3 D e Realt Virtuale Standard e metodi

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 3 D 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 (3 D scanning) • 3. Ricostruzione tridimensionale • 4. Codifica di modelli 3 D in scansione o ricostruiti • 5. Creazione di metadati • 6. Linee guida per l’acquisizione 3 D 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 3 D • 11. Usi di modelli digitali 3 D in applicazioni CH

1. Introduzione • 1. 1 Ragioni per gestire un’evoluzione in alta tecnologia • 1. 2 Contenuto digitale 3 D: un solo nome per diverse metodologie di raccolta dei dati • 1. 3 Uso di mezzi 3 D • 1. 4 Sfide da affrontare

1. 1 Ragioni per gestire un’evoluzione in alta tecnologia • • Progresso degli strumenti digitali grafici 3 D: nuovi strumenti HW/SW per raccogliere rappresentazioni 3 D di oggetti reali e per la ricostruzione di scenari 3 D; dispositivi HW per la visualizzazione 3 D 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 3 D (Acrobat)

1. 2 Contenuti digitali 3 D: un singolo nome per diverse metodologie di raccolta dei dati Due differenti approcci all’acquisizione di modelli digitali 3 D: • Digitalizzazione semi-automatica, o scansione 3 D, di oggetti reali (a piccola, media e larga scala) • Modellazione manuale di rappresentazioni digitali 3 D 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 3 D Introduzione molto breve ai molti usi dei dati 3 D nelle applicazioni relative al Patrimonio Culturale, sia attuali che previsti (descritta in dettaglio nella sezione 11. usi dei modelli digitali 3 D nelle applicazioni al patrimonio culturale)

1. 4 Sfide da affrontare • Sfide da affrontare per i dati 3 D nel quadro dei sistemi e delle applicazioni multimediali: accessibilità, interoperabilità, collegamento ai metadati, conservazione ….

Parte prima: Creazione di dati digitali Capitoli 2. Digitazione tridimensionale (3 D scanning) 3. Ricostruzione tridimensionale 4. Codifica di modelli 3 D in scansione o ricostruiti 5. Creazione di metadati 6. Linee guida per l’acquisizione 3 D

2. Digitazione tridimensionale 2. 1 Tecnologie HW and SW per scansioni 3 D (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 3 D scansionati con alta densità – Semplificazione dei dati

2. 1 Tecnologie HW and SW per scansioni 3 D Caratterizzazione delle diverse metodologie di scansione 3 D: • 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 3 D • Metodologie per mappare dati colore 3 d verso una superfice/forma 3 D

2. 4 Acquisizione dati 3 D scansionati / alta densità Semplificazione dei dati

3. Ricostruzione tridimensionale Differenti tecnologie sono disponibili per ricostruzioni in modellazione sia relative a ricostruzioni digitali 3 D 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 3 D 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 3 D: • sistemi commerciali di modellazione (Maya, Autodesk 3 D studio, etc. ); • sistemi di modellazione basati su immagine (Real. Viz Image. Modeler)

4. Codifica di modelli 3 D 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 3 D (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 3 D digitato ai metadati • Opportunità di metadati per oggetti 3 D, 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 3 D (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 3 D multimediali • Necessità di rendere chiara la distinzione tra dati originali e prodotti per l’utente

6. Linee guida per l’acquisizione 3 D • 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 3 D e soluzioni consolidate (fotografia per mezzi 2 D, fotogrammetria per un mezzo digitale 3 D, modellazione/calco per una copia reale 3 D) • Come modellare repliche digitali 3 D: modelllazione o scansione 8 descrizione 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 3 D 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 (3 D 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 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 3 D 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 3 D objects and scenes • usability • security • authenticity 8. 2 Access to 3 D 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 3 D models acquisition campaigns • 11. Uses of digital 3 D models in CH applications

10. A few examples of digital 3 D 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 (C 2 MRF, Musee de Louvre, Paris, France) Architectures - Scanned: • Parthenon Project (UCSC, USA) • Pisa Dome (ISTI-CNR, SBAAAS, Uni. Ferrara, Uni. Fi) • Carved facade of the Ripoll Monastery, (Spain) • chiostro dell’abbazia di Saint-Guilhem-le-Desert, France Architectures - Modeled: • S. Peters, Rome (Info. Byte) • Temple C, Selinunte (IBAM-CNR) • MAP –Modèles et simulations por l’Architecture, France (www. map. archi. fr/3 D-monuments)

11. Uses of digital 3 D 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