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DEI s.r.l. TIPOGRAFIA DEL GENIO CIVILE Roma, via Nomentana, 16 - 00161 Roma Tel. 06.4416371 (r.a.) - Fax 06.4403307 Email dei@build.it
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ISBN 978 88496194 1 6
A cura di Tommaso Empler, Fabio Quici Graziano Mario Valenti
3D MODELING & BIM
Nuove Frontiere
I
l volume raccoglie i contributi, dei relatori e degli studiosi, pervenuti in occasione del Workshop 3DModeling&BIM. Nuove Frontiere, che si è svolto a Roma, Facoltà di Architet-tura - Sapienza Università di Roma, il 18 e 19 Aprile 2018. La valutazione dei contributi pubblicati è avvenuta con la mo-dalità del double blind review.This book collects contributions, of speakers and scholars, re-ceived during the Workshop 3Dmodeling & BIM. New Frontiers, which took place in Rome, Faculty of Architecture - Sapienza University of Rome, on the 18th and 19th of April 2018. Contributions are printed under double blind review mode.
Organizing Commitee Director
• Tommaso Empler
Scientific Coordinator 3D Modeling • Fabio Quici
Scientific Coordinator BIM • Francesco Ruperto
Scientific Coordinator HBIM, Data and Semantics • Graziano Mario Valenti
Coordinator • Ivan Paduano • Massimo Babudri General Coordinator • Alexandra Fusinetti
•
Leonardo Baglioni•
Carlo Bianchini•
Michele Calvano•
Andrea Casale•
Emanuela Chiavoni•
Carlo Inglese•
Elena Ippoliti•
Alfonso Ippolito•
Leonardo Paris•
Marta SalvatoreScientific Commitee
•
Carlo Bianchini, Sapienza Università di Roma (Italy)•
Fabio Bianconi, Università di Perugia (Italy)•
Cecilia Maria Bolognesi, Politecnico di Milano (Italy)•
Stefano Brusaporci, Università dell’Aquila (Italy)•
Michele Calvano, Sapienza Università di Roma (Italy)•
Roberto de Rubertis, XY Digitale (Italy)•
Tommaso Empler, Sapienza Università di Roma (Italy)•
Marco Filippucci, Università di Perugia (Italy)•
Donatella Fiorani, Sapienza Università di Roma (Italy)•
Elena Gigliarelli, itabc-CNR (Italy)•
Laura Inzerillo, Università di Palermo (Italy)•
Elena Ippoliti, Sapienza Università di Roma (Italy)•
Massimiliano Lo Turco, Politecnico di Torino (Italy)•
Giovanna Massari, Università di Trento (Italy)•
Anna Osello, Politecnico di Torino (Italy)•
Ivan Paduano, Sapienza Università di Roma (Italy)•
Leonardo Paris, Sapienza Università di Roma (Italy)•
Sandro Parrinello, Università di Pavia (Italy)•
Fabio Quici, Sapienza Università di Roma (Italy)•
Alberto Raimondi, Università Roma Tre (Italy)•
Manuel Ròdenas, UPCT Universidad Politécnica de Cartagena (Spain)•
Michela Rossi, Politecnico di Milano (Italy)•
Francesco Ruperto, Sapienza Università di Roma (Italy)•
Livio Sacchi, Università degli Studi “G. d’Annunzio” di Chieti – Pescara (Italy)•
Mario Sacco, BIM Expert (Italy)•
Cettina Santagati, Università di Catania (Italy)•
Alberto Sdegno, Università di Trieste (Italy)•
Graziano Mario Valenti, Sapienza Università di Roma (Italy)•
Valeria Zacchei, PhD BIM Expert (Italy)Graphic Design Layout
•
Atelier Crilo, Cristian Farinella, Lorena Greco Impaginazione•
Axf Grafica & Comunicazione, Alexandra Fusinetti, Francesca Fusinetti•
Lucrezia Dotti, Sapienza Università di Roma (Italy)•
Eleonora Fiorenza, Sapienza Università di Roma (Italy)•
Giulia Neroni, Sapienza Università di Roma (Italy)•
Sara Pignatone, Sapienza Università di Roma (Italy)•
Tullio Persiani, Sapienza Università di Roma (Italy)Indice
Summary
NUOVE FRONTIERE
Nuove frontiere per la modellazione 3D e il BIM
—
New frontiers for 3D modeling and BIM
Tommaso Empler
Uso produttivo e riproduttivo del 3D modeling
—
The productive and reproductive use of 3D modelling
Fabio Quici
Osservando la ricerca sul
3D Modeling & BIM
—
Observing the research on 3D Modeling & BIM
Graziano Mario Valenti
SESSIONE 3D MODELING & BIM
Tra didattica e ricerca: i sistemi H-BIM per la
documentazione del patrimonio architettonico
—
Teaching and research: H-BIM systems for documenting architectural heritage
Prefazione
Anna Maria Giovenale
Presentazione
Carlo Bianchini24
20
16
36
42
Esperienze di utilizzo del BIM in Agenzia del
Demanio
—
The usage of BIM within the Agenzia del Demanio – Key studies
Rosario Manzo, Viola Albino
SESSIONE BIM PER L’INDUSTRIA DELLE COSTRUZIONI
Prove tecniche di interoperabilità: dalla teoria alla
pratica
—
Test for interoperability: from theory to practice
Giovanna Acampa • Mariolina Grasso • Claudia Mariaserena Parisi •
Angelo Pirrera
Creating Value Hub
—
Cristina Greco
Immersive BIM: l’approccio integrato BIM to VR
nelle ipotesi progettuali per il campus di Pentima.
—
Immersive BIM: an integrated BIM to VR workflow for the pentima university campus design
Fabio Bianconi • Marco Filippucci • Gian Maria Angelini
Gestire la complessità alla piccola scala con il BIM
—
Managing complexity on small scale projects with BIM
Alberto Raimondi
Nuova sede centrale UMC a Riyadh in Arabia
Saudita
—
New UMC headquarters in Riyadh, Saudi Arabia
Massimiliano Benga • Maria Antonia Russo
60
68
82
96
108
120
Dai dati geospaziali alla modellazione informativa
—
From geospatial data to information modeling
Apple Developer Academy tra Progettazione
Algoritmica e Construction Management – Main
Classroom, concezione e realizzazione
—
Apple Developer Academy between Algorithmic Design and Construction Management - Main Classroom, from concept to realization
Luciano Ambrosini
SESSIONE BIM PER LA VALORIZZAZIONE E GESTIONE DEL PATRIMONIO ESISTENTE
Rappresentare in 3D: il rilievo per un modello
HBIM
—
3D representation: a survey for HBIM model
Cecilia Maria Bolognesi
Sistemi voltati nei processi cloud to BIM
—
Vaulted systems in cloud to BIM procedures
Antonella di Luggo • Simona Scandurra • Stefania Monaco
Il BIM come strumento di controllo: Recupero delle
aree di stazionamento bus e dei locali passeggeri nei
nodi di scambio COTRAL di Ponte Mammolo a Roma
—
BIM as a control tool: Recovery of bus parking areas and passenger spaces in the COTRAL exchange nodes of Ponte Mammolo in Rome
Maria Grazia Cianci• Daniele Calisi • Matteo Molinari
166
148
134
182
198
Progettare con qualità in BIM
—
Quality Design in BIM
Matteo Sarrocco• Antonio Vellucci • Andrea Reina Rojas
contributo alla trasparenza dei processi di
Heritage-BIM
—
The definition of the Level of Reliability: a contribution to the transparency of Heritage-BIM processes
Carlo Bianchini • Saverio Nicastro
Dal rilievo fotogrammetrico al BIM: prospettive
didattiche per la gestione e la conoscenza del
costruito storico
—
From photogrammetric survey to BIM: didactic
perspectives for the management and the knowledge of historical buildings.
Elena Carta • Maurizio Minchilli • Loredana F. Tedeschi
Sistemi parametrico/adattivi per l’edilizia storica.
Alcuni casi esemplari di sistemi voltati
—
Parametric/Adaptive Systems for the Heritage buildings. Some cases of vaulted systems
Massimiliano Lo Turco • Andrea Tonin
La fotogrammetria aerea da UAV: un modo veloce e
accessibile per archiviare il patrimonio storico
—UAV’s employment photogrammetry: a fast and affordable way to archive historycal heritage
Maurizio Minchilli • Antonio Anelli
Decostruzione Urbana – Dal GIS al BIM
—
Urban Deconstruction – From GIS to BIM
Michele Calvano • Mario Sacco
216
228
246
262
278
292
Building Information Modelling per la gestione e
manutenzione di “L’Aquila - Smart Tunnel”
—Building Information Modelling for management and maintenace of “L’Aquila - Smart Tunnel”
Stefano Brusaporci • Pamela Maiezza • Alessandra Tata
Computational design nel processo HBIM
—
Computational design in the HBIM process
Fabrizio Sampietro • Maria Lucia Masciopinto Ivan Walter Junior Cincotta • Giacomo Bergonzoni SESSIONE 3D MODELING
Rappresentare la percezione: ricostruzione
d’ambiente e algoritmi per la valutazione dell’impatto
delle forme nel paesaggio
—
Representing perception: reconstruction of the environment and algorithms for evaluating the commitment of shapes in the landscape
Fabio Bianconi• Marco Filippucci • Marco Seccaroni
Rappresentazione parametrica per la valutazione
strutturale delle facciate in vetro
—
Parametric representation for valutation of structural glass facade
David Ranieri
Dalla stampa 3D agli oggetti 4D . La prototipazione
rapida per i beni culturali
—
From 3D printing to 4D objects.Rapid prototyping for cultural heritage Adriana Caldarone
306
318
336
350
366
Circo Massenzio: beni culturali, modellazione 3D e
ambienti virtuali
—
Circo Massenzio: cultural heritage, 3D modeling and virtual environment
Andrea Rastelli
Strategie per la rappresentazione del verde nelle
immagini e animazioni realizzate in computer
—
Strategies for the representation of vegetation in images and animations created
in computer graphics
Cristian Farinella • Lorena Greco
L’artigianato tradizionale dei nativi americani
procedure di rilievo e documentazione per la
creazione di sistemi informativi 3D
—
The traditional crafts of the native americans procedures of survey and documentation for the creation of informative systems 3D
Sandro Parrinello • Anna Dell’Amico
SPACE: Aggiornamento sulle modalità digitali per
fare e comunicare il progetto d’architettura
—
SPACE: An update to virtually design and communicate your projects
Stefano Grisoglio • Massimiliano Lo Turco
Sperimentazione di tecnologie low cost 3D per la
divulgazione delle collezioni museali
—
Experimentation of low cost 3D technologies for the dissemination of museum collections
Cettina Santagati • Massimiliano Lo Turco Maurizio Marco Bocconcino • Vincenzo Donato • Mariateresa Galizia • Damiano Aiello •
Raissa Garozzo • Federico Mario La Russa
404
384
418
434
Realtà Aumentata: Il progetto GOOGLE
Tango per la rappresentazione del modello 3D
dell’architettura nello spazio reale
—
Augmented Reality with Google Project Tango for the
representation of 3D digital architectural models in real space
Giovanni Mongiello • Cesare Verdoscia Riccardo Tavolare • Angiulli Maria Teresa
Il combine modeling come strumento di lettura
temporale dei beni culturali
—
Combine modeling as an instrument for temporal reading of cultural goods
Gianfranco Di Miceli • Ginevra Lo Sciuto Egidio Di Maggio
LE AZIENDE INFORMANO
La camera di Ames fra modellazione generativa e
industria 4.0
—
Ames Chamber between generative modeling and industry 4.0
Abitare + | Fabio Bianconi • Marco Filippucci • Daniele Sani
HBIM per il progetto di restauro delle pescherie di
Giulio Romano a Mantova
—
HBIM for the restoration project of the pescherie by Giulio Romano in Mantua
BIMReL: il portale per la gestione della BIM
library di Regione Lombardia
—
One Team srl | Riccardo Perego
478
466
498
502
Construction Planning and Execution
with STR Vision CPM
—
STR Teamsystem
Vectorworks + Marionette: pensare
parametricamente il progetto
—
Vectorworks + Marionette: thinking a project parametrically
Vectorworks | VideoCOM SRL • Pier Luigi Antonini
538
Sandro Parrinello Anna Dell’Amico
sandro.parrinello@unipv.it AUTHORS
L’artigianato tradizionale dei nativi
americani procedure di rilievo e
documentazione per la creazione di
sistemi informativi 3D
americans procedures of survey and
documentation for the creation of
informative systems 3D
Università degli studi di Pavia Università degli studi di Firenze
KEYWORDS
Laser scanner a luce strutturata;
Modelli 3D Reality Based; Modelli
Informativi; Artigianato dei Nativi
Americani.
Structured light laser scanner; 3D
Reality Based Models; Information
Models; Native American
craftworks.
ABSTRACT
Obiettivo della ricerca la creazione
di modelli tridimensionali da inserire
all’interno di banche dati informative
per costituire reti e connessioni
virtua-li sull’artigianato dei nativi americani.
Vengono qui comparate metodologie di
acquisizione e post produzione dati per
lo sviluppo di modelli informativi su
ele-menti complessi.
The aim of the research is the creation of
three-dimensional models to be inserted into
informative databases to establish networks
and virtual connections on Native American
craftworks. In this paper we compare data
acquisition and post-production
methodolo-gies for the development of information
mo-dels on complex elements.
Introduzione
I
l progetto di ricerca qui presentato, che mira alla digi-talizzazione di manufatti artigianali dei Nativi Americani delle pianure, costituisce un tentativo di affinare tecniche di ripresa e di produzione di modelli tridimensionali funzionali all’implementazione di sistemi informativi complessi.Il modello virtuale, risultato di un processo critico e interpre-tativo sul manufatto, può rappresentare un’opportunità per la conservazione dell’immagine storica dell’oggetto, veicolando informazioni qualitative di una specifica identità storica e cul-turale, verso reti e piattaforme digitali oggi in grande sviluppo.
Nel caso specifico questi modelli esplicitano la tradizione costruttiva e decorativa dei nativi americani, nel riprodurre fe-delmente non solo l’immagine dei manufatti, ma ricostruendone con affidabilità i sistemi di lavorazione in ambiente virtuale.
Il decoro è costituito da piume, perline di vetro, pelli, tendini, aghi di porcospino, sonagli, legni intagliati e pietre scolpite, un insieme ben articolato di materiali che danno vita a strumen-ti, abistrumen-ti, paramenti e arredi finemente lavorati con una notevole ricchezza cromatica oltre che una elevata complicazione mor-fologica. In questo senso la scelta di tale campionario di esem-plari unici va incontro alla definizione di protocolli metodologici che possono poi fornire linee guida facilmente applicabili su casi studio di più semplice configurazione spaziale. Idea portante è che tali modelli possano rispondere contestualmente a diverse esigenze descrittive e comunicative, partendo però da una base comune di rilievo condotto con tecnologie digitali.
La riproduzione virtuale dell’oggetto, se integrata di conte-nuti specifici, può contribuire ad arricchire un’esperienza muse-ale, implementando contenuti con sistemi interattivi che met-tono in relazione banche dati digitali, fruibili anche a distanza, oppure attivando strutture predisposte per sistemi AR o VR.[1] La documentazione virtuale dell’oggetto permette di contestua-lizzare e discretizzare le informazioni relative ai singoli oggetti in ambito spaziale e temporale, consentendo una lettura diacroni-ca della storia e conferendo al reperto una nuova memoria, una memoria “Virtuale”1. Il virtuale consente di esplicitare condizioni
semplificate del reale per comprenderne al meglio alcuni aspetti specifici.[2] Il virtuale duplica e concretizza, nella sua veste im-materiale, la complessità, permettendo di simulare con maggior
Introduction
The research project presented here, which aims at the digitization of craftwor-ks manufactured by the Native Ameri-the survey techniques and Ameri-the production of three-dimensional models functional to the implementation of complex infor-mation systems.
The virtual model is the result of a critical and interpretative process on the artefact. It can represent an opportunity for preserving the historical image of the object, conveying qualitative information -tity towards today’s growing networks and digital platforms.
tradition of natives American, in accura-tely reproducing not only the image of the artifacts, but reliably reconstructing in a virtual environment the processing systems.
The decoration is a well-articulated set of materials such as feathers, glass beads, leathers, tendons, porcupine ne-edles, rattles, carved wood and carved stones, that give life to instruments, crafted with considerable wealth chro-matic as well as a high morphological complication. The choice of this sample of methodological protocols that can provi-de guiprovi-delines that are easily applicable to
-tion. The main idea is that these models, starting from a common base of survey conducted with digital technologies, can respond at the same time to different de-scriptive and communicative needs.
The virtual reproduction of the histori -tents, can contribute to enriching a mu-seum experience, implementing content with interactive systems that link digital databases, usable even remotely, or by activating structures prepared for AR or
contezza aspetti contingenti del reale, e questa è la ragione per cui si parla di realtà amplificata. Come afferma Philippe Queau,
il virtuale è una neo-realtà fatta di astrazione e modelli mate-matici nella quale avviene un isolamento del tempo che perde linearità e spessore.[3]
Il vantaggio dell’ambiente virtuale sta nell’azzerare barriere e distanze, nel poter avvicinare oggetti e luoghi che nel reale sono distanti e difficilmente accessibili. Un’eterotopia del tem-po2 , dove il tempo rimane sospeso accumulandosi all’infinito.
[4] A differenza dell’oggetto virtuale il reperto reale è soggetto al deterioramento per usura ed invecchiamento del materiale, per questo necessita di interventi mirati alla conservazione e alla preservazione della memoria storica, descrivendo le funzio-ni, le forme, le geometrie e le tecniche e modalità costruttive ad esso intimamente connesse.
La digitalizzazione del patrimonio dei nativi americani
co-The virtual documentation of the object allows to contextualise and discre-tize the information related to the indivi-dual objects in space and time, allowing a diachronic reading of the history and memory1.
conditions of reality in order to understand -tual duplicates and concretizes the com-plexity, in its immaterial appearance, it allowing to simulate with greater certain-ty contingent aspects of realicertain-ty, and this reality. As Philippe Queau asserts, virtual is a neo-reality made of abstraction and mathematical models in which in which an isolation of the time that loses linearity and thickness happens.[3] The advanta-ge of the virtual environment consists of reseting barriers and distances, in being able to bring objects and places, that are reality. An heterotopia of time2 , where
the time remains suspended
accumula-1 Virtual Memory, the virtual word as Lévy states in his essay “The virtual” comes from the me-dieval Latin virtualis deriving in turn from the term virtus, that means strength, power. The virtual in classical philosophy is embodied in what exists in power and not in action, it is the simulation of a rea-lity that is potential but not real. Virtualization can be the object from the physical place.
and forms that qualify a singular surface that com-plicates the shape of space, in the virtual data are
Fig. 1 Alcuni dei manufatti artigia-nali aartigia-nalizzati in ordine: un’ac-conciatura da guerra, un paio di mocassini Lakota e un sonaglio per i rituali.
Fig. 1 Some of the analyzed craftworks in order: a war bonnet, a pair of Lakota moccasins and a rituals rattle for raw leather.
stituisce un espediente per condurre una riflessione sulle op-portunità che il digitale offre alla documentazione di collezioni a vantaggio dello sviluppo di supporti narrativi per il popolamento di banche dati utili alla creazione di musei virtuali.
Se nel ‘900 il concetto di museo cambia volto e si rinnova3
da luogo polveroso per l’accumulo di oggetti chiusi all’interno di teche di vetro diventando esso stesso un esercizio del comporre un’opera d’arte contenitore di arte, ora il museo tende a smate-rializzarsi ad ampliare i suoi spazi a nuove realtà, realtà digitali, attraverso la creazione di infiniti spazi fatti di collegamenti e per-corsi fruibili dalla rete globale del network.[5]
Il museo si rinnova con l’introduzione di installazioni multi-mediali, video, audio e supporti tridimensionali che permettono all’utente di interagire con l’opera d’arte scegliendo tra diversi ap-profondimenti tematici per poter personalizzare la propria espe-rienza museale. I modelli elaborati dall’analisi di reperti storici possono diventare parte di scenografie, di ricostruzioni storiche all’interno di videogame, documentari, film e applicazioni multi-mediali, possono essere riprodotti attraverso processi di stampa tridimensionale, incrementando attraverso la loro duplicazione, reale e digitale, la notorietà specifica e la diffusione della cultura.
-ting itself to the endless one. [4] Unlike to the deterioration for usury and aging of the material, so it requires interventions aimed at conservation and operations that allow the prevention of the historical memory of its shape.
The digitization of natives American heritage, as well as for the heritage in opportunities that the digital offers to the world of virtual museums.
If in the 1900s the concept of mu-seum changes its face and is renewed3
3 Thanks, for example, to installations such as, in Italy, we remember those of Carlo Scarpa who Gallerie in Venice, and the pavilions that he created for the Venice Biennale as the Pavilion of the art book -former stables of the -former Villa Reale in Milan, the modular pavilion permanent INA, designed by Albini the renovation project of the Castello Sforzesco by
Fig. 2 Disegni di studio
Attività di rilievo
Nel settore dei beni culturali la modellazione 3D reality
ba-sed costituisce oggi un’opportunità per la creazione di database
complessi funzionali all’archiviazione e allo studio dei reperti. Il prototipo virtuale consente di preservare la memoria del patri-monio storico e le operazioni di Reverse Modeling consentono di confrontare i modelli digitali con i corrispettivi reali, anche me-diante procedure di prototipazione.[6]
Il progetto di ricerca che il Laboratorio sperimentale DAda Lab dell’Università di Pavia sta sviluppando è mirato alla de-finizione di un iter metodologico per la creazione di modelli che permettano di ottenere una varietà di risultati necessari a rispondere a molteplici obiettivi. Per lo studio sono stati scelti degli oggetti appartenenti ad una collezione privata4 di reperti
etnografici della popolazione dei nativi delle grandi pianure nord
from a dusty place due to the accumula-tion of closed objects inside glass cases becoming itself an exercise in composing, a work of art container of art, now the museum tends to dematerialize itself to widen its spaces to new realities, digital spaces made of links and paths usable by the global network of the network. [5]
The museum is renewed with the in-troduction of multimedia installations, video, audio and three-dimensional sup-ports that allow the user to interact with the work of art by choosing from various thematic insights to customize their mu-seum experience.
The models elaborated by the analy-sis of historical artifacts can become part of scenographies, of historical recon-structions within videogames, documen-can be reproduced through three-di-mensional printing processes, increasing through their duplication, real and digital, culture.
Fig. 3 La strumentazione utilizzata per il rilievo dei manufatti in ordine (sopra) con i relativi risultati (sotto).
Fig. 3 The tools used for the survey of artefacts in order Artec Eva, Artec Spider, results (below) .
Americane, molto differenti per funzione, complessità geome-trica, dimensione ed impreziositi da una ricca varietà di mate-riali, in particolare: un copricapo, uno strumento musicale, e un paio di calzari.5 Ogni oggetto data la differenza di dimensione e
di tipologia, ha richiesto l’applicazione di un iter metodologico di acquisizione strutturato ad hoc per il caso. Del resto la geome-tria freeform dei reperti ha condizionato la scelta tra diversi stru-menti di acquisizione del dato per lo sviluppo delle operazioni di
Reverse Modeling con l’intento di ricreare virtualmente modelli
completi delle informazioni di forma e colore. Sono stati con-frontati alcuni strumenti di acquisizione digitale tridimensionale per l’individuazione di una metodologia standard, per la docu-mentazione di tale patrimonio. A questo scopo lo stesso oggetto è stato acquisito attraverso tre diversi tipi di scanner a luce strut-turata (Artec Spider, Artec Eva e DAVID 3D) ed è stato condotto un rilievo di tipo fotogrammetrico, successivamente comparato con i modelli output generati dalle singole acquisizioni.
Le due tecnologie firmate Artec6 hanno un modus operandi
-pelle stessa.
-Survey activity
Today the 3D reality based modeling, -tunity for the creation of complex databa-The virtual prototype allows to preserve the memory of the historical patrimony and the Reverse Modeling operations al-low to compare the models elaborated with their constructive mechanisms also for prototyping purposes.[6]
The research project that the experi-mental laboratory DAda Lab of the Uni-versity of Pavia is developing is aimed at creation of models that allow to obtain a variety of results necessary to meet mul-tiple objectives. For the study have been selected objects belonging to a private collection4
population of the great north American plains, very different in function, geome-tric complexity, size and embellished by a rich variety of materials, in particular: a war bonnet, a musical instrument, and a pair of shoes.5
Each object because of the differen-ce of dimension and typology in size and type, required the application of a metho-dological method of acquisition structu-red ad hoc for the case. After all, the free-choice between different data acquisition tools for the development of Reverse Modeling operations with the intention of virtually recreating complete models
4 The owner of the collection is Sergio Su-sani, an expert in the culture and art of Native Ame-rican manufacturing.
elk and bison leather cap, royal eagle feathers (tail), red exchange cloth (trade cloth), ermine fur applica-tions and headband in leather decorated with Ve-netian beads glass produced in Murano hand-sewn with deer curtains. The musical instrument is a mu-raw leather tanned to the brain sewn with curtains, decorated with horsehair, woodpecker feathers and
Fig. 4 I primi risultati ottenuti da un’elaborazione preliminare dei dati. In ordine, dall’alto: elaborazi-mocassini acquisiti mediante fotogrammetria SfM; pre del copricapo e del sonaglio.
Fig. 4
processing. In order, from above: processing by Agisoft Photoscan software of the soles of moccasins acquired us-ing SfM photogrammetry; pre-align the scans with DAVID 3D of the headgear and the rattle.
molto simile e prevedono che l’operatore inquadri la superficie da rilevare con il dispositivo mobile che impugna: è l’utente a manovrare lo scanner facendolo ruotare attorno all’oggetto, che rimane immobile. Nel caso dello strumento DAVID 3D è l’og-getto che viene fatto ruotare per mezzo di una pedana mobile mentre lo scanner inquadra a campo fisso quanto si vuole ac-quisire. DAVID 3D7 necessita di una fase preliminare di
calibra-zione del sistema permettendo al software di impostare corret-tamente i parametri per ottenere un dato che sia metricamente corretto. L’oggetto viene posizionato di fronte ad un target, una matrice di calibrazione, scelta in base alle dimensioni dell’oggetto che si vuole scannerizzare. Tale matrice deve essere più grande dell’oggetto dovendo superare circa del doppio le sue dimensio-ni. La scansione avviene tramite la proiezione di pattern geome-trici e luci strutturate sull’oggetto acquisendo così la morfologia dall’analisi delle deformazioni delle geometrie proiettate. Da ul-timo è stato condotto un rilievo fotogrammetrico SfM
utilizzan-of shape and color information. Some three-dimensional digital acquisition to-of a standard methodology for the docu-mentation of this kind of heritage. For this purpose the same object was acquired through three different types of structu-red light scanners (Artec Spider, Artec Eva e DAVID 3D) and a photogramme-tric survey was carried out, subsequently compared with the output models gene-rated by the single acquisitions.
The two technologies6 signed by
Ar-tec have a very similar modus operandi and provide that the operator, in order to frame the surface to be detected with the mobile device that he is holding: is the user to maneuver the scanner by rotating it around the object, which remains im-mobile. In the case of the DAVID 3D7
in-6 The Spider model is based on blue light -has a very accurate 3D data resolution from 0.1 to mm. Artec Eva, unlike the Spider model uses a whi-te light and has a single camera (1.3 megapixel 24 bits 16 frames per second), during each scan are collected 2 million points for second with a preci-Compared to the Spider model, it is possible to scan larger objects having a linear area coverage greater
a monochrome CMOS sensor with a resolution of
-Fig. 5 Visualizzazione dell’errore generato da strumento Artec Eva a cau-sa della rifrazione della luce sulle perline di vetro. Particolare della mesh poligonale e della texture relativa elaborata dallo strumento.
Visualization of the error generated by Artec Eva instrument due to the refraction of light on the glass beads. Detail of the polygonal mesh and the relative texture processed by the instrument.
do un green screen come sfondo agli oggetti acquisiti per isolarli dall’ambiente circostante Le nuvole di punti ottenute, e le relative reti poligonali mesh dei modelli ricavati, sono state comparate; in particolare la fase di acquisizione ha previsto un totale di 30 riprese di scansione con Artec Spider, 50 con Artec Eva, 12 con DAVID-3D e un totale di 100 scatti fotografici per l’acquisizione fotogrammetrica. La strumentazione a luce strutturata in fase di acquisizione del dato necessita del supporto di appositi
softwa-re8 che, oltre a gestire la scansione, permettono di processare
in maniera preliminare i dati 3d attraverso operazioni di allinea-mento delle singole scansioni.
Una prima analisi del dato prodotto è stata condotta espor-tando i diversi risultati (modelli mesh ottenuti in automatico dal-le nuvodal-le di punti) in formato .obj ed importandoli all’interno del
software Geomagic Design X, confrontando così il diverso livello
di precisione ottenuto nella restituzione morfologica dei dettagli. Nel caso del sonaglio il modello ottenuto dall’acquisizione con
-strument, it is the object that is rotated by a moving platform while the scanner fra-acquire. DAVID 3D requires a preliminary system calibration phase allowing the software to correctly set the parameters to obtain a data that is metrically correct. The object is placed in front of a target, a calibration matrix, that is chosen accor-ding to the size of the object to be scan-ned. This matrix must be larger than the object in particular must exceed about twice the size of the object. Scanning is done by projecting geometric patterns and structured lights on the object, thus acquiring the morphology from the analy-sis of the deformations of the projected geometries. Finally, a SfM photogramme-tric survey was carried out using a green screen as a background in order to isolate the objects from the surrounding environ-ment The point clouds obtained, and the related polygonal mesh of the obtained models, have been compared; in particu-lar, the acquisition phase involved a total of 30 scan with Artec Spider, 50 with Ar-tec Eva, 12 with DAVID-3D and a total of 100 photographs for photogrammetric acquisition. In the data acquisition phase the structured light instrumentation re-quires the support of special software8
with a short-focus lens and wide focal length. The scanner is in stalled on a support, a simple tripod with ball jointed head, equipped with a slide mecha-nism for horizontal movements and a protractor for the calibration of the camera’s camera angle. Artec studio that allows operations of: auto-align,
-Fig. 6 Operazioni di Reverse Modeling: integrazione ed ottimizzazione della mesh per il modello del sonaglio e di texture.
Fig. 6 Reverse Modeling operations for the rattle model: integration and optimi-complete texture model.
laser scanner David 3d è risultato il più soddisfacente, restituen-do la totalità dell’oggetto e mantenenrestituen-do un livello di dettaglio tale da permettere la lettura delle incisioni presenti sulla pelle9.
Per i calzari la fotogrammetria SfM ha permesso di restitui-re la complessità geometrica del materiale (perline in vetro) che nell’acquisizione tramite laser a luce strutturata ha generato no-tevoli errori a causa della rifrazione dell’impulso luminoso.10
Il rilievo del copricapo, probabilmente l’oggetto più complesso tra quelli analizzati, ha visto risultati incompleti derivanti da siste-mi hand held e un prodotto decisamente più convincente ottenu-to mediante l’utilizzo del David- 3D11.
I modelli scelti sono stati sottoposti ad operazioni di ottimiz-zazione del dato eliminando le porzioni superflue e correggendo, attraverso il comando , le mancanze individuate sulla su-perficie. I vuoti di ampiezza superiore (5-10 mm) sono stati rico-struiti attraverso la realizzazione di “ponti di connessione” e, una volta garantita la continuità del dato superficiale, è stata prevista una levigatura con eliminazione di features. Si sono riscontra-te numerose criticità nell’esecuzione dei rilievi dovuriscontra-te, oltre alla complessità della ripresa per coprire interamente l’oggetto a tutto tondo, alla risposta strumentale in relazione alle caratteristiche fisiche (crine o piumaggi dove si assottiglia estremamente la su-perficie di “contatto”) e cromatiche (superfici traslucide o semi-trasparenti) dei materiali. In particolare il fenomeno di rifrazione della luce su materiali riflettenti (come il metallo dei sonagli o il vetro delle perline) ha causato errori sia nella generazione della
mesh che delle texture. È stato necessario provvedere al
reinte-gro delle porzioni mancanti unendo tra loro dati provenienti da acquisizioni condotte per mezzo di strumenti diversi, effettuando allineamenti delle scansioni per punti omologhi materializzati in target esterni all’oggetto (nel caso di riprese statiche) o individua-ti, quando presenindividua-ti, nella geometria dei decori.12
Ottenuto il modello completo è stato necessario decimare l’e-levato numero di poligoni per poter gestire il file all’interno dei specifici software di visualizzazione tridimensionale, prestando attenzione a non perdere quelle informazioni necessarie a descri-vere le qualità formali dell’oggetto. Ai singoli modelli sono state riassegnate le texture generate in fase di acquisizione integrando il dato spaziale con le informazioni relative al colore. La ricerca si è
-11
that, in addition to managing the scan, allows the preliminary processing of the 3D data through alignment operations of the individual scans.
The production of reliable
models
was carried out by exporting the diffe-rent results (mesh models automatically obtained from point clouds) in .obj format and importing them into the Geomagic Design X software, thus comparing the different level of precision obtained in morphological restitution of the details.
In the case of the rattle, the model obtained from the acquisition with a laser scanner David 3d proved to be the most satisfying, restoring the totality of the object and maintaining a level of detail that allows the reading of the incisions on the skin.9
For the shoes, SfM photogrammetry has allowed us to return the geometric complexity of the material (glass beads) which, in the acquisition by means of a structured light laser, generated conside-rable errors due to the refraction of the light pulse10.
The survey of the headgear, probably the most complex object among those analyzed, has seen incomplete results deriving from hand-held systems and a
the scan data through mesh correction operations, and texture management tools.
10 The models of the shoes obtained by SfM photogrammetric survey are characterized by
Fig. 7 Confronto tra modello reality based e modello parametrico del sonaglio realizzato con
Comparison between the rattle reality-based model and the parametric model made with Revit software.
decidedly more convincing product obtai-ned through the use of David-3D11.
The models have been submitted to operations of optimization the data
elimi -ce. The voids of superior ampleness (5-10
posta come obiettivo l’inserimento di tali modelli all’interno di una banca dati parametrica dove poter associare informazioni quali-tative alle diverse configurazioni spaziali descritte dai modelli 3D.
Conclusioni, la creazione di una banca
dati parametrica
based costituito da un sistema ordinato e discreto di punti e
ma-glie triangolari, un modello parametrico nel quale dati e qualità spaziali fossero interconnesse.
La parametrizzazione degli oggetti ha comportato una rifles-sione circa i sistemi più appropriati di semplificazione sia delle qualità morfologiche dei singoli oggetti, sia dei sistemi di lavora-zione e “costrulavora-zione” del decoro. Come noto, seppur sia possibile inserire un modello mesh all’interno di un software di gestione BIM come Revit, questo non permette la modifica dei parametri dimensionali ma solo l’inserimento e l’associazione di parametri non dimensionali come dati informativi sull’oggetto, immagini, annotazioni ecc. In questi casi, è possibile scomporre il modello creando una famiglia per ogni sotto elemento, per poi riassem-blare, le singole componenti del modello ed associare a ciascuna di queste le informazioni ritenute necessarie. [7]
Il modello così ottenuto, oltre a presentare una difficile gestio-ne del dato all’interno del software a causa delle dimensioni in termini di byte delle singole famiglie, risulta fine a se stesso e non riapplicabile in futuro per la realizzazione di modelli di oggetti appartenenti alla stessa categoria.[8] Nello specifico i manufatti, con le relative complessità morfologiche sono stati interpretati e semplificati, nelle loro geometrie, costruendo l’archetipo dell’og-getto stesso, ben individuabile per proporzioni, elementi, e com-posizione spaziale, ma privo di riferimenti circostanziali sulla vita “reale” dell’oggetto. In questo modo si compongono due modelli, uno rivolto a duplicare e ripresentare il reale, l’altro a configurare scenari di interazione tra dati, metadati e banche dati, utilizzan-do “l’anima” dell’oggetto, il suo archetipo tridimensionale virtuale. Per consentire a questi modelli di configurarsi come sistemi in-formativi nella gestione dei database, le singole componenti del manufatto vengono elaborate al fine di costituire una libreria pa-rametrica tramite la quale poter indicizzare in maniera rapida gli elementi che compongono l’opera. Tale modello va a descrivere l’insieme delle macro-categorie in maniera che queste possano essere parametrizzate in base alle caratteristiche dimensionali del corrispettivo reale e che, nella loro totalità diano luogo ad una configurazione unica ma anche ad un sistema leggero, in termi-ni di byte, e facilmente gestibile. In tal senso i modelli sono stati costruiti utilizzando direttamente il software Revit, creando per ogni categoria di decoro la corrispettiva famiglia. È evidente che trattandosi di oggetti artigianali, i singoli elementi che compon-gono i diversi manufatti rappresenteranno sempre un unicum, ad esempio si pensi alle piume d’aquila, pur appartenendo tutte alla macro categoria delle piume ed essendo tutte apparentemente simili tra loro osservando attentamente nello specifico le singole piume non risulteranno mai una uguale all’altra.
mm) have been reconstructed through the creation of “connection bridges” and once the continuity of the surface data has been guaranteed, a smoothing with elimination of features has been foreseen. Numerous -tion of the surveys due, in addi-tion to the complexity of the shot to completely cover the all-round object, to the instrumental response in relation to the physical cha-racteristics (horsehair or plumage where the “contact” surface is extremely thin) and chromatic (translucent or semi-tran-sparent surfaces) of the materials. In par-ticular, the phenomenon of refraction of metal of rattles or the glass of the beads) has caused errors both in the generation of the mesh and the textures. For the rein-tegration of the missing portions it was necessary to combine data from acquisi-tions conducted by different instruments, through alignments of the scans for cor-responding points materialized in targets external to the object (in the case of static geometry of the decorations. 12
Once the complete model was obtai-ned, it was necessary to decimate the high number of polygons in order to be able to -mensional visualization software, taking care not to lose the information necessary to describe the formal qualities of the pro-duct. The textures generated during the acquisition phase have been reassigned to the individual models, by supplementing the spatial data with the information rela-ted to the color. The main objective of the research was to insert these models into a parametric database where it is possible to associate qualitative information with the individual elements that make up the object. The research topic was to insert these models into a parametric database where it is possible to associate qualitative information with the different spatial
modello parametrico di componenti così variabili come le piume. Ogni macro categoria di decoro è stata modellata attraverso una semplificazione estrema delle geometrie in maniera da poter uti-lizzare gli elementi come abaco e indice degli elementi che vanno a comporre il reperto. L’obiettivo è quello di ottenere un modello che risulti realmente utile nella fase di gestione e catalogazione della collezione, dal quale poter facilmente ottenere altri model-li-oggetti appartenenti alla stessa categoria: i sonagli, i copricapi, i calzari, ecc. con la possibilità di modificarne i parametri dimen-sionali principali: lunghezza, larghezza, spessore, diametro.
L’idea è quella di creare, attraverso questi modelli ghost, un abaco per i diversi elementi della collezione ai quali poter associa-re il modello associa-reality based. L’unione dei due modelli permetterà di assolvere le funzioni gestionali del sistema informativo parame-trico e al contempo di descrivere qualitativamente e quantitativa-mente le condizioni reali dell’oggetto e del suo stato conservativo, riproducendo gli effetti del tempo e delle singolarità specifiche.
Bibliography
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[7] PARRINELLO, Sandro, MIATTON, Chiara, (2017) Modelli descrittivi per la gestione degli interventi di manutenzione sulla facciata della basilica di San Michele a Pavia, in 3D MODELING & BIM pp-260-277, Dei, Roma.
[8] SANTAGATI, Cettina, LO TURCO, Massimiliano, (2017) From structure from motion to historical building information modeling: populating a semantic-aware library of architectural
Conclusion: the
parame-tric database creation
In order to set up an information data-base that was not just a static container of data for cataloging, but which could con-stitute a semantic characterization tool for works, it was attempted to associate with the reality based model consisting of an ordered and discreet system of triangular points and meshes, a parametric model in which spatial data and qualities were in-terconnected.
The parameterization of the objects in -phological qualities of the single objects, and of the processing and “construction” systems of the decoration. As is known, although it is possible to insert a mesh model within a BIM management softwa-re such as Revit, this does not allow the but only the insertion and association of non-dimensional parameters as informa-tion data on the object, images, annota-tions etc. In these cases, it is possible to break down the model by creating a family for each sub-element, and then reassem-ble the individual components of the mo-del and associate to each one the informa-tion deemed necessary. [7]
The model obtained in this way pre -thin the software, due to the size in terms of bytes of the single families, it is an end in itself and not reapplicable in the future for the realization of models of objects be-longing to in the same category.[8] morphological complexity, have been
in -tries, building the archetype of the object elements, and spatial composition, but deprived of circumstantial references on the “real” life of the object. In this way two
bases, using the “soul” of the object, its virtual three-dimensional archetype.
-stems in database management, the individual components of the building are processed in order to constitute a parametric library through which they can quickly index the elements that made up the handiwork.
This model describes the set of macro-categories in this way they can be parameterized according to the dimensional cha-racteristics of the real counterpart and that, in their entirety, give of byte, and easily manageable. In this sense, the models were built using Revit software directly, creating for each category the corresponding Revit family. It is evident that, being artisanal objects, the single elements that made up the different products will always represent a unique, for example the eagle feathers, although all belong to the macro category of feathers and all see-individual feathers will never be the same as the other.
-del of components as variable as feathers. Each macro category of decor has been modeled through a situation. The goal is to obtain a model that is useful in the management and management of the collection, from which it is easy to obtain other key objects in the same category: rattles, headgear, shoes, etc. main dimensions: len-gth, width, thickness, diameter with the possibility to modify the main dimensional parameters: length, width, thickness, diameter.
The idea is to create, through these ghost models, an abacus for the different elements of the collection to which associate the reality based model which has the task of describing the real conservation status of the object and reproduce the effects of -nagement functions of the parametric information system and at the same time to qualitatively and quantitatively describe the real conditions of the object and its conservative state,
reprodu-Bibliography
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[8] SANTAGATI, Cettina, LO TURCO, Massimiliano, (2017)From structure from motion to historical building information modeling: populating a semantic-aware library of architectural elements, in J. ELECTRONIC IMAGING VOL. 26
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Il volume raccoglie i contributi dei ricercatori, dei profes-sionisti e degli operatori del settore, sullo stato della ricerca nell’ambito del 3D Modeling &BIM.
È interessante verificare come, analizzando le “Keywords” presenti nei contributi, siano presenti quelle più comuni e fondanti il tema, come i termini BIM, HBIM, 3Dmodeling, VR, AR, Inte-roperabilità. Allo stesso tempo si può constatare come gli autori abbiano fatto emergere, con maggiore consapevolezza delle loro centralità, nuove parole chiave, attingendo a volte a settori di stu-dio affini, che nel loro insieme manifestano un’accelerazione nella capacità critica di affrontare il tema generale dell’Information Modeling, individuandone le criticità e plasmandolo con innovati-ve e ottimizzate funzionalità. Le nuoinnovati-ve “Keywords” sono “Leinnovati-vel of Reliability”, “Model checking”, “Combine Modeling”, “Algorithms aided design”, “Complexity”, “Design analysis” e “Dataset”.
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