IPR)
7. Storage and preservation of digital
representations
• 7.1 Storage and management of the digital master
material
• • storage media
• • archival formats
• • storing basic building blocks (i.e. single scanned models
or single
• reconstructed architecture) or complete MM applications?
• 7.2 Preservation strategies
• • coping with the limited life span of storage media
• • coping with the obsolescence of 3D data formats, discuss
the quest between
• open vs. closed formats
8. Publication and access on web
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8.1 Publication on the Web
• data formats
• processing for efficient storing, delivery and visualization
• accessibility of 3D objects and scenes
• usability
• security
• authenticity
8.2 Access to 3D web resources
• searching policies (text-based and shape-based)
• metadata harvesting
• web services
9. Intellectual Property Rights (IPR)
• • identifying and managing IPR
• • safeguarding IPR
• • technological protection measures and risks
of DRM approaches
• • collective licensing models
Part Three: Examples of good
practices
• 10. A few examples of digital 3D models
acquisition campaigns
• 11. Uses of digital 3D models in CH
applications
10. A few examples of digital 3D
models acquisition campaigns
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Movable artworks (e.g. statues):
• Digital Michelangelo (Stanford University, USA)
• Minerva of Arezzo, Museo Archeologico, Florence (ISTI-CNR, SAT)
• Arrigo VII monumental complex, Pisa (ISTI-CNR, SBAAAS)
• Figurated Greek pottery (C2MRF, Musee de Louvre, Paris, France)
Architectures - Scanned:
• Parthenon Project (UCSC, USA)
• Pisa Dome (ISTI-CNR, SBAAAS, UniFerrara, UniFi)
• Carved facade of the Ripoll Monastery, (Spain)
• chiostro dell’abbazia di Saint-Guilhem-le-Desert, France
Architectures - Modeled:
• S. Peters, Rome (InfoByte)
• Temple C, Selinunte (IBAM-CNR)
• MAP –Modèles et simulations por l’Architecture, France
(www.map.archi.fr/3D-monuments)
11. Uses of digital 3D models in CH
applications
• Study and documentation purposes
• • Research purposes
• • Conservation and Computer-Assisted
Restoration
• • Communication to the public, popularization
of CH
• • Teaching and educational purposes
• • Entertainment