Per realizzare il modello di una porzione dell’abitato di Pietrabuona è stato necessa- rio preliminarmente pianificare la scomposizione del modello “a nuvola di punti”, di per sé indifferenziato e privo di una gerarchia fra le parti, al fine di esportare (in formato .PTS) piccole porzioni, corrispondenti alle unità catastali, della nuvola completa da Leica Cyclone verso Inus Technology Rapidform XOR (fig. 3)10.
Ogni meshad alta risoluzione è stata corretta dagli eventuali errori topologici che in larga misura sono stati eliminati grazie a comandi di remeshingautomatico (fig. 4). Tali comandi hanno permesso di ottenere una maglia di triangoli isotropa nella quale la mi- sura media dei bordi dei triangoli del modello sottoposto a remeshing corrisponde al passo medio del campionamento. Nel caso delle facciate delle singole unità catastali si è optato per una dimensione media dei bordi compresa fra i 5 e gli 8 mm in modo da po- ter effettuare valutazioni sulla stratigrafia muraria, così come sulle possibili alterazioni causate da patologie a livello superficiale.
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Fig. 3 - Data l’estrema pesantezza della mole di dati acquisita con la campagna di rilevamento scanner laser si è deciso si suddividere il modello a nuvola di punti in varie “fence” che, esportate separatamente, permettono un maggiore controllo della fase di costruzione delle mesh
Una volta ottenuto il modello ad alta risoluzione della singola facciata si è passati ad una fase di valutazione del dettaglio da conferire alla restituzione attra- verso il modello semplificato; in altre parole si è trattato di stabili- re una soglia dimensionale mini- ma del bordo da costruire attra- verso gli strumenti di adding mo- deling. La valutazione del “bordo più piccolo” è stata eseguita at- traverso lo strumento mesh de- viation presente in Rapidform, che consente di misurare le di- stanze che intercorrono fra due
mesh e di individuare la misura dello scostamento massimo in valore assoluto11(fig. 5). Vista la regolarità geometrica della mag- gioranza delle facciate degli edi- fici presi in esame è stato deciso di eseguire la valutazione dello
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Capitolo III - Il rilievo e la rappresentazione
Fig. 5 - (a) static mesh importata nell’applicativo per la retopology; (b) sovrapposizione fra un piano verticale e la facciata; (c) valutazione della distanza che intercorre fra il piano e la mesh
per comprendere il dettaglio geometrico da conferire al modello semplificato Fig. 4 - Per correggere eventuali errori topologici si ricorre a comandi
di remeshing; tali strumenti vanno impiegati con attenzione in modo da evitare di cancellare informazioni utili per le successive fasi di modellazione e texturing
scostamento fra un piano verticale appartenente all’apparecchio murario e la maglia ad alta densità; il massimo scarto è risultato di ±15 cm, mentre la maggioranza della mura- tura era separata dal piano medio di ±2,5 cm.
Ottenuti questi risultati è stato facile intervenire sulla pianificazione dei successivi passaggi di modellazione e texturing: il bordo minimo da realizzare attraverso retopo- logy12doveva essere nell’ordine di grandezza dei 10-15 cm, mentre il dettaglio geome- trico della superficie muraria è stato demandato alle mappe di normali che hanno fornito alla meshsemplificata un’apparenza pressoché identica rispetto al modello high-poly13 (figg. 6-7-8).
Terminato il modello a dominante quadrata (quad dominant), cioè costituito preva- lentemente da poligoni a quattro lati, è stato possibile valutarne lo scostamento rispetto al modello denso attraverso gli strumenti di mesh deviation. Tale fase ha fornito anche il valore dello scostamento massimo che è era necessario conoscere per la successiva fase di baking (fig. 9).
Conclusa pertanto la modellazione, con la quale si è giunti ad una boundary repre- sentation(una rappresentazione costituita da una maglia chiusa priva di errori topologi- ci), si è passati alla mappatura del modello nel sistema di riferimento (u,v).
In particolare, per lo specifico fine della presente ricerca, che prevede di convogliare modelli 3D e analisi di vario tipo all’interno di un game engine, il ruolo del sistema (u,v) è particolarmente importante, dato che è servito per l’applicazione di textureche non ri- guardano unicamente la simulazione realistica dei manufatti, ma anche i tematismi rela- tivi alle singole unità catastali (fig. 10).
A questo punto si è passati al baking, che ha generato una mappa di normali in gra-
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Fig. 6 - (a) immagine di rendering del modello ad alto dettaglio; (b) immagine di rendering della mesh semplificata attraverso decimazione; (c) immagine di rendering del modello ottenuto con retopology e normal map applicata: il risultato è indistinguibile dal modello di partenza
Capitolo III - Il rilievo e la rappresentazione
Fig. 8 - Passaggi della retopology: (a) costruzione di fasce di poligoni quadrangolari (quad); (b) unione tramite comando bridge (ponte); (c) e (d) selezione dei bordi e bridge fra le varie parti del modello a basso dettaglio Fig. 7 - Passaggi della retopology: (a) maglia strutturata ottenuta tramite tecniche di box modeling; (b) proiezione della mesh strutturata sulla maglia ad alto dettaglio; (c) aggiunta di dettagli tramite comandi di estrusione di tipo bevel (molatura) per eseguire le bucature; (d) eliminazione delle parti da eseguire tramite altri comandi di retopology
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Fig. 10 - (a) la mappatura in (u,v) del modello semplificato; (b) la texture del colore apparente mappata attraverso operazioni di camera resectioning e baking; (c) la mappa di normali; (d) esempio di lettura stratigrafica mappata sulla base dello stesso sistema di proiezione delle texture
Fig. 9 - (a) il modello di partenza; (b) il modello ottenuto per retopology; (c) valutazione della deviazione fra i due modelli: il valore della massima misura di scostamento deve rientrare nel range stabilito a priori dall’operatore e verrà impiegato come distanza di baking
do di trasferire il dettaglio del modello high-polydi partenza alla sua versione semplifi- cata costituita da poche migliaia di poligoni. Per eseguire il bakingè stato necessario generare una texturevuota (blank) che il programma Luxology Modo ha calcolato sulla base del riferimento (u,v) e che è stato impostato con una risoluzione in pixeladeguata a ripristinare il dettaglio geometrico eliminato. Prima di avviare il calcolo, il programma ha chiesto la distanza massima che intercorre fra il modello a basso dettaglio e quello ad alto, ed è stato inserito il valore massimo di scostamento individuato attraverso il co- mando mesh deviation.
La texturedel colore apparente è stata applicata nel medesimo riferimento (u,v) della mappa di normali, ma per farlo è stato necessario eseguire il camera resectioning per ciascun fotogramma che è stato scattato al fine di mappare il modello digitale 3D.
Sono stati pertanto individuati i punti omologhi fra la maglia ad alta risoluzione ed i fotogrammi, marcando in contemporanea tali punti sul modello high-polynel program- ma Inus Technology Rapidform (add reference point) e sulla bitmap corrispondente. I punti omologhi sono stati poi esportati in formato .DXF verso EOS Systems Photomodeler che ha permesso di calcolare il vettore che descrive l’orientamento interno ed esterno della fotocamera. Grazie al formato di interscambio .FBX sono state esportate le fotocamere verso Luxology Modo al fine di utilizzarle quali proiettori per le singole im- magini (corrette cromaticamente e geometricamente da distorsioni radiali e tangenzia- li)14. Una volta proiettate sul modello sono state trasformate nel sistema di riferimento (u,v) grazie ad un bakingche in questo caso riguarda un unico modello (bake to render outputs) e che segue procedure leggermente diverse rispetto al calcolo delle normali.