La definizione e restituzione del colore dei portici, così come dei paramenti murari e dei manufatti dell’architettura storica e monumentale, rappresenta un’operazione difficile per vari motivi, sia generali legati ad aspetti soggettivi della percezione visiva e delle caratteristiche oggettive della sorgente di illuminazione e della modalità di osservazione, sia particolari inerenti la conformazione geometrica del portico. I valori di colore di un’immagine infatti sono il risultato dell’interazione dell’illuminazione incidente, della geometria dell’oggetto, della riflettanza dell’oggetto e della funzione di trasferimento della macchina fotografica. Quando l’illuminazione è nota con certezza, i parametri di riflettanza della superficie possono essere stimati servendosi dei valori dell’immagine. Viceversa questa stima è assai complessa per il caso dei portici che sono in un ambiente esterno, in cui le caratteristiche della luce naturale sono difficilmente individuabili essendo estremamente complesse e mutevoli. Essi sono poi caratterizzati da elementi appartenenti a piani diversi, superfici curve che riflettono la luce in modi variegati, una vasta gamma di materiali caratterizzati da diversi valori di riflessione della luce. Infine la sequenza dei sistemi a volta (in genere a crociera) genera forti contrasti tra le parti sottostanti (cioè, tutti gli spazi sotto le volte) e quelle esterne (cioè i fronti degli edifici) rendendo praticamente impossibile avere superfici tutte esposte allo stesso modo sia fra loro che entro la singola immagine. Queste difficoltà aumentano quando il problema della definizione e della riproduzione cromatica e tonale è affrontata nel contesto della costruzione e visualizzazione di modelli 3D reality-based. Infatti, ben oltre la semplice definizione e riproduzione statica di un colore su uno schermo, la generazione di una visualizzazione fotorealistica di un modello 3D richiede che non vi sia alcuna differenza tra una vista renderizzata e una fotografia scattata dallo stesso punto di vista: il problema di definizione cromatica e tonale diventa quello della completa definizione delle proprietà dei materiali. Il problema è particolarmente rilevante nel caso delle tecniche SFM, che integrano acquisizione di forma e colore in una soluzione unica. Per ovviare a questi problemi è stato sviluppato un workflow completo, descritto nel capitolo, per l’acquisizione, gestione, rendering, visualizzazione e controllo di fedeltà del colore dei modelli 3D dei portici, con l’obiettivo che l’immagine renderizzata consenta di prevedere con accuratezza come un portico appaia. Questo tipo di creazione di immagini di sintesi è chiamato oggi ‘Predictive Rendering’, ed è considerato un’estensione della fotografia. Essa consiste nella generazione di immagini di sintesi digitali corrette sia percettivamente sia fisicamente. In sostanza consiste in una trasposizione fedele tramite una processo che copre tre aree principali: (1) goniometrica (validazione delle proprietà della superficie), (2) radiometrica (accurata simulazione del trasporto della luce) e (3) percettiva (immagine finale corretta per l’occhio umano). Per la documentazione dell’architettura storica questo framework fornisce una soluzione soddisfacente capace di generare ottimi risultati, permettendo di trasporli in forma digitale, in quanto trascrizione, copia dotata di tutti gli attributi intrinseci anziché semplice interpretazione o simbolizzazione dell’oggetto rappresentato. Questo permette dare soluzione al problema concettualmente semplice, ma generalmente irrisolto, della replica di un oggetto reale. Rispetto alle tecniche comunemente utilizzate, il nostro flusso di lavoro assicura calibrazione del colore della fotocamera e di gestione utilizzando un numero limitato di foto ben calibrati. Evita imprecisione e molteplici fasi di lavorazione che coprono completamente la rete e utilizzata per texture mapping, e permette una percettivamente corretta visualizzazione su un monitor consumer. Per affrontare il tema si è sfruttata l’ipotesi, certamente vera nel nostro caso, che le superfici da rilevare abbiano riflessione completamente diffuse per cui la riflettanza può essere simulata efficacemente da una mappa RGB a colori, applicata come texture map attraverso la proiezione del colore a partire da un numero contenuto di foto radiometricamente ben calibrate e registrate alla geometria durante la fase di ricostruzione della forma. Fanno eccezione, a questa ipotesi di lavoro, solo i pavimenti alla palladiana lucidati recentemente, per i quali è stata studiata una soluzione ‘ad hoc’.
Ricerche tecnologiche ed elementi per un rilievo del colore
GAIANI, MARCO;BALLABENI, ANDREA;BALLABENI, MASSIMO;
2015
Abstract
La definizione e restituzione del colore dei portici, così come dei paramenti murari e dei manufatti dell’architettura storica e monumentale, rappresenta un’operazione difficile per vari motivi, sia generali legati ad aspetti soggettivi della percezione visiva e delle caratteristiche oggettive della sorgente di illuminazione e della modalità di osservazione, sia particolari inerenti la conformazione geometrica del portico. I valori di colore di un’immagine infatti sono il risultato dell’interazione dell’illuminazione incidente, della geometria dell’oggetto, della riflettanza dell’oggetto e della funzione di trasferimento della macchina fotografica. Quando l’illuminazione è nota con certezza, i parametri di riflettanza della superficie possono essere stimati servendosi dei valori dell’immagine. Viceversa questa stima è assai complessa per il caso dei portici che sono in un ambiente esterno, in cui le caratteristiche della luce naturale sono difficilmente individuabili essendo estremamente complesse e mutevoli. Essi sono poi caratterizzati da elementi appartenenti a piani diversi, superfici curve che riflettono la luce in modi variegati, una vasta gamma di materiali caratterizzati da diversi valori di riflessione della luce. Infine la sequenza dei sistemi a volta (in genere a crociera) genera forti contrasti tra le parti sottostanti (cioè, tutti gli spazi sotto le volte) e quelle esterne (cioè i fronti degli edifici) rendendo praticamente impossibile avere superfici tutte esposte allo stesso modo sia fra loro che entro la singola immagine. Queste difficoltà aumentano quando il problema della definizione e della riproduzione cromatica e tonale è affrontata nel contesto della costruzione e visualizzazione di modelli 3D reality-based. Infatti, ben oltre la semplice definizione e riproduzione statica di un colore su uno schermo, la generazione di una visualizzazione fotorealistica di un modello 3D richiede che non vi sia alcuna differenza tra una vista renderizzata e una fotografia scattata dallo stesso punto di vista: il problema di definizione cromatica e tonale diventa quello della completa definizione delle proprietà dei materiali. Il problema è particolarmente rilevante nel caso delle tecniche SFM, che integrano acquisizione di forma e colore in una soluzione unica. Per ovviare a questi problemi è stato sviluppato un workflow completo, descritto nel capitolo, per l’acquisizione, gestione, rendering, visualizzazione e controllo di fedeltà del colore dei modelli 3D dei portici, con l’obiettivo che l’immagine renderizzata consenta di prevedere con accuratezza come un portico appaia. Questo tipo di creazione di immagini di sintesi è chiamato oggi ‘Predictive Rendering’, ed è considerato un’estensione della fotografia. Essa consiste nella generazione di immagini di sintesi digitali corrette sia percettivamente sia fisicamente. In sostanza consiste in una trasposizione fedele tramite una processo che copre tre aree principali: (1) goniometrica (validazione delle proprietà della superficie), (2) radiometrica (accurata simulazione del trasporto della luce) e (3) percettiva (immagine finale corretta per l’occhio umano). Per la documentazione dell’architettura storica questo framework fornisce una soluzione soddisfacente capace di generare ottimi risultati, permettendo di trasporli in forma digitale, in quanto trascrizione, copia dotata di tutti gli attributi intrinseci anziché semplice interpretazione o simbolizzazione dell’oggetto rappresentato. Questo permette dare soluzione al problema concettualmente semplice, ma generalmente irrisolto, della replica di un oggetto reale. Rispetto alle tecniche comunemente utilizzate, il nostro flusso di lavoro assicura calibrazione del colore della fotocamera e di gestione utilizzando un numero limitato di foto ben calibrati. Evita imprecisione e molteplici fasi di lavorazione che coprono completamente la rete e utilizzata per texture mapping, e permette una percettivamente corretta visualizzazione su un monitor consumer. Per affrontare il tema si è sfruttata l’ipotesi, certamente vera nel nostro caso, che le superfici da rilevare abbiano riflessione completamente diffuse per cui la riflettanza può essere simulata efficacemente da una mappa RGB a colori, applicata come texture map attraverso la proiezione del colore a partire da un numero contenuto di foto radiometricamente ben calibrate e registrate alla geometria durante la fase di ricostruzione della forma. Fanno eccezione, a questa ipotesi di lavoro, solo i pavimenti alla palladiana lucidati recentemente, per i quali è stata studiata una soluzione ‘ad hoc’.I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
