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.

Indice1. IntroduzioneParte 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 3DParte 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

• 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

Capitoli2. Digitazione tridimensionale (3D scanning)3. Ricostruzione tridimensionale 4. Codifica di modelli 3D in scansione o

ricostruiti5. 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 tridimensionaleDifferenti 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

• 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

• 7. Storage and preservation of digital• representations• 8. Publication and access on web• 9. Intellectual Property Rights (IPR)

7. Storage and preservation of digitalrepresentations

• 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

• 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

• 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