1 Un`esperienza di rilevamento sincronico: i capitelli in ghisa nella

Un’esperienza di rilevamento sincronico: i capitelli in ghisa nella Sala da ballo di Villa Blanc
a Roma:
Carlo Inglese
Gli sviluppi che negli ultimi anni hanno caratterizzato l’informatica, sia dal punto di vista dei
softwares che delle strumentazioni, hanno avuto notevoli riflessi sulla rappresentazione, sul rilievo
strumentale, sulla topografia, ed, in generale, sulla gestione degli apparati grafici. La grande
diffusione dei programmi C.A.D. (notissimo acronimo di Computer Aided Design, disegno assistito
dal computer; quali Autocad 2000, Microstation, Radar CH, ecc.) e dei loro applicativi nonchè
l’affermazione dei programmi di modellazione (Think3, LightWave Modeler, Rhinoceros, 3D
Studio, ecc.) e le attrezzature hardwares sempre più sofisticate, dai PC (Personal Computer) agli
scanners, alle tavolette digitali, ai plotters, hanno indotto gli operatori del settore a rivoluzionare il
proprio modus operandi fino ad abbandonare i metodi di rappresentazione tradizionali.
In una tale esplosione tecnologica non potevano non subire forti influenze i metodi di rilevamento e
le procedure che li caratterizzano, tuttavia è nella acquisizione dell’oggetto da rilevare che si sono
compiuti i maggiori sviluppi, giungendo alla acquisizione diretta dei dati attraverso scanner 3D ed
alla loro capacità di “leggere” l’oggetto e rielaborarlo direttamente, fornendone un modello
numerico. A questo proposito sono state condotte fino ad ora diverse ed eterogenee esperienze di
rilevamento, sia dal Dipartimento di Rappresentazione e Rilievo di Roma sia da altre Università,
che, utilizzando la suddetta metodologia, hanno prodotto interessanti risultati 1.
Per questa nuova metodologia di rilevamento si possono catalogare due tipologie differenti: le
tecniche di misurazione con contatto, e le tecniche di misurazione senza contatto.
Le prime richiedono di toccare la superficie dell’oggetto da ogni lato con lo strumento che realizza
la misurazione, le seconde sono tecniche indirette basate sull’utilizzo di una sorgente di energia,
presente in un certo ambiente o artificialmente proiettata sulla superficie di un oggetto; l’energia di
ritorno viene misurata con camere digitali o speciali sensori. Questa categoria, può essere suddivisa
in tre sottogruppi: quelle che usano ultrasuoni, quelle che usano radiazioni ottiche (ad esempio il
teodolite e il rilievo fotogrammetrico), e quelle che, grazie alla diffusione dei lasers, usano la
proprietà di propagazione di radiazione.
Le tecniche su menzionate possono essere ulteriormente suddivise in Sistemi passivi che
determinano le coordinate dell’oggetto a partire dalle informazioni contenute nelle immagini,
(Fotogrammetria) e Sistemi di visione attiva 3D, che ottengono le coordinate dell’oggetto attraverso
parametri esterni come “angolo di scansione” o “tempo di volo”. Uno dei sistemi di visione attiva
più sofisticati è lo scanner 3D, questo può misurare, in breve tempo, migliaia di dati 3D in forma di
"clouds of points" (nuvole di punti 3D); le immagini generate da questo strumento, a partire
dall'acquisizione di nuvole di punti 3D, alla successiva elaborazione attraverso la formazione di
mesh di triangoli costruiti utilizzando i punti acquisiti come vertici dei triangoli stessi, comprendono
direttamente la misura dei punti 3D.
I vantaggi più immediati offerti da uno scanner 3D possono essere riassunti in una maggiore
velocità di acquisizione e visualizzazione dei dati 3D, in una maggiore accuratezza del prodotto
finale, e nella possibilità di effettuare direttamente la modellazione.
Tale metodologia, ormai da qualche anno sperimentata e ben documentata dalla bibliografia
specializzata, ha spostato in avanti le frontiere del rilevamento, ben consolidate nel tempo, ed ha
aperto la strada a nuove, e fino a qualche tempo fà inimmaginabili, linee di ricerca.
Ma proprio con lo spostamento in avanti di tali frontiere, come storicamente avviene in un momento
di passaggio, sono cominciati a fiorire dibattiti e argomentazioni sulla validità scientifica e
sull’utilizzo esclusivo delle nuove metodologie in relazione al rilevamento ed alla rappresentazione
di tipo classico. Da un lato i tradizionalisti, che ritengono in modo conservatore, il ricorso alle
nuove metodologie pericoloso, in quanto portatore di illusioni riguardo alla soluzione dei problemi
1
insiti nelle operazioni di rilevamento; dall’altro lato gli innovatori ad oltranza che, al contrario,
vedono in queste strumentazioni e metodologie operative la quadratura del cerchio, il punto di
passaggio obbligato al fine di giungere alla determinazione di procedure corrette per un qualsivoglia
rilievo.
Probabilmente l’una e l’altra corrente di pensiero dovrebbe riflettere sulle proprie posizioni: è mia
convinzione infatti che solo attraverso l’utilizzo accurato e mediato delle diverse metodologie
operative si possa ottenere il risultato ottimale, tenendo sempre presente la circostanza, troppo
spesso sottovalutata, che a questo si giunge facendo ricorso ad una sensibilità che il rilevatore, in
quanto architetto, deve acquisire come principale ed imprescindibile qualità. Sensibilità che, del
resto, viene sviluppata ed affinata attraverso la conoscenza, l’applicazione e la sperimentazione di
diverse metodologie, al fine di giungere alla codifica di procedure riutilizzabili in ogni contesto.
Convinto della giustezza della precedente asserzione si è cercato di attuare un’esperienza sincronica
di rilevamento applicando ad uno stesso oggetto architettonico diverse metodologie operative, al
fine di indagare sulle potenzialità offerte da ciascuna di esse.
Si sono attuate al contempo le procedure proprie del rilievo diretto, con conseguente restituzione
grafica tradizionale, restituzione e modellazione in ambiente CAD, nonchè le procedure del rilievo
attraverso acquisizione con scanner laser e successiva modellazione numerica.
L’obiettivo primario della sperimentazione è stato non l’accellerazione dei tempi o dei modi, bensì
il confronto diretto tra le diverse metodologie impiegate e tra i risultati da esse ottenuti sullo stesso
oggetto, nello stesso momento.
L’occasione per tale esperienza è stata il rilevamento dei capitelli in ghisa che ornano la splendida,
quanto diruta, Sala da ballo della Villa Blanc sulla Via Nomentana in Roma 2. Tali capitelli, frutto
di un procedimento di prefabbricazione industriale si prestavano allo scopo prefissato, in quanto
erano di modeste dimensioni, in buono stato di conservazione, e facilmente raggiungibili (grazie
anche alle impalcature poste in opera per i recenti lavori di restauro della Villa stessa) 3.
Rilievo diretto
Presa delle misure e restituzione grafica
Dopo un attento esame degli elementi da rilevare e delle operazioni da effettuare (Progetto di
rilevamento), supportato da numerosi scatti fotografici (Documentazione), si è proceduto
inizialmente alla elaborazione di una serie di eidotipi dei capitelli capaci di supportare le
misurazioni dirette che via via venivano effettuate attraverso semplici strumenti di misura (filo a
piombo, calibro, fettuccia metallica, profilometri). La scelta dei punti da rilevare è stata dettata dalla
morfologia del capitello stesso, attuando una discretizzazione per punti notevoli degli elementi
componenti curvi.
Dopo le operazioni di presa delle misure e trascrizione sugli eidotipi, si è passati alla restituzione
grafica tradizionale, ottenendo così piante, prospetti e sezioni degli elementi rilevati.
Ne è derivata una fresca ed immediata lettura dei caratteri geometrici e delle valenze fitomorfe dei
capitelli.
Restituzione grafica in ambiente C.A.D.
La stessa operazione di restituzione grafica è stata effettuata in ambiente CAD, ripetendo le stesse
operazioni pur integrandole di dati specifici, ottenendo così i files, degli stessi elaborati
bidimensionali, in formato Dwg.
2
Modellazione e Rendering
Le restituzioni grafiche Dwg sono state elaborate, nello stesso ambiente C.A.D., al fine di realizzare
dei modelli tridimensionali dei capitelli facendo ricorso ad operazioni surfaces, solids e mesh; il
risultato è stato un modello 3D wireframe dei capitelli.
Il wireframe prodotto della modellazione in ambiente C.A.D. è stato importato in un programma
applicativo di modellazione (3D Studio) mediante il quale si è realizzato il rendering del modello
3D.
Si è così ottenuta una forma di rappresentazione e di analisi delle caratteristiche dell’oggetto
sicuramente meno “discretizzata”, che ha restituito solidità e continuità al modello stesso.
Rilievo attraverso lo Scanner 3D
Acquisizioni delle “Clouds of points” e delle “Color images”
L'attenzione in questa seconda fase è stata concentrata inizialmente sul rapporto da stabilire tra le
dimensioni dell’oggetto da rilevare e la risoluzione di uscita, dettata, altresì, dalle caratteristiche
dello strumento utilizzato per l’acquisizione: un Non-Contact 3D Digitizer della Minolta Mod.
Vivid 700. Si è deciso di effettuare riprese ad una distanza compresa tra cm 60 e 90, dividendo, così,
il capitello in tre fasce di acquisizioni.
Il Vivid 700 usa il metodo denominato "light-stripe" attraverso il quale emette una striscia
orizzontale luminosa, attraverso una lente cilindrica, verso l'oggetto inquadrato. La luce riflessa
dall'oggetto viene acquisita dal CCD e quindi convertita, attraverso una triangolazione, in
informazioni sulla distanza dell'oggetto stesso. Questa procedura viene ripetuta una seconda volta
con la scansione, sulla superficie dell'oggetto, di una striscia luminosa verticale, utilizzando uno
"Specchio di Galvano". La combinazione delle due scansioni da luogo all'immagine 3D dell'oggetto.
Considerate le caratteristiche dello strumento 4 e le su menzionate dimensioni degli oggetti da
rilevare sono state effettuate quattro acquisizioni per ciascuna delle "superfici di contatto" dei due
blocchi, per un totale di sedici acquisizioni ad una distanza di ca. 60 cm.
Interfacciando lo scanner ad un portatile, attraverso la funzione "One shot" presente nell'Utility
Software VI-S1 5, si è proceduto alla acquisizione ed, immediata, doppia visualizzazione del
modello di restituzione di clouds of point 3D (Fig.3) e della "Color image" delle varie parti di
capitello.
Con tale procedura di acquisizione ogni punto visualizzato risultava geometricamente definito ed
effettivamente misurato; da ciò si può trarre la conclusione che la densità della nuvola di punti
definisce esattamente l’accuratezza del rilievo.
Modellazione e Rendering
Il Software Minolta VI-S1
Abbiamo detto che lo scanner Vivid 700 acquisisce contemporaneamente una "Color image" ed una
"Range image" dell'oggetto; la prima è assimilabile ad una immagine acquisita da una camera
digitale, e contiene i "Color Image Data", ossia i parametri dei colori che compongono l'oggetto; la
seconda contiene i "3D Data" , dunque i dati tridimensionali dell'oggetto acquisito.
Il Software Minolta VI-S1, in dotazione allo scanner, consente la gestione e le operazioni di
modellazione delle tipologie di immagini acquisite, quell'insieme, cioè, di operazioni che viene
definito "Range processing".
Il "Range processing" consiste nella creazione di mesh di triangoli ottenute dalle "clouds of points",
delle quali si conoscono le coordinate x,y,z dei propri punti (le mesh possono essere assimilate a
maglie triangolari costruite su punti noti, cioè ad un insieme di triangoli che a due a due hanno in
3
comune uno spigolo o un vertice) tale processo sfrutta la circostanza che ad ogni punto della range
image può corrispondere un vertice nella maglia triangolare (Fig.7).
Effettuate le acquisizioni delle varie parti dei capitelli si è potuto verificare direttamente in loco la
qualità delle "Color image" e delle "Range image", attraverso la visualizzazione sullo schermo del
portatile, consentendo la eventuale eliminazione e riacquisizione delle immagini risultate non
soddisfacenti od incomplete. Uno dei parametri per tale procedura di verifica consiste nella
visualizzazione automatica di "buchi" nella Range image e conseguente soluzione di continuità
nelle maglie triangolari della mesh da quest'ultima ottenuta.
Il software consente la "ricucitura" di tali buchi attraverso il comando "Fill Holes" che consente la
creazione in automatico di poligoni (polygon data) in quelle aree ove non siano presenti dati, quindi
punti acquisiti.
Il modello numerico
Ottenute le mesh delle varie parti in cui sono stati suddivisi i capitelli, divisione necessaria
considerato il limitato campo ottico dello strumento al fine di una soddisfacente campionatura degli
elementi, occorre effettuarne la riunificazione per generare un unico modello dell'oggetto acquisito.
In sintesi occorre riferire i diversi sistemi cartesiani, ai quali sono riferiti i punti nelle varie
scansioni, ad un unico sistema cartesiano generale: ciò avviene attraverso la "Multiview
registration" (Registrazione).
Il metodo di registrazione utilizzato dal software VI-S1 è ottenuto attraverso i dati geometrici
superficiali forniti dalle immagini multiple acquisite (multiview), le quali devono avere una certa
superficie di sovrapposizione in modo da consentire il riconoscimento dei dati comuni, detti punti
omologhi, da parte del software e quindi la riunificazione.
I punti omologhi vengono individuati dall'operatore, in fase di registrazione, attraverso il cursore del
mouse direttamente sulle Color images visualizzate sullo schermo. La funzione "Image-Overlay"
(Fig.6) consente, visualizzando e sovrapponendo la "Color image" al "Wireframe", un controllo
immediato della corrispondenza tra i punti omologhi da utilizzare nella Registrazione.
Considerata la natura degli elementi in ghisa rilevati, che consentivano diversi elementi di
riconoscibilità, la Registrazione nel nostro caso è stata effettuata a partire da punti notevoli in
precedenza individuati e riportati su specifiche monografie dei capitelli, per poi procedere alla loro
individuazione sulle Color images visualizzate.
L'ultima operazione compiuta, una volta eseguita la Registrazione, è consistita nel "merging",
passaggio fondamentale per "fondere" le Range images, consistente nel creare un modello
informatico dotato di caratteristiche univoche integrando le viste multiple (Fig. 5).
Anche in questo caso tale operazione è stata realizzata dal software, settando alcuni parametri
riguardanti l'accuratezza, quali lo "smoothness" che consente l'ammorbidimento delle spigolosità
proprie delle mesh.
I risultati del rilevamento condotto mediante questa metodologia hanno prodotto un modello
interpretativo confortato da un maggior rigore geometrico e volumetrico, oltre al non trascurabile
risultato di una restituzione in tempo reale.
Il significato ed i risultati dell’esperienza condotta
La sincronia nella conduzione delle diverse operazioni di rilevamento è stata giudicata come
condizione rigorosa dal punto di vista scientifico, in quanto ha consentito di attivare le riprese nello
“stesso momento”, con gli stessi operatori e in condizioni tecnico-pratiche costanti.
E’ stata messa alla prova la medesima “sensibilità” culturale dei tecnici-operatori perchè valutassero
con le loro conoscenze la congruità delle operazioni da compiere.
Non è sembrato altrettanto utile, o rigoroso, confrontare rilievi condotti da ricercatori diversi in
contesti temporali diversi e con “culture” diverse. Seppur convinto che tale metodo (diacronico)
4
permanga come condizione critica essenziale per lo storico, si è inteso indagare sulla efficacia
scientifica dei metodi e sulla eventuale gerarchia da stabilire nella scelta di utilizzo.
Va da sè che le diverse rappresentazioni ottenute possiedono delle specificità che la “strada
maestra” del rilievo ricuce sotto la denominazione di “rilievo integrato”: ossia come colta e
democratica forma di sincretismo conoscitivo.
Si è inteso utilizzare la sincronicità nell’intento di formulare un giudizio di pertinenza e di congruità
tra i risultati ottenuti ed i significati proposti dalle scelte progettuali insite nell’opera indagata.
I capitelli di Villa Blanc non sono stati utilizzati come cavie di laboratorio, ma si è cercato di
leggerli sulla scorta del pensiero progettuale e culturale di Giacomo Boni che ne ha pensato le
valenze, insieme al Morani ed Adolfo De Carolis, interpretando il tema della “natura”.
Sotto questa luce è sembrato di poter ravvisare nella metodologia “diretta” del rilevamento la forma
di restituzione più consona alle qualità espressive e sensibili della proposta progettuale di Boni, ed il
suo modo di intendere il “Disegno” . Ossia una fresca ed onorevole scusa per poter avvicinare
l’artista alla conoscenza ed al rispetto della natura e non un’operazione inversa con la Natura usata
come pretesto per imparare a disegnare 6.
La terza tra le metodologie di rilevamento proposte, quella attraverso lo scanner 3D, in qualche
misura si ricollega ancora a questo intendimento. Essa, infatti, mediante la realizzazione del
modello numerico restituisce in forma pregnante le qualità tridimensionali delle forme naturalistiche
di cui facilita la conoscenza.
L’adozione di quel repertorio naturalistico a fine ‘800 intendeva offrire questa forma di fusione
natura-architettura in tutta la Villa Blanc ed il rilievo così condotto ce lo dimostra.
Note
1 – Cfr. Baculo Adriana, a cura di, Architettura ed informatica, Electa, Napoli, 2000; Docci Mario, Gaiani
Marco, Migliari Riccardo, Una nuova cultura per il rilevamento, in “Disegnare. Idee, immagini”, n. 23,
Dicembre 2001, Gangemi ed., pp. 37 – 46; Migliari Riccardo, Ciammaichella Massimiliano, Curuni
Michele, De Majo Tullia, Paolini Priscilla, Recenti linee di ricerca, in “Disegnare. Idee, immagini”, n. 23,
Dicembre 2001, Gangemi ed., pp. 71 – 84; Migliari Riccardo, a cura di, Frontiere del rilievo. Dalla matita
alle scansioni 3D, in “Strumenti del Dottorato di Ricerca in Rilievo e Rappresentazione dell’Architettura e
dell’Ambiente”, Gangemi ed., Novembre 2002.
2 - Il rilevamento dei capitelli in ghisa di Villa Blanc è stato uno degli argomenti trattati nella Tesi di Laurea
dal titolo “Rilievo ed Analisi della Sala da Ballo e delle Scuderie di Villa Blanc in Roma” discussa
recentemente, presso la Facoltà di Architettura dell’Università “La Sapienza” di Roma, dai Dott. Guglielmo
Bonvissuto e Gianluca Bugnini, Relatore Prof. Arch. Antonino Gurgone, co-relatore Dott. Arch. Carlo
Inglese. I rilievi presentati in questo articolo sono stati effettuati dai Dott. Guglielmo Bonvissuto e Gianluca
Bugnini, sotto l’attenta guida del Prof. Antonino Gurgone, ai quali va un sentito ringraziamento per avermi
consentito di utilizzare tale materiale.
3 - Un ringraziamento particolare va al Prof. Gurgone, da anni impegnato in un appassionato studio della
Villa, che ha acconsentito ed incoraggiato tale studio (per una trattazione degli studi condotti su Villa Blanc
Cfr. Antonino Gurgone – Elio Caione, Sul rapporto Natura-Architettura nel giardino d’inverno di Villa
Blanc, in “Disegnare, Idee, Immagini”, n.7, 1993, Gangemi ed.; Antonino Gurgone – Elio Caione – Marco
Greco – Carlo Inglese, Villa Blanc e il suo degrado. Un laboratorio permanente di studi architettonici, in
“Atti del XVIII Convegno internazionale dei Docenti della Rappresentazione”, Lerici, Settembre 1996;
Idem, Villa Blanc: una storia infinita?, in “Catalogo Mostra: Progettare Roma. la Città del 2000”, Gangemi
ed., 1998); al Prof. Arch. Carlo Carreras che, in qualità di progettista dei lavori di ristrutturazione della
Villa, ha permesso lo svolgimento delle operazioni di rilevamento; un ringraziamento particolare và alla Sig.
ra Nina De Laurentiis per il suo prezioso contributo in veste di “memoria storica” delle vicende legate alla
Villa stessa e straordinaria fonte di dati e notizie.
4 – Lo strumento utilizzato un Non-Contact 3D Digitizer della Minolta Mod. Vivid 700,fa parte della
strumentazione in dotazione al “Laboratorio di Fotogrammetria” del Dipartimento di Rappresentazione e
Rilievo dell’Università degli Studi “La Sapienza” di Roma. Dall’ Instruction Manual, 1999 dello strumento:
Light-Receiving Lens: f= da 9 a 46 mm; Laser Power: λ= 685 nm.; Object Distance Range: da 0.5 a 2.50 m;
5
Field of View: da 70 a 1100 mm; Output Data Points: 3D Data: 200x200; Color Data: 400x400. Cfr.
Minolta Co., Non-Contact 3D Digitizer: Vivid 700/VI-70;.
5 - Minolta, Utilità Software VI-S1, for Windows Ver. 1.30, 1998.
6 – A tal proposito si veda la descrizione di Giacomo Boni che conduce gli studenti a disegnare dal vero
forme naturalistiche in: Eva Tea, Giacomo Boni nella vita del suo tempo, v.2°, Milano Casa ed. Ceschina,
1932.
6