REINVENTANDO LA DIFUSIÓN: PROYECTOS DE INNOVACIÓN

II Congreso Internacional de Arqueología e Informática Gráfica, Patrimonio e Innovación Sevilla 16-19 de Junio de 2010

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MESA PONENCIAS_1 / TABLE OF LECTURES_1

REINVENTANDO LA DIFUSIÓN: PROYECTOS DE INNOVACIÓN REINVENTING DIFFUSION: INNOVATION PROJECTS

ANCIENT ROME IN 3D: NERO AND THE DOMUS AUREA ALTAIR4 MULTIMEDIA. Roma. Italia

SEAV. Sociedad Española de Arqueología Virtual

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A.R.T. Ancient Rome Tour 2.0 Upgraded How Nero Saved Rome

Stefano Moretti y Alessandro Furlan

ALTAIR4 Multimedia. Roma. Italia.

Abstract: La presentazione di Altair4 ad Arquelogica 2.0 consiste essenzialmente nella presentazione delle ultime produzioni su Roma Antica, attraverso la proiezione di alcune animazioni tratte da "How Nero Saved Rome" film in HD per National Geographic Channel e Il Foro Romano e i Fori Imperiali per la trasmissione RAI Ulisse. Queste produzioni si inquadrano nell'ambito del progetto pluriennale A.R.T. (Ancient Rome Tour). Il progetto nasce nel 1998 con il proposito di creare nuovi strumenti di comunicazione per la conoscenza della storia della costruzione della città di Roma e degli eventi ad essa collegati. Dopo dieci anni dalla prima pubblicazione si è deciso di operare un significativo aggiornamento dei contenuti della parte più monumentale della città, il palatino, il foro romano, i fori imperiali e la valle del colosseo, area un tempo in gran parte occupata dalla fastosa residenza dell'imperatore Nerone: La Domus Aurea. In questi dieci anni infatti si sono raccolti e analizzati i risultati di alcune importanti attività di scavo e ricerca svolte da diverse istituzioni e istituti di ricerca concretizzati in un impegnativo lavoro di sintesi visuale con gli strumenti della computer grafica 3D cercando di restituire una unità spaziale ad un'area che risulta oggi estremamente frammentata e di difficile lettura. Key words: DIGITAL MODELS, DIGITAL HUMANITIES, PEDAGOGY

1. LE ORIGINI: A.R.T. ANCIENT ROME TOUR

Il progetto A.R.T. (Ancient Rome Tour) nasce nel 1998 con il proposito di creare nuovi strumenti di comunicazione per la conoscenza della storia della costruzione della città di Roma e degli eventi ad essa collegati.

La città di Roma, è il risultato di una stratificazione secolare in cui si sovrappongono, spesso in modo indistinguibile, elementi topografici e architettonici di epoche e stili diversi. A Roma, con il centro storico cinto di mura più esteso del mondo, la problematica della comprensione dell'ordine e della gerarchia con cui i diversi elementi topografici e architettonici sono correlati nella definizione della struttura attuale è particolarmente complesso, e risulta del tutto illegibile non solo ai turisti occasionali, ma anche ai suoi stessi abitanti.

Lo scopo del progetto A.R.T era quello di utilizzare le enormi potenzialità delle simulazioni in computer grafica 3D per creare nuovi strumenti di comunicazione che potessero rendere evidenti le correlazioni spaziali degli elementi architettonici risultanti dalla stratificazione ma anche i processi tecnologici, urbanistici, architettonici, e naturalmente sociali e storico politici che li avevano prodotti.

La necessità di produrre e rendere disponibili tali strumenti è oramai acquisita anche al livello amministrativo locale e nazionale, ove vengono visti anche come volani di sviluppo del settore turistico.

Figura 1 A.R.T. Veduta del modello generale di roma antica nel iv sec d. c.

2. MISSIONE DEL PROGETTO

L'acronimo utilizzato è programmatico, l'approccio artistico è essenziale al fine di raggiungere gli obbiettivi di comunicazione auspicati e non è alternativo ad un rigoroso approccio scientifico, ma ne è invece la naturale conseguenza: ogni fase del processo di ricostruzione deve infatti poter beneficiare del contributo specialistico più consono per rendere efficace ed effettivo lo strumento di comunicazione.

La visualizzazione dei risultati di una ricerca attraverso l'utilizzo di strumenti multimediali e multisensoriali non potrà non coinvolgere fattori emotivi/soggettivi che risultano fortemente influenzati dal retroterra visivo/culturale dell'autore e dell'utente, e quindi non può prescindere dal considerare quali sono i


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parametri di riferimento semiologici e iconografici più diffusi, in particolare sulle piattaforme multimediali utilizzate per la visualizzazione dello strumento di comunicazione.

Sia che vengano considerati o no, questi parametri risulteranno predominanti nell'esprimere attraverso i codici del linguaggio visuale le informazioni documentali complesse scaturite dal lavoro di ricerca ed analisi scientifica, ed è bene quindi che vengano gestite al massimo livello da chi ne sa padroneggiare al meglio le potenzialità espressive per individuare il paradigma corretto per visualizzare un determinato dato documentale.

3. SOSTENIBILITA DEL PROGETTO

Il progetto A.R.T. è una iniziativa editoriale di Altair4 che non beneficia di nessun finanziamento pubblico, è un Work in Progress che definisce gli step di evoluzione cercando di ottimizzare al meglio le risorse per produrre contenuti originali suscettibili di essere utilizzati nei più diversi contesti, e sulle più diverse piattaforme. Il punto di partenza è stata la realizzazione di un DVD-ROM interattivo dedicato alla conoscenza dello sviluppo storico urbanistico della città: A partire dal plastico della Roma Costantiniana di Italo Gismondi conservato presso il Museo della Civiltà Romana a Roma si è creato un modello 3D a larga scala della città. Si sono poi individuati una serie di emergenze storico tipologiche rappresentative di fasi importanti e se ne è studiata la ricostruzione essenzialmente sulla base delle informazioni documentali presenti in letteratura.

In occasione di ogni nuova edizione dell'opera si è proceduto alla verifica dei contenuti alla luce delle più recenti attività di indagine archeologica, verifica effettuata in collaborazione con le istituzioni e gli istituti di studi e ricerca quali l'assessorato alla cultura del comune di Roma, la soprintendenza Archeologica, l'Università degli Studi di Roma La Sapienza, l'Ecole Francaise de Rome, L'Istituto Archeologico Germanico, l'Università di Tokyo, lo IES (Institute for the International Education of Students) e si sono apportate le necessarie modifiche

4. A.R.T. 2.0 UNA NUOVA SFIDA PER IL FUTURO

Dopo dieci anni dalla prima pubblicazione si è colta l'occasione di alcune importanti produzioni per operare un significativo aggiornamento dei contenuti sia in termini quantitativi che qualitativi.

In particolare una ricerca del prof. Andrea Carandini con nuove ipotesi di ricostruzione della Domus Aurea di Nerone sono alla base di un importante progetto audiovisivo dedicato alla controversa figura dell'imperatore Nerone e del suo ruolo nell'incendio di Roma nel 64 d.C. e nella successiva ricostruzione della città: "How Nero saved Rome" è un film documentario in HD prodotto da Altair4 per National Geographic per la regia di Stacey Mannari (in onda su National Geographic Channel USA dal 20 settembre 2010).

"Il Foro Romano e i Fori imperiali" è il titolo invece della puntata della trasmissione "Ulisse, Il piacere della scoperta", la principale trasmissione televisiva della TV pubblica Italiana RAI 3 dedicata alla divulgaazione scientifica a cura di Alberto Angela andata in onda il 29 maggio 2010.

La Domus Aurea di Nerone

L'ipotesi di Carandini parte dall'assunto che la costruzione della Domus Aurea è la rappresentazione visuale esplicita, di un progetto politico assolutistico, e ne traccia in questo senso le correlazioni anche di carattere tipologico e strutturale con modelli antecedenti, coevi e successivi che rispondono alle stesse logiche: recenti studi sull' l'immenso complesso dei palazzi imperiali e dei parchi che li circondavano fanno pensare che in realtà la Domus Aurea potesse essere almeno in parte aperta alla popolazione, il nome originale del palazzo quale Domus Transitoria è ora intesa nella sua accezione di Domus Aperta, transitabile; l'ala sul colle Oppio in particolare mostra caratteris-

Figura 2 Ricostruzione della Domus Aurea, il fronte prospicente il lago (Stagnum Neronis)


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Figura 3 Ricostruzione della Domus Aurea, sul Fondo L'ala Sul Colle Oppio

Figura 4 La Via Sacra con i Portici Neroniani. Sul Fondo il Colosso

tiche compatibili con una destinazione d'uso Museale, l'aula ottagona probabilmente una felice soluzione dei Geniali architetti Celere e Severo (Magistri e Machinatores) per esporre una straordinaria collezione di statuaria greca di cui Nerone era profondo conoscitore ed estimatore. Il fronte scenico sul lago con le imbarcazioni utilizzate quali ali galleggianti del palazzo destinate probabilmente ad ospitare le fastose feste aperte al popolo. Il palazzo sarebbe diventato in questi termini uno strumento funzionale alla politica di Monarca assolutista che Nerone promuoveva in contrapposizione al potere del senato e della classe patrizia. Le Feste offerte alla popolazione, la

celebrazione dell'immagine dell'imperatore attraverso lo splendore della sua abitazione, diventano un modo per stabilire un relazione immediata con la popolazione, idonea ad una gestione diretta del potere senza l'ausilio di scomodi intermediari.

Carandini traccia paralleli storico tipologici con le grandiose reggie dei monarchi persiani, ma anche con Versaille, la reggia dell'assolutismo per eccellenza che presenta sorprendenti analogie storiche tipologiche e planimetriche con la Domus Aurea.


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La Domus Aurea arriva ad inglobare anche la Via Sacra, il luogo più antico e "sacro". Il luogo d'origine della città, dello stato, cuore delle sue istituzioni, diviene con Nerone appendice del vestiboolo del suo palazzo attraverso la costruzione di grandiosi portici scenografici che inquadrano un cannocchiale prospettico al cui fuoco c'è la statua colossale dell'imperatore, risplendente d'oro come il sole, figura divina a tutti gli effetti che rivela come lo stesso nome della regale residenza sia da intendere nella sua accezione più ampia non solo di casa dorata, ma di residenza di un dio, la casa del Sole

Nell'affrontare la ricostruzione della Domus Aurea per la parte del Vestibolo e del lago ci siamo basati sulle ipotesi del Prof Carandini sviluppate dalla dott.ssa Fabiola Fraioli a partire dagli studi della Prof.sa Panella, mentre per la parte sul colle Oppio ci si è basati sugli studi e i rilievi dell'Arch Martines della Soprintendenza di Roma e delle più recenti ipotesi e misurazioni dell'Arch. Beste dell'Istituto Archeologico Germanico. Per i porticati sulla via sacra ci siamo basati sui dati di scavo della equipe del prof Carandini e del prof. Paolo Carafa diretta dal dott. Niko Arvanidis. Nel progettare la resa delle superfici, dell'aspetto esteriore e dei materiali non direttamente deducibile dalle documentazioni di scavo, e per quanto riguarda quelle parti ricostruttive di un contesto meno specifico ma evocative di una realtà non meno importante si è provveduto ad una attenta analisi iconografica attraverso la riproduzione di spazi urbani e di interni di palazzi tramandataci dalla pittura parietale principalmente di area Pompeiana.

Figura 5 Ricostruzione del Colosso di Nerone

La Suburra

Nella realizzazione del film per National Geographic si è dovuto affrontare il problema della rappresentazione della città prima del grande incendio che la distrusse quasi completamente. In questo caso ci siamo trovati di fronte la pressocchè assoluta carenza di dati documentali e si è dovuto procedere esclusivamente per analogie, con il fine esplicito di rendere un'impatto emotivo più che una descrizione puntuale di un luogo.

Molto utili, in questo senso, sono stati gli schizzi presenti nelle pubblicazione di Spinazzola su via dell'Abbondanza che costitiscono un interessante repertorio delle tipologie edilizie ed di elementi architettoni rappresentati negli affreschi di Pompei. L'elaborazione di modelli credibili di edifici costruiti con tecnica a graticcio è stato coadiuvato da una accurata raccolta di studi e documentazioni di costruzioni contemporanee costruite con tale metodo che spaziano in un ambito geografico abbastanza vasto

ma con la caratteristica comune di essere molto simili tra loro e si suppone al loro corrispettivo di epoca romana

Figura 6 Ricostruzione ipotetica di un Vicolo della Suburra

Il Foro Romano e i Fori Imperiali

l'obiettivo dei curatori della trasmissione televisiva Ulisse era semplice e al tempo stesso molto impegnativo: riuscire a rendere la complessità dell'area quale sistema megastrutturale interconnesso. Lo stato attuale è di difficile lettura anche per gli specialisti, l'area infatti è estremamente frammentata, tagliata da una ampia strada ad intenso scorrimento che ne rende impossibile la lettura come elemento unitario. Il task era chiaro e inderogabile: occorreva procedre ad una ricostruzione completa di tutta l'area tra il Palatino, la valle del Colosseo, il Campidoglio, il Foro Romano e I Fori imperiali fino alle pendici del Quirinale. La ricostruzione doveva essere di un livello di dettaglio tale da rendere evidenti e facilmente individuabili i diversi monumenti e le precipue caratteristiche tipologiche e architettoniche, non ci si poteva quindi accontentare di una semplice ricostruzione volumetrica quale quella resa disponibile on-line con Google Earth dalla Virginia University, ma occorreva dare pienamente l'idea della straordinaria monumentalità del luogo, risultato di una stratificazione millenaria, cuore pulsante della capitale del mondo antico, catalizzatore di tutte le ricchezze, risplendenti degli ori e dei marmi pregiati a memoria imperitura dei propri


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costruttori, autentico testamento di pietra di Giulio Cesare, di Augusto, Nerone, Vespasiano, Traiano

Nel realizzare la ricostruzione del Foro Romano ci si è basati principalmente sulle pubblicazioni del prof Coarelli, sugli studi topografici inseriti nel sistema georeferenziato sulla Forma Urbis sviluppato dall'Università di Roma dal Prof. Carandini e dal Prof

Paolo Carafa, Per i Fori Imperiali sugli studi e i rilievi effettuati dalla soprintendenza di Roma e pubblicati dal dott. Meneghini e dal dott. Valenzani Per il foro di Traiano si è fatto riferimento agli studi di Parker e alle pubblicazioni di Eugenio La Rocca e Lucrezia Ungaro mentre Per il Foro della Pace in particolare ci si è basati sulle ipotesi del prof Pier Luigi Tucci.

Figura 7 Bozzetti di Spinazzola: Architetture Tratte dagli Affreschi Pompeiani

Figura 8 Ricostruzione dell'area del Foro Romano e dei Fori Imperiali

Il Templum Pacis

la ricostruzione del Templum Pacis o Foro della Pace a cui ha lavorato il dott.r Fabio Cavallero affronta per la prima volta alcuni elementi controversi quali la presenza di un attico sopra la trabeazione, la copertura a doppio spiovente dei porticati e la

soluzione del raccordo tra l'ordine gigante del colonnato della cella e l'ordine minore del colonnato del portico. L'ipotesi nasce dalle considerazioni del prof Pier Lugi Tucci sui risultati degli scavi e dei rilievi metrici effettuati dalla soprintendenza, con particolare attenzione al confronto tra gli elementi del portico con quello che sembra essere il suo modello di riferimento: il Foro di Augusto con il quale condivide molte delle misure e dei


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rapporti proporzionali e dal quale potrebbe anche derivare la presenza di un'attico sopra la trabeazione. Il tentativo si è subito dimostrato efficace una volta tradotto in termini spaziali, armonizzando il progetto a quello delle altre architetture presenti nell'area e ai frammenti del rilievo della forma urbis rendendo esplicita anche la soluzione per il difficile problema della connessione del Pronao della cella con il colonnato del portico che vede sulla forma urbis la presenza di due colonne affiancate, una maggiore e l'altra minore. Si è quindi cercato altre situazioni analoghe, per verificare se a queste corrispondessero soluzioni architettonice conosciute. Il prof Tucci ha suggerito l'area del portico di Ottavia che presenta una situazione molto simile: un Pronao che costituisce un avancorpo leggermente avanzato rispetto ad un porticato con colonne di ordine minore, con una soluzione architettonica, tuttora visibile in situ, che fu oggetto di studi e rilievi da parte di G.B. Piranesi e che è stato quindi possibile adottare anche per la nostra ricostruzione del Templum Pacis.

Figura 9 A sx pianta del Templum Pacis con frammenti forma urbis. A dx il Portico D'ottavia Rilievo di G.B. Piranesi

Figura 10 Ricostruzione del Templum Pacis

BIBLIOGRAFIA

Per la Domus Aurea:

CARANDINI, Andrea. "Le case del potere dai re agli imperatori". AudioLibri Laterza. Lezioni di Storia. Sulla scena di Roma - Edizione 2007

http://www.laterza.it/index.php?option=com_laterza&Itemid=97&task=schedalibro&isbn=9788849100037

PANELLA, Clementina. "Archaeological Investigations & Discoveries" (2002-2009) - THE META SUDANS / THE PALATINE HILL / "Roma-Piazza del Colosseo, area della Meta Sudans; pendici nord-orientali del Palatino." La Sapienza Roma (07/2009).

http://www.flickriver.com/photos/imperial_fora_of_rome/sets/72157594580930580/

BESTE, Heinz. "Un palazzo imperiale. La domus aurea neroniana" . .S.S. Editorial Service System S.r.l. Forma Urbis Roma, settembre 2010

F. BALL, Larry. "The Domus Aurea and The Roman Architectural Revolution". Cambridge University Press. Cambridge 2003

CONTI, Cinzia, MARTINES, Giangiacomo, SINOPOLI, Anna, "Constructions Techniques of Roman Vaults: Opus Caementicium and the Octagonal Dome of the Domus Aurea". Proceedings of the Third International Congress on Construction History. Cottbus, May 2009

MARTINES, Giangiacomo, "Argomenti di geometria antica a proposito della cupola del Pantheon", Quaderni dell'Istituto di storia dell'Architettura, 13 (1989)


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Per i Fori Imperiali:

MENEGHINI Roberto, SANTANGELI VALENZANI, Riccardo. "I Fori Imperiali, Gli scavi del Comune di Roma (1991-2007)". Viviani Editore - Roma 2007

TUCCI, Pier Luigi. "Nuove osservazioni sull’architettura del Templum Pacis". in Divus Vespasianus, il bimillenario dei Flavi, Electa - Roma 2009

PACKER. James E."Il Foro di Traiano a Roma, Breve studio dei monumenti" Edizioni Quasar - Roma 2001

LA ROCCA, Eugenio, UNGARO, Lucrezia, MENEGHINI, Roberto, "I luoghi del Consenso Imperiale, Il Foro di Augusto Il Foro di Traiano". Progetti Museali Editore - Roma 1995

Per il Foro Romano:

COARELLI. Filippo. "Il Foro Romano". Edizioni Quasar. Roma 1992


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Ashes2Art Now and Tomorrow: Delphi, Alexandria and the Red Sea

Arne R. Flaten

Department of Visual Arts, Coastal Carolina University, Conway, South Carolina, USA

Resumen Ashes2Art es una iniciativa cooperativa de investigación de estudiantes universitarios que se centró en la aplicación de herramientas digitales a proyectos culturales de Patrimonio Cultural. El programa comenzó en 2005 en Coastal Carolina University, y de 2007 a 2009, la Universidad trabajó con estudiantes de Arkansas State University para estudiar y construir varios recursos digitales que pertenecen a Delfos, Grecia. En enero 2011 el proyecto Ashes2Art en Coastal Carolina University comienza la colaboración con el Centro para la Arqueología Marítima y Herencia Submarina y Cultural de la Universidad de Alejandría, Egipto. Trabajaremos con directores de excavación en el Lago Mareotis (cerca de Alejandría) y en varios sitios del Mar Rojo. Palabras clave: MODELOS DIGITALES, HUMANIDADES DIGITALES, PEDAGOGÍA Abstract Ashes2Art is a collaborative undergraduate research initiative focused on the application of digital tools to cultural heritage projects. The program started in 2005 at Coastal Carolina University, and from 2007 to 2009, Coastal Carolina University worked with students and faculty at Arkansas State University to study and build various digital resources pertaining to Delphi, Greece. In January 2011 the Ashes2Art project at Coastal Carolina University begins collaboration with the Center for Maritime Archaeology and Underwater Cultural Heritage at Alexandria University, Egypt. We will work with excavation directors on Lake Mareotis (near Alexandria) and at various sites along the Red Sea. Key words: DIGITAL MODELS, DIGITAL HUMANITIES, PEDAGOGY

1. INTRODUCTION

Students are digital natives. Cellphones, GPS, iPods, CAD designs, email, digital projection systems, home computers, the internet…all are commonplace. Digital models, too, have become common to a wide range of programs and projects, including mass media productions (feature films and television), museum displays, ipod apps, and various cultural heritage initiatives. There persists an underlying suspicion about digital models since there exists no coherent international body to assess and jury the accuracy of digital models and related materials. The SAVE project (Serving and Archiving Virtual Environments), discussed at length at the annual Computer Applications and Quantitative Methods conference (CAA) in Budapest in 2008, proposed just such a governing body. Although the Ashes2Art project is directly interested in the construction of accurate, publicly available digital models, this is a topic for future conversations. The present discussion provides a brief overview of a pioneering undergraduate program that combines digital technologies with various disciplines in the humanities to explore cultural heritage sites. It trains the next generation of digiterati to apply their skills to important heritage issues.

2. ASHES2ART

Ashes2Art (www.coastal.edu.ashes2art) began at Coastal Carolina University in 2005 as a means of blurring the lines between lecture and laboratory, between art history, archaeology and technology, and between undergraduate students and faculty research. It is an undergraduate interdisciplinary and collaborative program that combines art history, archaeology, web design, 3D computer models, video design and digital panoramic photography to explore and recreate monuments of the ancient past online. As a digital humanities initiative concerned with cultural heritage, it focuses on a web-based, open-source presentation of its materials conducted by faculty and undergraduate students at Coastal Carolina University and other universities, including Arkansas State University in Jonesboro, AR and, most recently, Alexandria University, Egypt. Because it relies exclusively on undergraduates, a program of this kind has distinct limitations which may not affect other programs to the same extent. Budgets are a concern to programs everywhere, especially in our current economy, but our financial concerns are unique, or at least more immediate. The turnover of our workers (ie. students) is more pronounced than one would find in graduate programs, governmental agencies or in the private sector. We also are at the mercy of our student skill sets: in any given year we may have several who can build digital models, but none that with extensive web design skills, or vice versa. As program directors, our schedules are limited by the other courses we teach, by sundry university commitments, by travel/funding restrictions. Our ability to integrate new technologies and to teach those technologies is restricted by state


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purchasing regulations, by staffing issues, by the skills and interest levels of our students, and by curricular concerns that do not affect other programs.

My co-director, Paul Olsen, and I founded the project with an idea and a graphic design Macintosh computer lab with no additional funding. As an art historian, I was impressed by the work at the University of California-Los Angeles (UCLA) and various programs worldwide, and I wondered if similar ideas and technologies might be applicable to an undergraduate course setting. Our first stage was exploratory: we focused on applying various technologies to three well-known piazze in Renaissance Florence. It was a test case to gauge the potential of our ideas. We did not attempt to reconstruct “lost” monuments, but our students stitched digital panoramas, wrote essays, compiled biographies and bibliographies, designed a website, and built an interactive 3D map. All this with twelve students in one semester. A summer institute at UCLA sponsored by the National Endowment for the Humanities in 2006 (directed by Drs. Sander Goldberg and Diane Favro) allowed me to discuss our preliminary work with a discriminating audience. The results of that first semester (fall 2005) and subsequent conversations with institute directors and attendees were sufficiently encouraging that we decided to expand the project’s scope.

2.1 Ashes2Art: Delphi

In fall 2006 we began collaboration with Dr. Alyson Gill at Arkansas State University (also an attendee at the NEH Institute at UCLA) to work on Delphi, Greece, and we planned to include the construction of digital models as a focus of the program.

Figure 1. Reconstruction of the southeast corner of the Temple of Apollo, Delphi. Taylor Baldwin, Coastal Carolina University, 2010.

Ashes2Art was offered for course credit at both universities in spring 2007, 2008 and 2009. We were awarded a grant from the National Endowment for the Humanities in 2007 and, with permissions from the Hellenic Ministry of Culture and the support of the American School for Classical Studies at Athens, we traveled to Delphi with students in summer 2007 and 2008. We also received permission to work at Corinth, Nemea, Isthmia, Epidauros, Olympia, Delos, and Aegina. Over the course of those two years, students collected GPS data, shot digital panoramas, built digital models of various monuments, designed a new web site, wrote essays, wrote lesson plans in compliance with United States National Standards for Visual Arts Education, built flythrough and educational videos, and designed interactive maps and resources. We hope to post the 40-plus panoramas online, but we are still waiting for permission

from the Hellenic Ministry of Culture and the Archaeological Museum at Delphi. In support of the project, the administrations at Coastal Carolina and Arkansas State built project-specific computer modeling labs totaling over $150K. At Coastal Carolina, the Ashes2Art course is now crosslisted between Art History, Graphic Design and History, which means students from various disciplines can receive credit toward their major and minor degrees. It also means that we are able to tap into the skills and methods of disparate programs of study.

Figure 2. Reconstruction of the entablature, roof, lion heads and acroteria on south side of Temple of Apollo, Delphi. Taylor Baldwin, Coastal Carolina

University, 2010.

3. DIGITAL MODELS

I have published elsewhere some general remarks about the methodology employed in the construction of our digital models (FLATEN, 2009). Digital models are increasingly common among digital humanities, cultural heritage, and virtual archaeology projects so I will not endeavor to summarize those thoughts here, but there are considerations that pertain to utilizing (and teaching) these kinds of tools in an environment that is exclusively aimed at undergraduates. Our models are focused on 4th century BCE monuments at Delphi, the famous site of the Delphic oracle and of the Pythian games. The models are based primarily on the Fouilles de Delphes, the excavation reports published by the French Archaeological School over the last hundred years. In conjunction with those reports, we use high-resolution photographs of the site and of objects in the Archaeological Museum, and monument-specific articles that revise, refine or supplement the information in the archaeological reports. The marble textures we apply to our models are taken directly from high-res photographs of the marble blocks onsite. In some cases, we are forced to build multiple models to address competing scholarly opinions and concerns, as is the case with the roof of the tholos of Athena Pronaia (single tier versus double tier). Models are built in 3dsMax and Mudbox, with early draft models sometimes sketched out in Google Sketch Up Pro. Beginning in fall 2009, a course in 3dsMax is offered through the Department of Theatre at Coastal Carolina University to train students in the basics of digital modeling before entering the Ashes2Art program. Surprisingly perhaps, the demands of digital set design for large-scale theatre productions provide many of the skills our students need for our reconstructions of ancient monuments. Digital models are only one component of the Ashes2Art program, but they are vital to our mission.


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Our philosophy on computer reconstructions and the project in general can be summarized by three points: 1) Uncertainty is a crucial component of knowledge; 2) Precision does not imply accuracy; and 3) Questions are more important than definite answers. These concepts are crucial to our students and to the success of the program, from both a pedagogical standpoint and when surveying our output. Many of the specifics of any given monument that we work on are not

Figure 3. Reconstruction of entrance (east) to the Temple of Apollo, Delphi. Taylor Baldwin, Coastal Carolina University, 2010.

known, or at the very least are contested; this is not surprising considering that the structures are 2500 years old. The difficulty that derives from this fact is especially evident in trying to reconstruct the interior of the Temple of Apollo (which we are still working on). To my knowledge there exists no generally accepted model in any format of the Temple of Apollo’s interior. Uncertainty in digital reconstruction models (or any type of models) is not only valuable and expected, it is necessary; the key is to make certain that the (meta)data that supports the models is clearly presented and the methods are transparent. Computers allow an almost infinite degree of precision, but designing a model that can be measured in fractions of millimeters does not necessarily have any bearing on the accuracy of that reconstruction: the height and intercolumniation of a Doric column is rendered irrelevant if that column should be Ionic, and so on. Ultimately, the types of questions that are raised by uncertainty become invaluable for the collaborative learning and teaching process: what types of hinges were used? How were treasury or temple doors locked? Was the roof tiles built of ceramic or marble? These “rules” or guiding principles have helped us to define our mission and refine our models, essays, lesson plans and resource materials, and they are valuable lessons for our students regardless of discipline. They encourage research, enhance discovery, support creative solutions. Our methods and our successes have allowed Ashes2Art, along with programs at Duke and Harvard universities, to be identified recently as “inspiring a new kind of undergraduate education that is immersive, experiential, and contributive at the same time.” (VILLANO, 2009: 26-30)

4. ASHES2ART AND ALEXANDRIA UNIVERSITY

In 2010 the details were sketched out for a collaboration between the Ashes2Art program at Coastal Carolina University and the Center for Maritime Archaeology and Underwater

Cultural Heritage (CMA) at Alexandria University, Egypt. Olsen and Flaten visited Alexandria in March 2010 to discuss our program with students and discuss the details of the collaboration with Dr. Emad Khalil (director, CMA) and other faculty and staff at the University. A signed Memorandum of Understanding is expected in August 2010. Beginning in January 2011, Ashes2Art will work at various excavation sites at Lake Mareotis, immediately west of modern Alexandria (BLUE, 2006, 2007; KHALIL, 2010). When work at Mareotis is sufficiently underway, we plan to work on multiple sites on the Red Sea, perhaps including Wadi Gawasis, Quseir al-Qadim, and the Sadana Island shipwreck. In support of excavation teams led by Dr. Emad Khalil, Dr. Lucy Blue (University of Southhampton, UK), and Dr. Cheryl Ward (Coastal Carolina University), Ashes2Art will collect GPS data, shoot digital panoramas, design and populate site-specific online databases and

site-specific virtual museums, build computer models of excavated ancient boats and ports, and design a digital representations of the radical topographic changes to the areas over the past two thousand years. As part of those reconstruction efforts, we plan to introduce LIDAR scanning to the sites to better understand, and better reconstruct, the topography.

Figure 4. Detail of reconstructed stereobate and stylobate from the east, Temple of Apollo, Delphi. Taylor Baldwin, Coastal Carolina University,

2010.

This collaboration represents a radical and exciting departure for the Ashes2Art program. For the first time, we will have unlimited access to all excavation materials, we will be able to document excavations in realtime, and we will assist in the reconstruction of sites and maritime vessels that heretofore were completely unknown. We will be able to work directly with excavators and play a fundamental role in disseminating data about their excavations worldwide. Moreover, our digital models of individual components of boats will aid in the physical reconstruction of the vessels themselves and to better understand the specifics of boat construction and trade from ancient Egypt through Rome and the Ottomans. The collaboration also is expected to result in faculty and student exchanges between the two universities beginning in spring 2011. Dr. Cheryl Ward and I will take students to Egypt for three weeks in May 2011 to begin that process. Program directors at both institutions will apply for collaborative grants through national agencies in Egypt and in the United States.


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Figure 5. Map of Lake Mareotis today and in antiquity (Khalil).

5. CONCLUSIONS

In 2007 I addressed the historic joint-meeting of the National Endowment for the Humanities (NEH) and Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) in Washington, D. C. about the Ashes2Art project. (FLATEN, 2008: 76-86) At the time I expressed that my presence there was similar to arriving at a car race riding a bicycle. With the august body of scholars and researchers gathered at Arqueologica 2.0, I feel in some ways as I did then. Ashes2Art is a small and modest project, with a negligible budget and a “staff” of undergraduates that changes from semester to semester. Yet, our project is vital to the future of cultural heritage programs and digital humanities initiatives because we are training the next generation of programmers and researchers. Students are introduced to a heuristic means of acquiring knowledge, they are discovering new approaches to learning, and they are applying the digital skills that pervade our modern world to sensitive heritage issues. I am proud of our students’ successes, and I am excited about the opportunities that our new collaboration with Alexandria University will provide. I look forward to discussing future developments of our program at forthcoming SEAV conferences, and to participate in the International Forum for Virtual Archaeology.

ACKNOWLEGMENTS

I would like to express my sincerest thanks to SEAV and Arqueológica 2.0 for inviting me to participate in this exciting event. Paul Olsen, Ashes2Art co-founder and co-director, and I are indebted to the administration at Coastal Carolina University for their continued support of the Ashes2Art project, in particular the Dean of Humanities and Fine Arts, Dr. Bill Richardson, and the Provost, Dr. Robert Sheehan. For work at Delphi, the project is grateful for the support of the National Endowment for the Humanities, and the access to archaeological sites provided by the Hellenic Ministry of Culture and the American School for Classical Studies at Athens. Lastly, and perhaps most importantly, we would like to thank the students in Ashes2Art, without whom the project would not exist: in spring 2010 those students were Taylor Baldwin (digital models), Ryan D’Alessandro (digital models), Caitlin Jones (digital models), Braden Pate (web design), Evan Donnevant (lesson plans), Samantha Bailey (lesson plans), Preston Moorhead (research/archives), Jacquelyn Mascia (research/archives), and Jesse Nevins (research/essays).

REFERENCES

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LA HIPÓTESIS VIRTUAL ARQUEOLÓGICA COMO MÉTODO DE INVESTIGACIÓN

THE VIRTUAL HIPOTHESYS AS A RESEARCH METHOD

LEARNING SITES, Inc. & THE INSTITUTE FOR THE VISUALIZATION OF HISTORY, Inc., Massachusetts, USA


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Los valores del Patrimonio y su preservación mediante la Realidad Virtual

María Fernanda Morón de Castro

Grupo MUSEUM. Universidad de Sevilla. Sevilla. España.

Resumen Esta ponencia pretende exponer algunas pinceladas sobre la realidad postmoderna, donde el uso de las nuevas tecnologías favorecen la conservación del patrimonio pero también pueden llegar a devaluarlo Palabras clave: POSTMODERNIDAD, PATRIMONIO, NUEVAS TECNOLOGÍAS

Muchas de las actuaciones que se realizan sobre el Patrimonio cultural y natural pueden estar dirigidas el conocimiento de los valores patrimoniales y su sentido en la educación. Estas actuaciones pueden estar basadas, la mejor de las veces, en la adopción de unos criterios, más o menos fundamentados. Y esos criterios, cuando existen, se apoyan en una serie de valores y opiniones. Se dice que el concepto de valor es la estimación que se tiene de una cosa o el juicio que se emite sobre las acciones de las personas.

Sin embargo, el concepto de valor es algo relativo, va a depender del momento histórico, de la cultura a la que se pertenezca. No obstante, no hay que olvidar, que el concepto de valor va condicionado a la persona y a la educación y formación de la misma.

Consecuentemente, todo esto nos lleva a analizar este periodo que estamos viviendo llamado postmoderno, que parece que se desarrolla a partir de los años 60 y como sus valores pueden afectar al patrimonio cultural.

La postmodernidad, por más polifacética y desestructurada que parezca, no está carente de valores en el sentido moral. El principio de incertidumbre planteado de Heisemberg1, uno de los nombres que mejor define el pensamiento posmoderno, paralelo en la ciencia a la teoría de la relatividad y a la física cuántica y nuclear, se acompaña de relativismo cultural. Nada es totalmente malo ni absolutamente bueno.

Uno de los síntomas sociales más significativos de esta postmodernidad desencantada, que ha renunciado a las utopías y a la idea de progreso visto desde la perspectiva de la Historia, ya que sólo interesa el presente, es como digo la existencia de las contradicciones que nacen unas paralelas a las otras y que aunque parezca no son consecuencias unas de otras.

� Por un lado vemos configurarse en la civilización occidental una trama legislativa y administrativa referida a la conservación de patrimonio. Grandes instituciones como la Unesco, el Icom, el Iccrom. El ICC…tratan de ordenar con sus recomendaciones, cartas y documentos, las actuaciones de

1 O'Connor, John J.; Robertson, Edmund F., ( 2006) «Biografía de Werner Heisenberg» MacTutor History of Mathematics archive, Universidad de Saint Andrews

Patrimonio Arqueológico “in situ”.

los gobiernos. Vemos especialmente nacer la defensa del patrimonio cultural junto a la revalorización del medio ambiente natural. En este escenario se dibuja la salvaguarda del patrimonio, como uno de los grandes retos que se plantea la sociedad posmoderna. Sin embargo, no hay que olvidar que el mismo concepto de Patrimonio, tan amplio y diversificado, se fundamenta en el concepto de valor. La Unesco no se ha atrevido a definir estos valores y menos lo hace la legislación. La Unesco se refiere no a valores sino a criterios que han de tenerse en cuenta para clasificar algo como patrimonio. Estos criterios pueden analizarse en las “Directrices prácticas sobre la aplicación de la convención del Patrimonio Mundial”.

� Por otro lado, estas iniciativas tienen que convivir con una realidad impulsada por el marketing donde no importa el mensaje sino como se transmite el mismo. El consumismo compulsivo, la vorágine de la prisa, el realismo del dinero, la especulación, en donde también


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participa la gestión de la Cultura, que es más tecnológica que humanística. De hecho, la sociedad postmoderna se siente irresistiblemente atraída por las nuevas tecnologías que se apoyan en el lenguaje: los medios de comunicación y la cultura de la imagen, han sido las principales protagonistas en el surgimiento de la cultura posmoderna. Según Lyotard2 las tecnologías comunicativas, con internet como eje, han producido la llamada “sociedad de la información”. Vivimos en la postmodernidad en una “babel informativa” donde la comunicación y los medios adquieren un carácter central, en un escenario multimedia y donde no interesa tanto el discurso como el medio en el que este se produce.

Dentro de estas contradicciones vivas se encuentra la situación del Patrimonio. Vemos mezcladas las conductas de conservar y de descuidar, de respetar y de destruir, de consumir y de restaurar. Esto es reflejo, ni más ni menos, que de una falta de pensamiento unificado propio de los tiempos que vivimos. Esta falta de pensamiento unificado, esta sensación de relatividad vital, han traído en cambio aspectos interesantes como son el multiculturalismo, la microhistoria, la cultura de las diferencias, que también favorecen al patrimonio. El concepto de patrimonio se ha visto ampliado y respetado sea de la cultura que sea. Y a ello ha contribuido intensamente la difusión del Patrimonio a través de las Nuevas Tecnologías.

Reconstrucción virtual del Templo circular de Delfos. Grecia.

Las Nuevas Tecnologías han revolucionado muchas parcelas del conocimiento. Hoy es más amplio que nunca el abanico de posibilidades que ofrecen estas nuevas herramientas, aplicadas al desarrollo y a la difusión de las investigaciones. En particular, su aplicación al estudio del Patrimonio ha sido fundamental y reveladora. Aunque no hay que olvidar que el interés que se tiene por el mismo, en gran parte, proviene porque el patrimonio es imagen y ya se ha apuntado anteriormente la irresistible atracción que hoy existe por la misma.

Pero desde mi punto de vista, la gran aportación que hacen las Nuevas Tecnologías al mundo del patrimonio es que permiten hacer propuestas de intervención en el Patrimonio sin que estos bienes sean tocados y eso es todo un avance. En estos momentos las Nuevas Tecnologías, entre las que se encuentran los avances en infografía gráfica y en realidad virtual, se constituyen en nuevas herramientas culturales y la buena utilización de las mismas favorecen la integridad del Patrimonio, a veces tan poco respetado por intervenciones incorrectas, rehabilitaciones peligrosas o irrespetuosas restauraciones. Por otra parte, las Nuevas Tecnologías se revelan como un nuevo

2 Lyotard (1979): La Condition postmoderne: Rapport sur le savoir . París

cauce de expresión artística y científica, por su potente valor didáctico y atractiva apariencia, en especial aplicada a nueva museología.

Levantamiento tridimensional, escaneado láser.

Sin embargo, se ha de estar atento a una incorrecta utilización de estos sistemas. Esta sociedad posmoderna en la que estamos inmersos nos lleva al consumo desenfrenado de las imágenes, que olvidan que la tecnología es sólo un medio y no un fin. La experiencia personal frente a una obra artística no puede ser sustituida por nada. El pensamiento, las emociones y sensaciones que podemos sentir frente a la riqueza patrimonial de nuestro entorno no pueden ser reproducidos en realidad virtual, no debemos entrar en la devaluación de las obras por el consumismo de imágenes. (Hoy preferimos hacer un power point sobre Itálica antes que entretenernos en visitarla, las clases de profesores se llenan de power point y los alumnos mirarán a la pantalla y no a su profesor, o pasan largas horas sentados frente a un ordenador)

¿Podemos plantear alguna solución a estas grandes contradicciones? Yo creo que sí, si ponemos el acento en que las nuevas Tecnologías no pueden suplantar a la realidad, como la vida no puede ser vivida artificialmente ni por otro y que el sentido de las Nuevas Tecnologías ha de estar al servicio de la educación y la formación de los individuos, no entendiendo la educación y formación como un arsenal de conocimientos enciclopédicos sino más bien como una reflexión sobre la condición humana y su adaptación a la realidad. ¿qué sentido tiene legar a nuestros hijos lo que hemos heredado de nuestros padres con toda su integridad?¿Podemos modificar esa herencia, podemos malgastarla o acrecentarla?

Nube de puntos escaneado láser de la Catedral de Pisa. Italia.


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Para eso hay que conocer los valores del patrimonio y eso sólo es transmisible por una concienciación educacional de las familias y por una concienciación especial de los profesionales, ¿sabemos dónde se fundamentan los valores del patrimonio de la cultura universal?

A largo de estos años he pensado que todo nos conduce a los valores de autenticidad y originalidad, que sustentados sobre la calidad, no dejan de ser más que los planteamientos que sobre el hombre se hizo la cultura griega…. De nuevo se nos conduce a la búsqueda de la verdad, al bien y a la belleza, los llamados trascendentales por los filósofos de todos los tiempos, que tienen que convivir como decía Jaspers3 con la atracción que siente la postmodernidad por las experiencias inmediatas y en ellas las Nuevas Tecnologías encuentran su razón de ser.

3 Jaspers, Karl (1993). Cifras de la transcendencia. Madrid

Reconstrucción virtual del Santuario de Munigua. Sevilla. Siglo II d. C.

BIBLIOGRAFÍA

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LYOTARD (1979): La Condition postmoderne: Rapport sur le savoir . París

O'CONNOR, John J.; ROBERTSON, Edmund F., (2006) «Biografía de Werner Heisenberg» MacTutor History of Mathematics archive, Universidad de Saint Andrews

VATTINO y otros (1994): En torno a la Postmodernidad Barcelona


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La realidad virtual y el análisis científico: De la nube de puntos al documento analítico

Mercedes Farjas, Ernesto Moreno y Francisco J. García Lázaro

Universidad Politécnica de Madrid. Madrid. España.

Resumen Desde la Topografía hemos estado trabajando en obtener la modelización tridimensional de elementos arqueológicos haciendo uso de los sistemas láser escáner de corto, medio y largo alcance. Hemos efectuado el modelado de piezas arqueológicas para museos, levantamientos de yacimientos para equipos científicos y documentación general de áreas de interés cultural. En este artículo pretendemos exponer cómo habiendo llegado a un punto de vista lleno de escepticismo, en el que se podía pensar que la realidad virtual había encontrado un límite en la representación de la arqueología, se puede iniciar un nuevo camino. Proponemos una búsqueda de nuevos modos y procedimientos de análisis con la información recopilada, en definitiva de nuevos documentos para la interpretación científica de la arqueología que participen en la creación de conocimiento, desde las nubes de puntos adquiridas en campo. En este trabajo exploramos los documentos de análisis que son utilizados actualmente en el proceso de creación de modelos de realidad virtual e iniciamos la búsqueda de nuevos planteamientos. Palabras Clave: REALIDAD VIRTUAL, MODELIZACIÓN, LÁSER ESCÁNER, NUBE DE PUNTOS, EXPLOTACIÓN DE

RESULTADOS.

1. LA REALIDAD VIRTUAL

La realidad virtual es una simulación tridimensional interactiva mediante ordenador, en la que el usuario se introduce en un ambiente artificial que percibe como real. Este escenario debe cumplir unos requisitos mínimos de simulación o capacidad de representación, de interacción usuario-modelo y de percepción sensorial por parte del usuario.

El término realidad virtual lo encontramos ubicado en múltiples disciplinas, en las que se pretende contar con una fantasía de lo real, con una representación que pueda ser objeto de aplicación práctica, técnica o conceptual. Desde los años 50, donde sitúan los investigadores el comienzo de esta disciplina, hasta el día de hoy, los sistemas de captura, tratamiento y representación han sido variados, y han ido evolucionando en el tiempo a la par que lo hacían los ordenadores, para lograr alcanzar la potencia necesaria que requerían los procesos de cálculo.

2. TOPOGRAFÍA Y MODELOS 3D

En el devenir de la ciencia, las técnicas topográficas y cartográficas han estado tradicionalmente ligadas al estudio y representación del terreno, en cualquiera de sus estados o situaciones, obteniéndose resultados digitales en dos o tres dimensiones. Estas técnicas han ido variando poco a poco su concepción primaria monotemática hacia una situación más generalista y multidisciplinar, convirtiéndose en apoyo o soporte para otras ciencias.

Una de las disciplinas en la que la colaboración está siendo cada vez más intensa, es la arqueología. Las ciencias cartográficas y la

arqueología están encontrando puntos comunes de trabajo, uno de los cuales es la representación virtual de escenarios de interés arqueológico. En este sentido, las tecnologías de modelización permiten la adquisición de datos utilizando diferentes equipos y métodos para obtener la representación 2D y 3D de objetos, edificios, estatuas, yacimientos arqueológicos y superficies, centrando las investigaciones en obtener y modelizar, estos elementos.

Desde la topografía tradicional, el proceso comienza con la adquisición de nubes de puntos, y a continuación se procede a su edición, antes de llevar a cabo la triangulación del modelo y los procesos de curvado u obtención de modelos digitales que posteriormente pueden ser tratados con texturas. Los productos derivados más usuales han sido modelos mallados, videos hiperrealistas y ortoimágenes. A modo de ejemplo recogemos la representación virtual del levantamiento a escala 1/500 con receptores GPS, de la zona arqueológica de Mleiha, en el Emirato de Sharjah [Figura 1].

Figura 1: Representación virtual del Levantamiento a escala 1/500 con receptores GPS de la zona arqueológica de Mleiha en el Emirato de

Sharjah.


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Los sistemas de captura han evolucionado y un hito importante fue la incorporación de los sistemas láser escáner 3D. En España aparecieron en el año 2003 [Figura 2] y comenzamos a experimentar con ellos en aplicaciones para patrimonio y arqueología, aceptando el reto de investigar en la modelización tridimensional con nubes de puntos de gran tamaño.

Con estos sistemas de adquisición se capturan datos sin discriminación previa de puntos y se obtiene de forma rápida modelos 3D. Desde esta captura global se puede analizar la singularidad del detalle, frente a los sistemas tradicionales en los que se capturaban puntos para imaginar sobre ellos superficies.

Una vez finalizada la toma de datos se efectúa el tratamiento de la información capturada. La mayoría de los equipos láser escáner tienen asociado un programa informático de tratamiento y visualización de datos. Este programa está preparado para recibir y tratar la elevada cantidad de puntos de cada toma, que colapsan los sistemas tradicionales de CAD.

El tratamiento de datos requiere unos procesos grandes y en algunos de los casos algo tediosos, pero aún así la incorporación de las técnicas escáner 3D, han permitido agilizar los sistemas de modelización. Esta situación unida a la precisión de las tomas y a la posibilidad de disponer de métrica espacio tiempo, hace posible que en el modelo final de realidad virtual, el usuario se encuentre con una imagen cercana a su realidad tridimensional.

Las fases de un proyecto con láser escáner las podemos dividir en:

� Adquisición de datos

� Tratamiento y procesamiento de la información

� Explotación 2D y 3D del modelo de nube de puntos

� En concreto los pasos a seguir son:

� Pre-edición de cada toma. Si la toma es demasiado densa se puede proceder a un remuestreo.

� Registro de cada nube de puntos al sistema de referencia del proyecto escogido, generalmente local o global.

� Eliminación de puntos indeseados y erróneos y de toda la información duplicada en áreas de solape mediante filtrado.

� Segmentación en tres dimensiones de la nube de puntos.

� Extracción de geometrías.

� Modelado tridimensional de entidades.

� Relleno de zonas huecas.

� Simplificación de entidades.

A modo de ejemplo se presenta la actuación para documentar el yacimiento arqueológico de Minateda, mediante equipos láser escáner 3D, siguiendo todo este proceso [Figura 3].

Figura 2: Captura de la Fuente de Cibeles mediante equipos Láser. UPM-Leica (2003) - Equipo CYRAX 2500 Leica- Geosystem


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Figura 3.a : Nube de puntos del Abrigo prehistórico de Minateda

Figura 3.b: Asignación de color a la nube de puntos

Figura 3.c: Detalle de uno de sus paneles arqueológicos a escala 1/20

Figura 3: Obtención del modelo del abrigo prehistórico de Minateda


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3. BÚSQUEDA DE NUEVOS DOCUMENTOS ANALÍTICOS DESDE LOS SISTEMAS LÁSER ESCÁNER

Como hemos indicado anteriormente, la realidad virtual (RV) en arqueología se ha convertido en algo cotidiano con productos que se han incluido en museos, aplicaciones multimedia y páginas web.

En esta situación, y cuando empiezan a repetirse los planteamientos, hemos parado nuestra actuación productiva y estamos dedicando nuestro pensamiento al análisis.

Se dice que toda investigación comienza cuando nos encontramos ante una pregunta o incertidumbre que nos hace cuestionarnos una situación e iniciar una búsqueda. Nosotros nos planteamos las siguientes preguntas:

¿Qué productos de RV son usados a nivel científico?

¿Por qué la RV está centrada en la representación hiperrealista?

Y en este artículo pretendemos iniciar el camino hacia la respuesta a la primera de ellas.

La cuestión que queremos plantear en este trabajo es analizar el hecho de una realidad: la potencia de la herramienta RV es inmensa y las dificultades técnicas superadas para llegar a ella también. Sin embargo, la explotación de los resultados y de los documentos obtenidos durante todo el proceso es mínima.

La situación actual muestra un panorama en el que tras haberse superado los problemas tecnológicos, el documento final es poco más que un video. La realidad virtual se dirige hacia el hiperrealismo y se detiene cuando lo alcanza, tirando a la basura todos los productos intermedios o archivos tratados.

Por un lado en el modelo hiperrealista de realidad virtual obtenido no es usado por los especialistas en arqueología desde los programas originales de tratamiento de datos, quedando reducida la utilización a mostrar el video en formato .avi o similar. Este modelo hiperrealista o tendente a serlo, podría ser obtenido con costes mínimos y resultados semejantes mediante cámaras tradicionales de video o fotografías. El aporte métrico de los modelos de realidad virtual obtenidos desde los sistemas láser escáner no queda accesible de modo sencillo al investigador en ciencias sociales. Es ésta la línea de trabajo que pretendemos abrir delimitando los puntos críticos del proceso e intentando definir instrumentos de fácil manejo y bajos costes, que introduzcan la realidad virtual con toda su potencia a la investigación y creación de conocimiento, en sentido estricto.

Explotación 3D

Los métodos de adquisición de datos actuales, permiten obtener modelos digitales del objeto, desde ellos puede trabajarse con productos derivados de los ficheros 3D de nubes de puntos y triangulación, de los modelos sólidos y de los modelos texturizados.

Recordemos que un modelo digital del terreno (MDT) genera una estructura de datos que puede ser tratada por los programas informáticos. Esta estructura numérica de información representa la distribución espacial de la superficie, considerada como una variable cuantitativa y continua. En este sentido aporta una maqueta de la realidad en el que adquiere una especial

importancia la conservación de las proporciones o relaciones espaciales relativas.

� Nubes de puntos y triangulación.

El documento 3D con la nube o puntos se obtiene de los datos de campo, con un tratamiento de procesamiento topográfico. Para poder realizar el modelo completo de una superficie exterior cuando se han realizado múltiples tomas desde distintos ángulos, para poder registrar el área en su totalidad, al de unirse todas ellas para representar el objeto. Cada una de las tomas genera una nube de puntos en un mismo sistema de coordenadas, sistema de referencia local perteneciente al instrumental que se haya usado. Para solucionar ese problema se realizan alineaciones o transformaciones entre cada una de las tomas y se obtienen el modelo completo en un único sistema de referencia. Este modelo puede ser triangulado utilizando los algoritmos del programa que se esté utilizando en cada caso.

� Modelo sólido y texturizado.

El modelo sólido es generado después de la alineación de todas las tomas del objeto, tanto las individuales, como las de que forman parte de los grupos o familias. En la representación tridimensional se busca el modelo completo, pero también se pueden buscar modelos parciales de alguna zona o cara.

Dependiendo principalmente de las formas del objeto y de la manera de llevar a cabo la toma de datos, en la superficie generada podrán quedar huecos producidos por la falta de información. Esta falta se produce por zonas de sombra, áreas del objeto en las que no sea posible lleva a cabo la toma de datos o aquellas que se han producido durante la toma por ocultamientos de unos elementos, normalmente hundidos, producidos por otros del propio objeto más prominentes. Si no se diseña de forma adecuada la adquisición de datos también pueden producirse huecos en el modelo por quedar alguna zona del objeto sin datos. Si los huecos fueran de tamaño mayor que la tolerancia que tenga que cumplir el modelo, estos no deberían rellenarse de forma automática y si se rellenan habría que hacerlo de manera que se diferencien estas zonas. También puede optarse por completar la información con una nueva adquisición directa de datos, con el equipo topográfico que corresponda.

El modelo se puede simplificar reduciendo el número de triángulos por si necesita utilizar alguna aplicación que así lo requiera. Para ello los programas ofrecen la opción de realizar un pulido para hacer suavizados de zona, generación de aristas o caras en elementos con bordes duros, eliminación de posibles ruidos o elementos, etc.

Sobre el modelo sólido, puede obtenerse el modelo texturizado. La ventaja que tiene el equipo escáner láser es que permite el registro de las texturas a la vez que toma las nubes de puntos y pueden ser procesadas de forma simultánea.

Una vez obtenidos los dos tipos modelos del objeto, el sólido y el texturizado, se pueden exportar los datos para realizar animaciones y simulaciones infográficas, para su uso científico e histórico, y para otros usos dependiendo de las características del objeto escaneado.


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Explotación 2D

Si bien todos los productos de representación indicados en el apartado anterior, ofrecen un enorme potencial de uso, tal como venimos planteando en el presente trabajo, la formación que requieren en tecnologías específicas, ha dificultado su uso real en la investigación. Es por ello por lo que consideramos interesante, que se recurra a productos tradicionales de representación cartográfica, mediante representaciones 2D que indiquen la geometría de los modelos.

A modo de ejemplo se presenta la documentación cartográfica obtenida en el yacimiento arqueológico de Galería, en Atapuerca (Burgos), a partir de la ortofotografía del modelo.

Figura 4: Cartografía a escala 1/30 del yacimiento arqueológico de Galería

Para la documentación gráfica de la fachada principal del Palacio del Infantado de Guadalajara, se utilizo el uso de homografías apoyadas en un levantamiento láser escáner. Para ello se uso la aplicación infográfica Homograf.1, como módulo complementaria de un programa de dibujo asistido por ordenador, en nuestro caso el programa AutoCad. La aplicación Homograf.1, resuelve directamente las homografías planas, y facilita considerablemente la representación métrica arquitectónica. Se adjunta un ejemplo de los resultados obtenidos.

Figura 5: Detalle del la cartografía a escala 1/20 de la parte superior de la fachada principal del Palacio del Infantado (Guadalajara)

Figura 6: Detalle de la cartografía a escala 1/20 de las ventanas del Palacio del Infantado (Guadalajara)

4. CONCLUSIÓN

Planteamos el análisis sobre qué productos del proceso de creación de RV pueden ser útiles para el análisis científico, atendiendo al perfil de los usuarios, intentando identificar nuevos productos finales de análisis y dar respuesta a la cuestión parcial:

¿Es necesario completar todo el proceso de RV en la documentación arqueológica?

La RV es una autentica realidad y se ha demostrado su gran utilidad en museológica y exposición, pero apenas se utiliza en la generación de nuevo conocimiento científico. Pretendemos analizarlo desde el punto de vista del análisis científico, concretando qué productos obtener en dos y tres dimensiones, y la utilidad real de los mismos. Es como un gran “elefante dormido” al que queremos despertar. No se trata sólo de aplicar las tecnologías obtener el modelo y trabajar en su representación o reconstrucción virtual, pretendemos que se trascienda este momento, apoyándose en formas de interpretación que vayan más allá.


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Para finalizar presentamos esta idea con el trabajo realizado por Martin Carril Obiols, sobre la modelización de un capitel.

El objeto, a través de las nuevas tecnologías de divulgación, adquiere una singularidad, una vitalidad propia. Es como si la textura de la piedra fuera la piel curtida de un rostro, en la que se refleja lo vivido.

El capitel tiene su propia historia, que se extiende desde el momento en que hace siglos un escultor extrajo de la piedra su forma, hasta la eternidad.

Descubrimos la magia del objeto, que es como un meteorito que recorre nuestro espacio-tiempo danzando y continúa su viaje para mostrar algo del pasado a las generaciones venideras. Su viaje por las aguas y su descubrimiento, brotando ante nuestros ojos como una planta pétrea embozada en sus hojas de acanto, nos revela que es algo más que un hallazgo de interés arqueológico.

Nos regala su permanencia en un tiempo en que todo es fulgurante y perecedero, nos introduce en el laberinto de sus sinuosos perfiles, que un niño intenta dibujar.

Al contemplarlo reflexionamos sobre el tiempo, nuestro don mas preciado, ya que las personas somos sólo las piedras que forman el gran arco de la historia, y nuestra tecnología se pone al servicio de la belleza.

AGRADECIMIENTOS

Este trabajo se desarrolla dentro del proyecto I+D: HAR2008-04118/HIST (Segeda y Celtiberia Septentrional: investigación científica, desarrollo rural sostenible y nuevas tecnologías), financiado por el Ministerio de Educación y Ciencia y los fondos FEDER y el Proyecto PADCAM (El Patrimonio Arqueológico y documental de la Comunidad Autónoma de Madrid: Sistematización, gestión, puesta en valor y difusión desde el ámbito local del marco europeo) financiado por la Consejería de Educación, de la Comunidad de Madrid.

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Enabling Archaeological Hypothesis Testing in Real Time using the REVEAL Documentation and Display System

Donald H. Sanders

Learning Sites, Inc. & the Institute for the Visualization of History, Inc., Massachusetts, USA

Abstract This paper focuses on a system that can ensure that excavations are indeed fully documented and that the record is accurate. REVEAL is a single piece of software that coordinates all data types used at excavations with semi-automated tools that in turn can ease the process of documenting sites, trenches and objects, of recording excavation progress, of researching and analyzing the collected evidence, and even of creating 3D models and virtual worlds. Search and retrieval, and thus testing hypotheses against the excavated material happens in real time, as the excavation proceeds. That is the important advance. Keywords: VIRTUAL REALITY, AUTOMATED 3D MODELING, DATABASES, EXCAVATION TOOLS, DATA INTEGRATION, GEOLOCATED IMAGES, SITE RECORDING, EXCAVATION DOCUMENTATION

I. INTRODUCTION

From my field experience as a dirt archaeologist, I understand traditional excavation methods and how frustrating it can be to ensure that everything is being noted properly, dug efficiently, and that inferences about the evidence allow for a successful interpretation of the site’s history. Therefore, any automated computer-based documentation and analysis tools would seem beneficial. They can be more accurate and cost effective, saving time and ensuring that all finds and their context are appropriately and thoroughly recorded.

I also admit that cool software tools and fancy hardware can create new problems and headaches. But if designed properly, with safeguards in place, new digital field data acquisition systems can enable new types of hypothesis testing, new insight into the past, and new visualizations that in turn can lead to a paradigm shift in how excavations are managed and evidence disseminated.

As I made my transition from dirt archaeologist to virtual heritage practitioner, I discovered that interactive 3D computer models permit more innovative inquiries than are possible when using traditional 2D paper-based media (Figure 1; SANDERS 2008). Afterall, the past happened in 3D, so that is the way it should be studied. Only then can we accurately envision historic places and events.

But, projects like these assume excavations have already happened and that the virtual environments that re-create the past are using a complete record of the excavated evidence and that the data are correct.

This paper focuses on a system that can ensure that excavations are indeed fully documented and that the record is accurate. We call our initiative REVEAL (Reconstruction and Exploratory Visualization: Engineering meets ArchaeoLogy). It is a new collaborative project between the Institute for the Visualization of History, Brown University’s Division of Engineering, Laboratory for Man/Machine Systems, and the University of

North Carolina’s Department of Electrical and Computer Engineering.

Those are questionable assumptions.

Figure 1. Montage of sample project renderings from Learning Sites, Inc. and the Institute for the Visualization of History, Inc.; directed by Donald

H. Sanders.

There have been many computer-based data collection systems for archaeology; many databases, many digital archives, and many digital publications for the discipline. REVEAL is special, because it is a single piece of software that coordinates all data types with semi-automated tools that in turn can ease the process of documenting sites, trenches and objects, of recording excavation progress, of researching and analyzing the collected evidence, and even of creating 3D models and virtual worlds. Search and retrieval, and thus testing hypotheses against the excavated material happens in real time, as the excavation proceeds. That is an important advance.


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II. CURRENT ARCHAEOLOGICAL METHODS

One of the key problems in archaeology is trying to accurately locate things like trenches, walls, and artifacts in 3D space. Traditionally, archaeologists describe their finds, manually take measurements, and use hand-drawn sketches and occasional photographs to record the contexts of artifacts, strata, and architectural features. This methodology suffers from inaccuracy, inconsistent terminology, transcription errors, and just taking too long. Some things are not recorded at all because their significance is not recognized until too late.

Other issues for field teams include noting what was found, who found it, what are the find’s characteristics, figuring out how all this data should be organized, and how other researchers can assimilate all this information. Understanding the meaning, context, and function of an object evolves over time as it is examined and categorized, which often involves multiple specialists each of whom may submit data in different formats. The standard collocation methods do not effectively allow hypothesis testing on all the excavated data in real time; nor allow for planning field strategies while the dig is underway. Normally, we have to wait until all the evidence has been collected, analyzed, and synthesized--that often takes years and is unfair to our colleagues.

Has the transition to digital acquisition technologies improved the situation? We now have the choice of laser scans, LIDAR, digital photography, databases, CAD, GIS, GPS, total stations, and even smartphones with high-res cameras and custom apps that can be tailored for use during excavations.

Using total stations and related equipment to survey a site is time consuming, only those points that were considered important at the time are recorded, and the points are hard to collate with the rest of the datasets from the site. GIS is superlative for 2D spatial data, but not so useful as a general purpose data exploration tool, and generally has poor integration with interactive 3D visualizations. Harris Matrix tools focus on displaying stratigraphic sequences, with little integration with other datatypes. Custom site-specific databases are uneven in the comprehensiveness of their features and cannot be easily generalized to other excavations.

What site directors really need is a complete package that keeps things digital from acquisition to publication, integrates all data types, and can be used across different excavations with minimal modification. The goal would be to ease recording and recall for researchers of all backgrounds. That is exactly what we set out to do.

III. REVEAL

REVEAL is a four-year US National Science Foundation-funded project. We are currently nearing the grant’s midway point. Our consortium is creating an all-digital toolkit for acquiring, coordinating, and presenting archaeological data in a way that streamlines the excavation documentation process, supports and enhances understanding of the data, and allows for many output formats. REVEAL leverages three aspects of information technology: computer vision algorithms to speed up or replace manual imaging tasks; computer automation tools to speed up

data entry tasks; and integrated 2D and 3D media resources to enhance comprehension and dissemination.

More specifically, our goals are to enable real-time hypothesis testing during excavation by improving data acquisition through automation, including zero-additional-cost geo-located position recording; 3D model generation from photographs; and full integration of all other user data, from laser scans to chemical analyses (GALOR ET AL. 2009). REVEAL has a single common repository for all data about an excavation, integrated multimedia analysis functions (including immediate access to tabular, photo, video, and 3D data), and integrated display of that data on plans or in spatially located 3D models of excavated remains. This means that from any single data type there is, via context-sensitive menus, direct access to and display of all other related datasets. REVEAL can also export data and query results in a number of file formats. Thus, REVEAL combines multiple modes of input, a back-end database, and a sophisticated user interface.

The alpha version of REVEAL, used on-site last summer, tested low-frame-rate continuous video to capture the entire excavation process, allowing the users to “roll-back” and replay the excavation to determine exactly where and when an artifact or wall was discovered. To solve issues of occlusion, multiple cameras were mounted around the trenches to record from many viewpoints. However, the cameras lacked sufficient resolution for locating small finds, and positioning them around the excavation so their cables did not get in anyone’s way proved difficult. We concluded that this process was not worth the effort and expense.

Figure 2. Photos of the REVEAL I camera and scaffolding arrangement from the 2009 alpha tests.

In addition, REVEAL I used multiple high-resolution still cameras placed surrounding trenches to photograph finds as they were uncovered, to provide data for 3D reconstructions of the area, and to enable detailed analysis and measurements from any angle (Figure 2). The photography and its automated processing were combined with more traditional form-based object recording into a database whose entries are linked to the digital images. Based on last summer’s tests, the REVEAL interface, image input methods, and automated tools were redesigned.

REVEAL II, our current pre-beta version, is programmed for acquiring and analyzing highly integrated tabular data, plan views, photographs, and 3D models. It is being field tested at archaeological sites in Israel this summer. We have significantly reduced the equipment cost and enhanced flexibility by replacing


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the fixed still and video camera array with a single handheld digital camera and a specific picture-taking process. We trade off simplified hardware for more complex software challenges.

The REVEAL user interface allows direct, multiple window access to drawings, photos (stills and videos, whether taken on site or via satellite or from scans), 3D models (of objects, trenches, and reconstructions, including GIS, point cloud, and laser scan data), and any text about the site and its finds.

The following screen shots of some sample queries will demonstrate a bit of the power and flexibility of the system. The explanations will focus on the query and hypothesis-testing side of REVEAL, assuming that the front-end database forms are being filled out while a (hypothetical) excavation progresses.

REVEAL’s screen consists of a side panel (for adding to or changing elements in the display); the main display space, and various context-sensitive pull-down menus (Figure 3). All data types and visualization methods are always available and linked from all other interface and image modes. Users can choose from a set various display preferences, such as, selecting the size and color of icons, the zoom depth for resolving dense clusters of objects, or the transparency and order of stacked images. User navigation methods and menu options are consistent across all screens.

Figure 3. Screen grab of REVEAL showing the main panels and selection options from the plan browser.

The easiest way to get oriented is to click on the plan icon, which opens the plan browser window and a list of available top-down images of the excavation (in this case, the Crusader castle at Apollonia-Arsuf, Israel; Figure 3). After selecting (for example, the site plan and a satellite photo), top-down images display as a series of automatically geo-referenced stacked layers and can include site plans, satellite images, trench plans, or any similar top view of a location. Layers can be sorted, and there is a transparency slider to aid understanding of superimposed images (Figure 4).

Suppose we want to study the distribution of artifacts in relation to the architecture in a particular trench. Clicking on the Load Plan operation brings back the list of available top views; Area M is selected, which is added to the stack. The Zoom to This Plan feature in the fly-out menu focuses the plan browser on the selected image (Figure 5). Images in the stack can still be sorted here or their transparency changed so that different aspects of each view can be seen.

Figure 4. Screen grab of REVEAL showing stacked site plan and satellite views of the castle site and the transparency slider.

Figure 5. Sreen grab of REVEAL showing the plan browser focused on Area M in the stack and showing the flyout menu options for this top

image.

What pottery was found in association with the walls in Area M? To graphically visualize the answer to that question, open the Artifacts filter (from the menu at the left) and choose Pottery from the material list (Figure 6).

Figure 6. Screen grab of REVEAL showing the selection of pottery artifacts


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The type, color, and size of the icon used to represent the selected artifacts can be customized by the user (in this case, red triangles; Figure 7).

Figure 7. Screen grab from REVEAL showing the choice of icon shape and color.

The interface knows that Area M is already open, so the chosen artifacts are displayed on the plan (Figure 8). In the plan browser, hovering the cursor over each icon brings up a flyout that shows the object ID, material, color, type, and locus for the artifact represented by that icon; clicking on the icon pops up a menu with further options on how to view the object and what other media are available for that selected object.

Figure 8. Screen grab of REVEAL showing the distribution of pottery in Area M, in the chosen icon shape and color, as well as the flyout menu

resulting from hovering the cursor over an artifact icon.

To study how metal objects array with the pottery, the selection process is repeated and a different icon shape and color are chosen. These types of queries can be repeated as many times as relevant to the research. Drawing a bounding box around a group of objects generates a flyout showing related options (Figure 9). For example, selecting to look at photos of these objects opens the photo browser which displays thumbnails of the selected group. Clicking on any thumbnail pulls up the high-res image of that object in a window that is zoomable (Figure 10).

Figure 9. Screen grab of REVEAL showing the flyout menu generated from a group of selected icons.

Figure 10. Screen grab of REVEAL showing the photo browser and a high-res image of a selected thumbnail.

Returning to the same group of highlighted objects, the artifacts can instead be studied in a data browser. Each of the fields in the data browser can be sorted and the individual artifacts can be compared by as many different fields as there are in the database (preselected characteristics display here, but a wide variety of categories can be viewed as needed simply by clicking in an object’s row; Figure 11).

Figure 11. Screen grab of REVEAL showing the data browser.


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As before, clicking on any object brings up a flyout indicating which other media are available for that object, such as the photo browser or the plan browser, demonstrating that any type of information is directly available from any one of the display options.

Further, multiple data browsers can be open simultaneously so that researchers can compare groups of objects and their characteristics and context information. Any query made on an object in the data browser can, also, display on the plan.

However, plans are too limiting; excavated evidence should really be studied in 3D. REVEAL also has a 3D model browser. This can be accessed by selecting the 3D model icon, then, for example, chosing the name of the excavation square in which the preselected group of artifacts is located. This sequence brings up a window displaying thumbnails of available 3D models. Clicking on the thumbnail brings up an interactive 3D browser in which the model can be rotated and zoomed. Researchers can now more fully understand the group of selectede artifacts by seeing them in a 3D spatial distribution of their excavated contexts (Figure 12).

Figure 12. Screen grab of REVEAL showing the selected group of artifacts displayed in a 3D model of the trench in which they were found (a

bit difficult to read the 3Dishness of the model in this image, however).

A key feature of REVEAL is its ability to automatically generate accurate 3D models of trenches and in-situ artifacts as the dig progresses with just standard digital camera photographs. REVEAL archaeologists take lots of overlapping photographs to create a chain of images that have sufficient information for a Scale Invariant Feature Transform (or SIFT) algorithm. REVEAL then automatically locates the photos relative to each other. By strategically including patterned markers in the shots and using feature extraction, camera calibration, and position algorithms, REVEAL can locate any object and feature in the photos in real-world coordinates.

REVEAL includes the ability to extract accurate and precise measurements from the 3D models to augment or replace traditional measurement methods. The 3D model interface can also import externally created 3D models. Such models can then be geo-located and used in conjunction with the rest of the REVEAL data to examine an archaeological site in great detail. Soon, it will include an automated fragment re-assembly application for creating 3D models of reconstructed pots from sherd photographs, which will then be extended to handle virtual reassembling of wall fragments, based on inferences about architectural features.

When REVEAL is used during an excavation, with photos and database information input as the dig proceeds, it is not difficult to imagine how easy it becomes to ask new types of questions about the excavated evidence in real time while the dig ensues, thus enhancing the field team’s ability to grasp the significance of daily activities in each trench and more effectively plan excavation strategies accordingly.

IV. CONCLUSION

REVEAL will provide a new level of timely and comprehensive exploration of excavation data. It provides the ability to visualize relationships among related artifacts found at different times and to take additional measurements, both during and after excavation, from 3D models of in-situ finds. The user interface reinforces the uniquely flexible data integration, enabling precise contextual examination of data in the field, providing unprecedented analysis detail and support for daily excavation decisions. Powerful tools for post-excavation analysis and publication are welcome byproducts of the system. These features are combined with strong search and filtering capabilities, flexible data export to external applications, and an extensible architecture designed for adding new functionality. By providing all of an excavation’s datasets in a single interface, REVEAL encourages real-time hypothesis testing as the dig ensues; while also providing advantages for use across multiple sites.

Thus, REVEAL offers a more complete, coordinated, and accurate solution to excavation data gathering, site documentation, and research querying in comparison to current methods that employ hand-written field notebooks or standalone computer databases, conventional hand-drawn 2D plans or CAD files, or reliance on occasional photographs and other non-geolocated or non-linked image sets. When seen in combination with REVEAL’s ability to automatically build geo-located 3D models, semi-automatically reassemble artifacts from fragments, and infer architectural features from minimal remains, archaeologists can appreciate the dramatically new and potentially paradigm-shifting nature of the package. To be able to see in detail what happened at an excavation last year, last week, or even just three hours ago in a fully textured, virtual re-creation, and to be able to query all the recovered data in real time, frees the field team to test hypotheses about the evidence in unprecedented fashion.

Future REVEAL releases will be even bolder. We envision a potential scenario whereby the full package becomes a series of linked smartphone apps using the device’s camera and data input features. Photos, videos, data descriptions, automated virtual world generation, and automated artifact reassembly and architecture reconstruction will occur in the cloud. There will be global access to the data for real-time querying as the evidence comes out of the ground. Instant feedback from colleagues around the world using social networking tools, wikis, and virtual memos posted inside the virtual models of the excavation progress and reconstructions will enable timely shifts in excavation strategies, comprehensive analyses of the newly uncovered material, and innovative querying on an unprecedented level of detail so that we can begin to truly understand cultural change, spatial function, and even ancient behaviors.

The study of the past need not be constrained by the technology of the past.


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ACKNOWLEDGEMENTS

The REVEAL project consortium includes the following principals (besides the author): John Ballem, David Cooper, Katharina Galor, Eben Gay, Benjamin Kimia, Gabriel Taubin of Brown University; and Andrew Willis of the University of North Carolina.

REFERENCES

GALOR, Katharina; ISRAEL Roll and OREN Tal (2009): “Apollonia-Arsuf between Past and Future,” in Near Eastern Archaeology 72.1, pp. 4-27.

SANDERS, Donald H. (2008): "Why Do Virtual Heritage? Case studies from the portfolio of a long-time practitioner," Archaeology Magazine [online] http://www.archaeology.org/online/features/virtualheritage/


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ARQUEOLOGÍA VIRTUAL: EXPERIENCIAS SINGULARES VIRTUAL ARCHAEOLOGY: SINGULAR EXPERIENCES

PATIO DEL PALACIO DE LOS ABENCERRAJES DE LA ALHAMBRA Laboratorio de Arqueología y Arquitectura de la Ciudad. Escuela de Estudios Árabes. CSIC. Granada. España.


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3D-COFORM: Making 3D documentation an everyday choice for the cultural heritage sector

Denis Pitzalis1, Jaime Kaminski2 and Franco Niccolucci1

1 STARC, The Cyprus Institute, Nicosia, Cyprus.

2 University of Brighton Business School, Brighton, UK. Abstract This paper provides an overview of the 3D-COFORM project which began in December 2008 and aims to advance the state-of-the-art in 3D-digitsation and make 3D-documentation an everyday practical choice for digital documentation campaigns in the cultural heritage sector. Keywords: INDEX TERMS—ARCHAEOLOGY, CULTURAL HERITAGE, DIGITIZATION, 3D DOCUMENTATION

1. INTRODUCTION

The 3D-COFORM project aims to advance the state-of-the-art in 3D-digitsation and make 3D-documentation an everyday practical choice for digital documentation campaigns in the cultural heritage sector. The project addresses all aspects of 3D-capture, 3D-processing, the semantics of shape, material properties, metadata and provenance, integration with other sources (textual and other media); search, research and dissemination to the public and professional alike. A strong technical research program is complemented by research into practical business aspects: business models for exploitation of 3D assets, workflow planning and execution for mass digitisation, socio-economic impact assessment; and the creation of a Virtual Centre of Competence in 3D digitization. The VCC-3D will act as a catalyst in enhancing the sector’s capacity for mass digitization of 3D assets – the tangible artefacts of the physical cultural heritage of the world. The 3D-COFORM consortium brings together 19 partners to form a world class team on 3D-digisation complemented by an equally prestigious group of Cultural Heritage organizations, with the Victoria and Albert Museum as a full partner and collaborations from the Louvre, the Florentine Museums authority the Museum of the Imperial Forums in Rome; World Heritage Sites in Cyprus and the Staatliche Museen zu Berlin. The consortium also contains organizations tasked at a national level with helping museums move in these directions. C2RMF, the research arm of the French National Museums and CULTNAT the digitization body for cultural and natural heritage funded by the Egyptian Government. All these institutions have a declared intention to develop their 3D-digitisation capability in order to move forward on the integration of these assets into the infrastructure that is being enabled by initiatives such as Europeana (the EDL).

2. 3D ACQUISITION

In the area of acquisition the project follows two major strands. First, the web-based 3D-reconstruction techniques for

immovable objects as well the 3D-digitisation process of moveable regular objects based on available laser digitisation technology will be extended towards automatic and user friendly rapid digitisation (in-hand digitisation) of 3D-shape. In addition to 3D-shape colour and reflectance properties of the objects will either be digitized as well or the user will get the possibility to map these data from other sources in order to produce high quality representations of the artefacts. Second, we are developing new approaches for image-based reconstruction which will give use the ability to digitise shape, reflectance properties and if necessary spectral colour of artefacts, e.g. gems, jewellery, etc. for which current techniques are not effective, in one acquisition step.

Since the 3D shapes of many 3D objects are already available, 3D-COFORM will also develop techniques for reflectance acquisition for these objects from multiple views of the same known surface. We will deal with all levels of surface reflectance ranging from simple texture maps to full 6D Bidirectional Texture Functions (BTF). This way low cost acquisition of reflectance data will be possible. Last but not least an important goal of 3D-COFORM is the acquisition of spectral reflectance data from CH objects. To come up with a rapid acquisition device we plan to capture only a sparse sampling of the spectral reflectance data and to interpolate the remaining data from this sampling using efficiently acquired RGB data as constraint. From the very beginning of the project we have extended and deployed current tools to support digitisation projects undertaken with major cultural heritage institutions in order to develop operational processes and business solutions for operationalisation of mass digitisation of 3D assets at low cost.

3. 3D ARTEFACT PROCESSING AND ANALYSIS

Several efforts need to be undertaken to underpin the development of tools which are capable of recording, processing, analysing, manipulating and exploiting descriptions of 3D-artefacts which embody integrated descriptions of 3D-object semantics (metadata, provenance data). The approach will be the design of processing tools (following the successful experience of EPOCH’s MeshLab tool) together with the design


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of libraries offering data representation schemes and algorithms, which will be used in the development of other COFORM tools. Basically two ways exist to assign semantics to an acquired 3D dataset, namely by shape analysis (segmentation of the raw data into meaningful parts and pieces), or by establishing the correspondence to an informed reconstruction of the same scene. Both ways are being pursued in 3D-COFORM.

We will develop tools for knowledge-aware segmentations, which may be geometry-driven or based on subshape matching or through the detection of (self-) similarities of the model (e.g. to detect repetitions and ornament patterns). At the technical level, we will investigate the relationships between ontological standards (METS, CIDOC-CRM), provenance data encoding and de-facto standard geometric representations (X3D, Collada), endorsing both 3D graphics and Digital Libraries perspectives and following the EDL emphasis on a Digital Library spanning a much wider spectrum of artefacts than the traditional text based sources.

4. SEARCHING AND BROWSING

Shape-based search. The status of the shape-based search is not consolidated; further research is needed to increase robustness of 3D searching algorithms. However, this research would justify a project in itself, with a more focused and specific partnership. The 3D-COFORM approach is rather different: instead of focusing research on the specific 3D shape-based algorithms, our major concern will be how to integrate the two searching modalities (text-based and shape-based). This is an aspect neglected so far and extremely important in applications such as cultural heritage; to have a real impact in cultural heritage professional daily work, searching instruments should be able to offer an integrated interface to both search specification and visual presentation of results. It should be able to mix any type of request (shape- and text-based) in the specification of the query; as well, it should be possible to sort and present results obtained by this integrated queries.

5. VISUAL BROWSING AND ANALYSIS.

New systems are required to support radically new ways to deploy visual browsing and inspection features to the user community. This means that our focus is not limited to overcoming current 3D technological limitations (i.e. how to manage huge 3D models; how to improve visual presentation accuracy) but will also focus on the other issues mentioned above (easy integration of 3D and other media, easy authoring, cooperative management, effective GUI, etc.).

6. 3D ARTEFACT SYNTHESIS

The first step in order to improve the situation will be to separate the scientifically based structural reconstructions from photo-realistic models for public dissemination: For scientific reasoning, the decorative artwork is counter-productive, because it occludes the essential. For photo-realistic imagery, the model is more important than the reasoning behind it. Second, a high-level standard representation for historic reconstructions is

needed, that allows bidirectional linking to and from each “part” of the model. This uses a geometric markup to distinguish a part of the model.

This part can then be annotated (semantic enrichment) and, equally important, it can be referred to by external documents. Third, some sort of database as historic content management system that provides the spatio-temporal context for all individual reconstructions (geo-referencing + time), that manages multiple hypotheses, and it can interface and synchronize with other such databases. Furthermore, the database should be capable of exporting the model data in a standard 3D format, as a basis for the decorative artwork and the laborious DCC workflow that follows in order to produce scientifically justified, accurate, yet high-quality photo-realistic 3D-reconstructions of historic sites. And last, but not least, easy-to-use, reliable software tools will be needed to let CH professionals use all of the described functionality in their daily work without causing frustrations. Any scepticism and reservations against using 3D-technology can only be overcome when the benefits of using it are clear.

7. THE BUSINESS CASE FOR 3D

The 3D technology is only part of the story. In order to achieve the goals of making “3D-documentation an everyday practical choice for digital documentation campaigns in the cultural heritage sector” it is necessary to establish the business case for doing so. 3D-COFORM has a dedicated business strand which has looked at such issues. During the first year of collaboration with the technical strand, the Business Strand has designed business processes for using digitisation tools and planning of initial tools testing and deployment experiments. Conducted initial deployment experiments with maturing existing tools together with CH institutions. Identified a methodology for strategy and socio-economic impact evaluation. And analyzed business models to generate input and help shape business models for the Virtual Competence Centre-3D.

8. THE VIRTUAL COMPETENCE CENTRE 3D

The 3D-COFORM Virtual Centre of Competence in 3D (VCC-3D) will be established during the project to promote and further the role of 3D digital assets within the broader EDL context. It will provide independent advice on 3D digitisation technologies including geometry, materials and shape semantics; integrating metadata (including provenance) and legacy sources with 3D assets; mass digitisation business processes and workflow planning; business models for exploitation of 3D digital assets; tools for assessing socio-economic impact of investment in 3D digital assets.

ACKNOWLEDGMENT

The research has received funding from the European Community's Seventh Framework Programme (FP7/2007-2013) under grant agreement n° 231809.


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Una visión virtual de la arquitectura de Al-Andalus. Quince años de investigación en la

Escuela de Estudios Árabes

Antonio Almagro Gorbea

Laboratorio de Arqueología y Arquitectura de la Ciudad. Escuela de Estudios Árabes. CSIC. Granada. España.

Desde hace más de quince años, en lo que ahora constituye el Laboratorio de Arqueología y Arquitectura de la Ciudad de la Escuela de Estudios Árabes, instituto perteneciente al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), venimos aplicando tecnologías avanzadas de representación arquitectónica para indagar y reflexionar primero, y mostrar después, nuestras investigaciones sobre la arquitectura de al-Andalus. Uno de los objetivos fundamentales que perseguimos con este tipo de trabajos es poder realizar un análisis perceptivo de la arquitectura que hemos desarrollado en aquellos casos para los que contamos con suficiente información.

La informática ha puesto a nuestra disposición en los últimos años unos nuevos y poderosos instrumentos de visualización y representación que constituyen una revolución en el campo de la investigación del Patrimonio, al igual que lo son en otros muchos. Los sistemas de CAD ya permitieron, al final de los años ochenta, trabajar con auténticas representaciones tridimensionales, aunque por mucho tiempo se trataba solo de objetos constituidos por líneas o alambres. Con las primeras versiones que permitían trabajar con planos y después con sólidos y daban la posibilidad de iluminar, aunque fuera rudimentariamente, estos objetos, se dio un paso cualitativo importante. Hoy, la capacidad que ofrecen los programas de renderización al permitir incorporar texturas, cualquier tipo de iluminación e incluso los efectos de radiosidad, hacen de ellos unos útiles con una potencialidad impensable hace pocos años y que nos dan acceso a un sistema nuevo de representación.

El recurso a los medios informáticos para generar reconstrucciones virtuales que hacen posible observar las cualidades del espacio se ha convertido no sólo en un potente medio de difusión de las investigaciones, sino también de análisis que permite profundizar en el conocimiento de la arquitectura. Este instrumento facilita reconocer las características de una arquitectura reconstruida a través de la inmersión en ella y observar el espacio que genera mediante una experiencia perceptiva recreada. Con ello se nos ofrece la posibilidad de realizar un análisis perceptivo a través de la simulación de un recorrido por el espacio, reconocer la secuencia de ambientes, observar la arquitectura desde distintas posiciones escogidas a voluntad, obtener una visión paisajística a vista de pájaro o bien concreta y específica de la arquitectura reconstruida; es decir, una experiencia personal de visita y recorrido virtual a través del modelo digital 3D. En definitiva, disfrutar y contemplar la arquitectura del pasado a través de una herramienta actual.

Así, la reconstrucción virtual de edificios o espacios destruidos o profundamente alterados, realizada a través de los instrumentos informáticos, permite analizar aspectos tan fundamentales como su percepción visual, el carácter que confiere al espacio aspectos tan importantes como el color y la textura de los materiales, los efectos de la luz o la propia escala del edificio. Es fácil con estos medios presentar y estudiar distintas alternativas o hipótesis sin que nada de esto afecte físicamente a los bienes originales.

Las posibilidades que ofrecen los programas de infografía son enormes. Podemos visualizar vistas perspectivas desde cualquier ángulo y condición, recrear distintos estados o distintas soluciones, bien sea de formas volumétricas como de texturas, colores o iluminación, hacer animaciones o visiones panorámicas, etc; también brinda la oportunidad de construir sistemas interactivos con participación del usuario en la elección de las distintas soluciones. La capacidad de recrear objetos, sobre todo arquitectónicos, que hayan sufrido grandes transformaciones o incluso ruina y desaparición constituye una de las más interesantes aplicaciones a las que se puede recurrir mediante los sistemas infográficos. Siendo el objetivo de los estudios arqueológicos el análisis de la cultura material, y constituyendo la arquitectura una de las expresiones más importantes y significativas de esta cultura, las posibilidades de recrear visualmente lo que en su origen fueron estos restos cuando han sufrido grandes transformaciones, a veces difíciles de imaginar, supone claramente una ayuda potencial en nuestros trabajos4.

Todos estos instrumentos tienen múltiples aplicaciones que podemos considerar dentro de dos grupos generales. Una sería la de facilitar la reflexión y la investigación sobre el patrimonio arquitectónico desaparecido. La recreación virtual obliga a considerar el elemento en toda su extensión, a plantearse soluciones para todos sus detalles y componentes y a reflexionar a la vista de las imágenes sobre nuestras hipótesis previas y también sobre las finales. La experiencia de nuestro grupo a este respecto ha sido muy fructífera, recurriendo a estos métodos para tratar de dar forma a nuestras presunciones y de revisar los resultados como modo de profundizar en la investigación. Este procedimiento nos ha obligado en varias ocasiones a reconsiderar supuestos o a abordar cuestiones que inicialmente no se habían siquiera planteado. En algunos casos ha servido

4 José A. FERNÁNDEZ RUIZ, ‘‘El renacimiento del patrimonio a través del dibujo digital’’, Actas del Congreso Nacional: El Dibujo del fin del milenio, Granada: Facultad de Bellas Artes, 2000, 247–250.


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para visualizar distintas soluciones y discutir sobre ellas, no sólo como hipótesis sobre el estado original, sino como propuestas de restauración a realizar. En este sentido, estos sistemas evitan cometer errores de difícil, o cuando menos costosa corrección ya que no afectan para nada al edificio u objeto y pueden considerarse por tanto como un método absolutamente reversible.

Otra de las grandes aplicaciones de estos sistemas es la difusión del conocimiento. Los métodos tradicionales de representación, mediante plantas, alzados y secciones siempre han resultado poco inteligibles para personas sin formación ni experiencia sobre los sistemas de representación. Las perspectivas, muchos más fáciles de entender, eran antes laboriosas de realizar y por tanto se recurría a ellas de manera limitada debido a su elevado coste. No siempre se acertaba con los puntos de vista más adecuados pero por la causa antes aludida raramente se revisaban. Ello hacía que los frutos de la investigación no quedaran accesibles al público inexperto, no cumpliéndose con ello uno de sus objetivos fundamentales de la ciencia, cual es hacer a la sociedad partícipe de los avances del conocimiento que se van logrando. No cabe duda de que éste es uno de los campos que más interés ofrece y uno de los que más rentabilidad social puede aportar, hasta el punto de hacer pensar que, cada vez más, resulta casi obligado recurrir a estos instrumentos para dar a conocer los resultados de nuestras investigaciones.

Sin embargo, el desarrollo de la aplicación de estos sistemas merece una reflexión específica. Disponemos de instrumentos hasta hace poco casi desconocidos y su correcto uso puede dar magníficos resultados, pero un empleo inapropiado también puede generar productos inadecuados y, con ello, reacciones negativas. A este respecto debe tenerse en cuenta que la utilización de estas aplicaciones informáticas se ha difundido de una manera muy amplia entre técnicos y profesionales ajenos a nuestros estudios que, ante la demanda social de este tipo de representaciones, han sentido la lógica tentación de crear imágenes que en muchos casos carecen del adecuado soporte científico en su gestación. El problema puede venir tanto en lo que respecta a la concepción general de las hipótesis como a intentar dar solución a cuestiones de detalle, como puedan ser las texturas, materiales y colores o en la búsqueda de visiones excesivamente fotorrealistas pero sin base científica que las soporte y que pueden producir sensación de falsedad en las propuestas.

De aquí se pueden derivar dos reflexiones: La primera es que no podemos mantenernos de espaldas a estos métodos de trabajo excusándonos en que son fuente de falsedades. Será responsabilidad de quienes trabajamos en el campo de la investigación arqueológica y arquitectónica aportar el necesario rigor a las propuestas. Porque si no lo hacemos desde el campo científico, sin duda otros sin las bases adecuadas lo harán y en cualquier caso, este tipo de representaciones están llegando a la sociedad, porque la sociedad las está demandando.

La segunda reflexión está en relación con la forma final y el detalle al que debemos llegar en nuestras reconstrucciones y representaciones. Dadas las posibilidades cada vez mayores que las aplicaciones informáticas nos permiten en cuanto a similitud con la realidad en los modos de iluminación, calidades de los materiales, etc., es necesario determinar qué nivel de realismo podemos o debemos conseguir. La primera cuestión que evidentemente se plantea es la cantidad y calidad de información de que disponemos y por lo tanto los niveles de incertidumbre con los que tenemos que trabajar. Salvo casos excepcionales, generalmente siempre tendremos una información limitada pues en todo proceso de ruina y transformación es inevitable la

pérdida de datos. Ello nos va a obligar a valernos de casos paralelos e informaciones complementarias para construir nuestras hipótesis, que serán en muchos casos eso, meras hipótesis con mayor o menor grado de certidumbre.

En los procesos de restauración existen unos criterios más o menos aceptados en cuanto al alcance permisible de la intervención, los cuales guardan relación con el reconocimiento de la autenticidad de la obra, que debe siempre permitir distinguir con claridad lo que es original de lo que no lo es y lo que es verosímil de lo que es mera hipótesis, dejando este tipo de añadidos limitados a los casos en que se hace necesaria su realización por ineludibles razones de conservación y estabilidad de la obra. En el caso de la reconstrucción virtual es evidente que los criterios no tienen por que ser tan estrictos al no afectar de modo directo a la propia obra. Esto, no obstante, no debiera ser causa de una permisividad absoluta. Aunque la reconstrucción virtual es un proceso intelectual y por tanto no puede ser objeto de limitaciones de ningún tipo, y menos de carácter legal como lo son las intervenciones en el Patrimonio Cultural, sí debería plantearse una determinada ética que en el fondo debe ser la misma que debe presidir cualquier trabajo científico. Sin embargo, resulta difícil establecer unos límites claros en cuanto a nuestra capacidad de Ainvención@ en la recreación de un patrimonio alterado, destruido, y en muchos casos, desaparecido. ¿Hasta donde es lícito llegar en nuestras hipótesis? Seguramente no es fácil dar una respuesta unívoca a esta pregunta, que probablemente deberá ser muy distinta según los casos. Probablemente, más que poner límites al alcance de nuestras hipótesis, habrá que incidir en la explicación y justificación de las mismas asumiendo de todos modos el riesgo del uso indebido que pueda llegar a hacerse de las imágenes que hayamos creado sin el contexto de las explicaciones correspondientes5.

En todo caso, el lenguaje de los acabados en luces y texturas puede ser utilizado como medio para expresar la fiabilidad o certeza de las propuestas. Normalmente los acabados de los edificios son las partes que más sufren siendo difícil en muchos casos poder saber cual era su color original o la forma de su decoración. De todos modos, no hay que olvidar que estos acabados definen de un modo especial la naturaleza de la arquitectura. Muchos de los grandes monumentos tal como hoy los contemplamos tienen muy poco que ver con la imagen que ofrecían a sus primitivos usuarios al haber perdido su color y su textura y con ello unas cualidades muy definitorias de esa imagen. Siempre que haya datos para reconstruir ese aspecto de la arquitectura, no cabe duda de que será importante mostrarlo, pero si carecemos de tal información, habrá que ser cautos y deberemos limitarnos a representar exclusivamente los espacios y los volúmenes recurriendo a texturas y colores de carácter neutro que, como mucho, insinúen posibles soluciones, pero sin darles un carácter realístico que pueda inducir a error.

En cualquier caso, debemos también considerar que ser excesivamente estrictos en una limitación del usos de texturas y acabados priva a estos instrumentos de una de sus principales cualidades, que es la de permitir revivir percepciones sensitivas como una forma de conocimiento más enriquecedor de las realidades del pasado. Quizás a este respecto se debe ser especialmente exigente en dar información sobre los datos de partida y el alcance de nuestras hipótesis para aquellas personas que por sus conocimientos e interés se fijen en el detalle,

5 José A. FERNÁNDEZ RUIZ, "Scientific and Ethical Scope of Digital Modelling in Architectonic Heritage", VAST2001 Virtual Reality, Archaeology and Cultural Heritage, New York, 2001.


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mientras para los que no tengan estas inquietudes, cabe pensar que en ellos sólo perdurará el recuerdo de las sensaciones generales, pues será raro que se mantenga vivo el de determinadas características que generalmente pasan desapercibidas para la mayor parte de la gente. Esto quiere decir que, en todo caso, deberá haber una explicación de las bases científicas en que se ha asentado la hipótesis y una aclaración de aquellos aspectos que se han tomado de casos semejantes o simplemente de nuestra imaginación. Estas explicaciones tampoco tienen necesariamente que estar contenidas en la propia realización virtual, pues en muchos casos la privarían de algunos de los efectos buscados. Lo ideal es que se expresen a través de publicaciones científicas que no tienen por que ser necesariamente de amplia divulgación.

El método de trabajo a seguir en este proceso es también importante y debe adoptar pautas que garanticen el rigor adecuado. En el grupo de investigación del LAAC hemos venido investigando sobre ello teniendo ya una experiencia acumulada que nos ha permitido fijar la metodología que aplicamos de forma habitual en nuestras tareas de investigación6. Todo el proceso se inicia siempre con un detallado levantamiento que implica la medición de las estructuras y su representación en plantas, alzados y secciones. Para ello se utilizan todos los sistemas disponibles, desde la medición directa hasta los sistemas topográficos y fotogramétricos. La representación se realiza en AutoCAD, si es posible generando ya desde el comienzo un modelo tridimensional del estado actual que facilite la creación del modelo de la hipótesis reconstructiva. El modelo del estado actual debe ser lo más detallado posible, recogiendo la forma real de las estructuras, sus deformaciones y lesiones y toda cuanta información pueda interesar para un estudio completo de los restos. Estos modelos, normalmente generados con fotogrametría son solamente alámbricos, sin superficies ni sólidos que no son posibles en dibujos muy detallados. A partir de estas representaciones se inicia la generación de las hipótesis de la forma original de los edificios y espacios, trabajando siempre en AutoCAD. Estos estudios se basan tanto en los restos existentes en el propio yacimiento como en la información que se desprende del análisis de otros paralelos, ya sea de edificios coetáneos como de precedentes o desarrollos posteriores que se procura tener igualmente documentados en dibujos de AutoCAD, dentro de la base de documentación planimétrica y fotográfica de arquitectura andalusí que hemos ido generando en estos últimos veinte años.

Una vez definidas las hipótesis, en un proceso que realizamos los investigadores especializados en arquitectura islámica, el trabajo se continúa por otros especialistas en temas infográficos. Constituida la maqueta en AutoCAD, ésta se exporta al programa 3DStudio. A partir de este momento, se inicia la creación del modelo virtual tomando como base el modelo de la hipótesis pero dotándolo de materiales con texturas, colores e iluminación. Este proceso suele requerir una simplificación del modelo alámbrico procurando reducirlo a formas geométricas simples, buscando la forma geométrica teórica de los elementos

6 Antonio ALMAGRO, Julio NAVARRO, Antonio ORIHUELA, “Metodología en la conservación del patrimonio arquitectónico medieval”, La Investigación sobre Patrimonio Cultural, Ed. C. Saiz-Jiménez. M.A. Rogerio-Candela. Sevilla: CSIC, 2008, 87-98; Antonio ALMAGRO GORBEA, Ana ALMAGRO VIDAL, José A. FERNÁNDEZ RUIZ, Miguel GONZÁLEZ GARRIDO, AMadinat al-Zahra, Investigación y Representación@, VIII Congreso Ibero-Americano de Gráfica Digital, SIGraDi 2004, El sentido y el universo digital, Sao Leopoldo (Brasil), 2004. p. 47-49. Ana ALMAGRO VIDAL, El concepto de espacio en la arquitectura palatina andalusí. Un análisis perceptivo a través de la infografía, Madrid: CSIC, 2008.

que facilite la formación de superficies y de sólidos. La formación de la maqueta requiere también seguir un proceso de análisis y descomposición de objetos generando un vocabulario de elementos que se usen de forma repetitiva, a fin de reducir en lo posible el tamaño en memoria de la maqueta virtual. La simplificación debe llevar aparejada igualmente la determinación de simetrías, rotaciones o matrices que faciliten la construcción del modelo.

En el proceso de modelado se atiende, entre otros los siguientes puntos: estudio previo de la finalidad del modelo; análisis de otros casos similares para fijar criterios de la representación de lo incierto, dudoso o indeterminado; proyecto de modelo virtual estableciendo los niveles de precisión métrica y de realismo; gestión de la maqueta y de su iluminación; revisión autocrítica de los resultados previos.

El salto cualitativo que se produce al pasar a la información en entorno digital es inmenso. En este medio, el modelo se convierte en un potente soporte de información métrica, matérica y perceptiva, abordable para obtener información requerida desde infinitos puntos de vista. Una vez generado el modelo, las posibilidades que ofrece se extienden desde la simple obtención de cualquier tipo de representación, la obtención directa de valores métricos, tanto lineales como en superficie y volumen, la asociación de valores materiales y de textura concretos hasta la búsqueda de efectos fotorrealísticos, la navegación y simulación en entornos virtuales y todo tipo de productos derivados del espacio digital configurado. Con la creación del modelo virtual se pueden visualizar distintas vistas, cambiar la iluminación y, finalmente, obtener las distintas imágenes que se considere de interés. Éstas podrán ser modificadas o recreadas en cualquier momento y, obteniendo series de ellas desde puntos de una trayectoria, lograrse animaciones que acentúan la percepción de las tres dimensiones y permiten una comprensión más adecuada del espacio. Con la generación de este material, en nuestro caso, se han podido abordar distintas investigaciones basadas en el análisis perceptivo de la arquitectura que han dado lugar en estos últimos años a diversas publicaciones7.

Como ejemplo de algunas de las realizaciones que hasta ahora hemos hecho, podemos mostrar algunas imágenes de Madinat al-Zahra en que se han hecho reconstrucciones con los tratamientos y acabados interiores de acuerdo con restos aparecidos en diversas zonas del conjunto. La arquitectura de Madinat Al-Zahra ofrece facilidades en la tarea de plantear su reconstrucción gracias a su carácter clásico y canónico, pues sigue modelos y pautas compositivas fácilmente deducibles. Gracias a la anastylosis de los elementos que han podido ser remontados, en especial los paneles decorativos, disponemos de bastante información relativa a los alzados de muchas de las construcciones8. Ello nos ha facilitado plantear hipótesis sobre las que realizar una reconstrucción visual de todo el conjunto (Fig. 1, 2). Pese a haber sufrido trasformaciones a lo largo del

7 Aparte de las citadas en las notas 7 y 9, cabe también resaltar ALMAGRO, A. “Preserving the Architectural Heritage of al-Andalus. From Restoration to Virtual Reconstruction”. Al-Masaq, Vol. 19, No. 2, September 2007. p. 155-175. ALMAGRO VIDAL, A. La evolución del espacio en la arquitectura palatina andalusí. Un análisis perceptivo a través de la infografía. Madrid 2008.

8 ALMAGRO GORBEA, A. ALMAGRO VIDAL, A. FERNÁNDEZ RUIZ, J.A. GONZÁLEZ GARRIDO, M., AMadinat al-Zahra, Investigación y Representación@ VIII Congreso Ibero-Americano de Gráfica Digital, SIGraDi 2004, El sentido y el universo digital, Sao Leopoldo (Brasil), 2004. p. 47-49.


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período de construcción y de su corta vida, el hecho de que esta ciudad palatina fuera destruida muy tempranamente sin haber dado posibilidad a una transformación continua en el tiempo, facilita mucho la definición de sus formas originales.

Fig. 1. Vista virtual de la ciudad de Madīnat al-Zahrā’ según hipótesis de A. Almagro e imagen de M. González y F. Garrido.

Fig. 2. El Alcázar de Madīnat al-Zahrā’ con la mezquita en primer plano, según hipótesis de A. Almagro e imagen de M. González.

En la ciudad palatina destacan especialmente los grandes edificios protocolarios, desde la gran fachada-pórtico del alcázar, la Bab al-Suda (Fig. 3), hasta los salones de recepciones de la Dar al-Ŷund (Fig. 4) y del salón de Abd al-Rahman III (Fig. 5, 6) con su frontero pabellón situado en medio de los jardines de la Terraza Alta (Fig. 7), rodeado de albercas, canales de agua y vegetación9 (Fig. 8). Elementos especialmente significativos en este conjunto son los jardines, ya sean dispuestos en grandes terrazas, ya dentro de patios domésticos. Las imágenes virtuales nos acercan a la percepción de estos espacios permitiendonos imaginar su interrelación con la arquitectura10. También se recrean los efectos de luz y sombra y la función de diafragmas lumínicos que realizan los pórticos y los sucesivos huecos dispuestos en profundidad. Todo ello nos permite experimentar,

9 Antonio ALMAGRO, ALa arquitectura en al-Andalus en torno al año 1000. Madinat al-Zahra@, La Península Ibérica en torno al año 1000. VII Congreso de Estudios Medievales, León: Fundación Sánchez Albornoz, 2001, 165-191.

10 Antonio ALMAGRO, “An Approach to the Visual Analysis of the Gardens of Al-Andalus”, Conan, M. Ed. Midle East Garden Tradition: Unity and Diversity, Washington: Dumbarton Oaks, Trustees for Harvard University, 2007, 55-73.

con un alto realismo, algunas de las cualidades de esta arquitectura.

Fig. 3. La Bab al-Suda o puerta principal del Alcázar de Madīnat al-Zahrā’ (hipótesis de A. Almagro, imagen de M. González).

Fig. 4. Interior del salón de recepciones de la Dar al-Yund de Madīnat al-Zahrā’ (hipótesis de A. Almagro, imagen de M. González y J. A.

Fernández Ruiz).

Fig. 5. Pórtico del Salón de Abd al-Rahmān III de Madīnat al-Zahrā’ (hipótesis de A. Almagro e imagen de M. González y J. A. Fernández

Ruiz).

De la mezquita aljama de Madinat al-Zahra conocemos su planta por las huellas de los muros de los que en muchos casos no ha quedado ni siquiera la cimentación, al haber sido expoliados. También disponemos de alguna de las columnas in situ y de muchos elementos decorativos. Existen incluso descripciones


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que nos dan el dato de la altura de su alminar, y algún paralelo de alminares contemporáneos11. Con esta información hemos podido proponer una reconstrucción total de todo el edificio del que se muestra alguna imagen (Fig. 9).

Fig. 6. Interior del Salón de Abd al-Rahmān III de Madīnat al-Zahrā’ (hipótesis de A. Almagro, imagen de M. González y F. Garrido.

Fig. 7. El pabellón central y el jardín alto desde el interior del Salón de Abd al-Rahmān III de Madīnat al-Zahrā’ (hipótesis de A. Almagro,

imagen de M. González y F.Garrido).

La arquitectura de carácter doméstico del área privada del alcázar nos muestra los precedentes de los edificios residenciales que imperarán en al-Andals en los siglos posteriores12. La Acasa de la Alberquilla@ nos presenta un espacio recogido y doméstico, en consonancia con el uso de este edificio que debió ser una vivienda distinguida de algún príncipe o dignatario de la corte califal. Las dos salas-pórtico enfrentadas que dan paso a las dos salas principales constituyen los fondos de un recoleto jardín que

11 Antonio ALMAGRO, AEl alminar de la mezquita aljama de Zaragoza@, Madrider Mitteilungen, 34, (1993), 251-266.

12 Antonio ALMAGRO, “The Dwellings of Madīnat Al-Zahrā: A Methodological Approach”, Revisiting Al-Andalus: Perspectives on the Material Culture of Islamic Iberia and Beyond. Anderson, G. Rosser-Owen, M. Eds. Leiden: Brill, 2007, 27-52.

podemos imaginar lleno de flores y con algún árbol de ornato o frutal (Fig. 10). Frente al pórtico occidental hay una pequeña alberca con su escalera de descenso que permite imaginar su uso para mitigar el calor además de permitir el riego de las plantas. Para tal fin, pequeños canales de piedra bordean los parterres. La llamada casa de Ŷafar (Fig. 11) es una residencia de carácter suntuario con sala de recepción en profundidad acompañada de dos alhanías de similar disposición, y la alcoba principal situada en un patio interior íntimo. Finalmente, la Dar al-Mulk o residencia califal ocupa un lugar dominante dentro del alcázar y la ciudad (Fig. 12), y en ella destaca su organización en tres crujías paralelas y sus ricos pavimentos de baldosas cerámicas con incrustaciones de piedra. (Fig. 13)

Fig. 8. El pabellón central y el Salón de Abd al-Rahmān III de Madīnat al-Zahrā’ (hipótesis de A. Almagro, imagen de M. González y F.

Garrido).

Fig. 9. Interior de la sala de oración de la mezquita de Madīnat al-Zahrā’ (hipótesis de A. Almagro, imagen de M. González).

El palacio de la Ajafería de Zaragoza es el mejor ejemplo que poseemos de la arquitectura de las taifas del siglo XI. Aunque de él han llegado hasta nosotros importantes restos que han sido recuperados y restaurados desde mediados del siglo pasado, el obligado respeto a muchas transformaciones posteriores, sobre todo de los siglos XIV y XV, hacen de este monumento un auténtico palimpsesto de muy dificil lectura, por la dificultad de visualizar las distintas etapas sin los añadidos posteriores que las fueron transformando. Aquí las imágenes que presentamos, debidas al trabajo de la Dra. Almagro Vidal nos permiten sumergirnos en el espacio original y percibirlo tal y como fue


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concebido inicialmente, así como comprender la naturaleza y significado del sistema de arcos entrecruzados13 (Fig. 14).

Fig. 10. El Patio de la Alberca de Madīnat al-Zahrā’ (hipótesis de A. Almagro, imagen de M. González).

Fig. 11. La portada del salón de la llamada Casa de Ŷafar de Madīnat al-Zahrā’ (hipótesis de A. Almagro, imagen de M. González).

Fig. 12. Pórtico de la Dar al-Mulk de Madīnat al-Zahrā’ (hipótesis de A. Almagro, imagen de M. González y L. Yudes).

13 A. ALMAGRO VIDAL, El concepto, 201-224.

Fig. 13. Salones de la Dar al-Mulk de Madīnat al-Zahrā’ (hipótesis de A. Almagro, imagen de M. González y L. Yudes).

Fig. 14 Patio del Palacio de la Aljafería de Zaragoza (hipótesis de Ana Almagro-Vidal, imagen de M. González).

Del siglo XII, sin duda el edificio residencial más interesante que se nos ha conservado sea el Castillejo de Monteagudo ubicado en la vega de Murcia a escasa distancia de esta ciudad. Pese a que el estado de deterioro es notable y vergonzosa la situación en que se encuentra tan singular monumento, una revisión de los estudios realizados y sobre todo un análisis y levantamiento planimétrico cuidadoso de sus restos nos ha permitido plantear la hipótesis de reconstrucción que puede verse en las imágenes que presentamos. Su estructura de patio de crucero, las unidades residenciales organizadas en torno a los pequeños patios situados en los ángulos y su aspecto externo de fortaleza son sin duda sus rasgos más singulares. (Fig. 15)

Una aplicación realmente útil de estos instrumentos visuales es la de mostrar las trasformaciones sufridas a lo largo del tiempo por espacios o edificios que han vivido cambios sustanciales en el gusto o la cultura de sus moradores. Casos espacialmente interesantes por las profundas trasformaciones sufridas son los que presentan distintas estructuras del Alcázar de Sevilla y especialmente los dos grandes palacios del periodo almohade que fueron posteriormente transformados en época cristiana. Se


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trata del llamado Patio del Crucero14 y del Patio de la Casa de Contratación15. La primera construcción era sin duda la residencia principal del alcázar a finales del siglo XII. Debió de ser, además de uno de los mayores edificios residenciales de al-Andalus, uno de los más originales. Junto a la disposición característica de las casas andalusíes, con dos grandes salones enfrentados precedidos por sus correspondientes pórticos, presenta la singularidad de tener ocupando el espacio del patio, un gran jardín rehundido más de cuatro metros respecto al nivel de los salones. Esta disposición permite aunar en un solo espacio las funciones de jardín y de patio, pues mientras desde los salones se percibe un ambiente abierto alfombrado de verde, desde el nivel inferior del jardín y gracias a la frondosidad que cabe imaginar, la arquitectura quedaría casi oculta a los ojos de quienes por él pasearan. Este edificio sufrió una transformación muy sustancial al constituirse en residencia regia de los monarcas cristianos. Conservando la disposición general del patio, característica de un palacio musulmán, uno de sus frentes fue reconstruido con arquitectura gótica en la segunda mitad del siglo XIII. Varios salones cubiertos con bóvedas ojivales sustituyeron al primitivo salón para dar acomodo a una corte más numerosa y protocolaria. Para dar acceso a estos espacios se construyó un pasaje elevado sobre el jardín sostenido por pórticos abovedados que lo dividían en cuatro partes formando una cruz. Esta original disposición sufrió una drástica mutación al enterrase los jardines en el siglo XVIII y transformar las fachadas del patio en estilo barroco, haciendo hoy difícilmente comprensible los distintos estados por los que pasó tan singular construcción. El recurso a la reconstrucción virtual de cada uno de estas situaciones no solo facilita la comprensión de la historia y de las características de esta obra arquitectónica, sino que sirve al investigador para mejor adentrarse en su estudio.

Fig. 15. Patio del Castillejo de Monteagudo de Murcia (hipótesis de A. Almagro, imagen de M. González).

Las imágenes que presentamos muestran el estado del patio en dos momentos históricos diferentes, uno en el período islámico (Fig. 16) y el otro tras las trasformaciones realizadas en tiempo

14 Antonio ALMAGRO, AEl Patio del Crucero de los Reales Alcázares de Sevilla@. Al-Qantara, XX (1999), 331-376.

15 Antonio ALMAGRO, “Una nueva interpretación del patio de la Casa de Contratación del Alcázar de Sevilla”, Al-Qantara, XXVIII, 1 (2007), 181-228.

de Alfonso X el Sabio (Fig. 17). Ambas situaciones son difícilmente entendibles hoy en día a la vista del estado actual. Las imágenes realizadas forman parte de un montaje audiovisual realizado para facilitar a los visitantes la comprensión del monumento16.

Fig. 16. El Patio del Crucero del Alcázar de Sevilla en época almohade (hipótesis de A. Almagro, imagen de M. González).

Fig. 17. El Patio del Crucero del Alcázar de Sevilla tras la reforma de Alfonso X (hipótesis de A. Almagro, imagen de M. González).

El llamado Patio de la casa de Contratación contiene los restos de un patio de época almohade transformado posteriormente en época cristiana, seguramente a mediados del siglo XIV. Del patio almohade se conservan restos de uno de los pórticos reconstruido con algunos elementos originales, y algo de la estructura del jardín que incluía una decoración pintada en los muros perimetrales de los parterres (Fig. 18). También se han conservado parte de las dos albercas que había frente a cada pórtico. El jardín sufrió una profunda remodelación, sin perder el carácter de patio de crucero pero disponiéndose albercas en forma de cruz que discurren por el centro de los andenes. Los

16 Antonio ALMAGRO, Ana ALMAGRO, ALa expresión gráfica en el análisis del Patrimonio: El patio del Crucero del Alcázar de Sevilla@, Actas del IX Congreso internacional de Expresión Gráfica Arquitectónica, EGA 2002, Re-Visiones: enfoques en docencia e investigación. La Coruña, 2002, 517-522.


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pórticos almohades fueron tapiados construyéndose unos nuevos más adelantados dentro del área del primitivo jardín (Fig. 19).

Fig. 18. El patio almohade de la Casa de Contratación del Alcázar de Sevilla (hipótesis de A. Almagro, imagen de M. González).

Fig. 19. El patio de la Casa de Contratación del Alcázar de Sevilla después de la reforma cristiana (hipótesis de A. Almagro, imagen de M.

González).

Un caso espectacular es el de la mezquita almohade de Sevilla. Fue uno de los edificios religiosos de mayor tamaño en el Islam occidental y convertido en iglesia perduró hasta el siglo XV cuando se inició la construcción de la nueva catedral que ocupa su mismo solar y que resultó la mayor catedral gótica de Europa. Los restos conservados en el patio así como los encontrados en las excavaciones realizadas en el subsuelo de la catedral17 y el carácter canónico y regular de su arquitectura, nos permiten conocer con gran fiabilidad su primitiva forma y estructura. Con estas informaciones y las que proporcionan otros edificios contemporáneos, se ha podido realizar una reconstrucción muy verosímil de este gran monumento cuyo tamaño y sobria

17 Alfonso JIMÉNEZ MARTÍN, Ed. Magna Hispalensis I, Sevilla, 2002; Alfonso JIMÉNEZ MARTÍN, “Notas sobre la mezquita mayor de la Sevilla almohade”, Artigrama 22, (2007), 131-153.

elegancia impresionan cuando se contemplan en esta imagen18(Fig. 20).

Fig. 20. Patio y alminar de la mezquita almohade de Sevilla (hipótesis de A. Almagro, imagen de M. González).

Otros casos de interés sobre los que también hemos trabajado en Granada son el Cuarto Real de Santo Domingo, el Palacio de los Abencerrajes y el Maristán. El primero de estos monumentos era una propiedad de los monarcas nazaríes ubicada en el arrabal meridional de la ciudad, compuesta por un jardín y una qubba-mirador alojada dentro de una torre de la muralla. En las imágenes que presentamos se puede ver una hipótesis de como pudo ser este pabellón de jardín según nos muestran la arqueología y los documentos gráficos del siglo XIX19 (Fig. 21). En este caso, aprovechando los restos de policromía conservados así como otros similares de la Alhambra, se ha procurado revivir la rica policromía que enriquecía su ornamentación y que nos proporciona una visión muy distinta de aquella a la que estamos acostumbrados a ver en estos monumentos. (Fig. 22). Especial relevancia tiene la visión desde su interior, con la contemplación del jardín a través del arco de ingreso y del pórtico, hoy desaparecido, fundamental para entender el sentido de este tipo de edificios (Fig. 23).

El palacio de los Abencerrajes situado dentro del recinto de la Alhambra y demolido a comienzos del siglo XIX, corresponde al modelo de casa-palacio del último periodo andalusí con patio rectangular y dos pórticos enfrentados en los lados menores y con una gran alberca que ocupa gran parte del espacio. Las recientes excavaciones han permitido confirmar la interpretación

18 Antonio ALMAGRO, “De mezquita a catedral. Una adaptación imposible”. La piedra postrera (1) Ponencias. V centenario de la conclusión de la Catedral de Sevilla. Simposium internacional sobre la catedral de Sevilla en el contexto del gótico final. Sevilla 2007, 9-45.

19 Antonio ORIHUELA, Casas y Palacios Nazaríes, Siglos XIII-XV. Granada: Fundación El Legado Andalusí, Lunberg, 1996, 49-56. Antonio ALMAGRO, AEl análisis arqueológico como base de dos propuestas: El Cuarto Real de Santo Domingo (Granada) y el Patio del Crucero (Alcázar de Sevilla)@. Arqueología de la Arquitectura 1, (2002), 175-192.


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del Dr. Antonio Orihuela que ha servido de base a esta reconstrucción20. (Fig. 24)

Fig. 21. Jardín y qubba del Cuarto Real de Santo Domingo de Granada (hipótesis de A. Almagro y A. Orihuela, imagen de M. González y C.

Torrecillas).

Fig. 22. Pórtico del Cuarto Real de Santo Domingo de Granada (hipótesis de A. Almagro y A. Orihuela, imagen de M. González y C. Torrecillas).

Fig. 23. Vista del jardín desde el interior de la qubba del Cuarto Real de Santo Domingo de Granada (hipótesis de A. Almagro y A. Orihuela,

imagen de M. González y C. Torrecillas).

El antiguo Maristán de Granada, hospital fundado por Muhammad V en 1367 ha sido un edificio de triste historia para

20 A. ORIHUELA, Casas, 49-56.

la ciudad de Granada21. Es el único ejemplo de este tipo de edificio en al-Andalus del que tenemos noticias precisas y del que se conservan restos suficientes para analizar su disposición y estructura. La tipología edilicia del Maristán obedece a un modelo profundamente arraigado en la arquitectura islámica. Es un edificio con patio central con pórticos y crujías de habitaciones en torno a éste, introvertido y sin más comunicación con el exterior que la puerta de ingreso (Fig. 25, 26). La absoluta racionalidad del edificio primigenio le confiere un carácter de modernidad. Tanto por la simplicidad y funcionalidad de sus formas como por su planteamiento espacial y tipológico permite con gran facilidad conocer su disposición primitiva gracias a los elementos conservados en elevación y su semejanza con el llamado Corral del Carbón, que aunque de función distinta era tipológicamente muy similar.

Fig. 24. Patio del Palacio de los Abencerrajes de la Alhambra (hipótesis de A. Orihuela, imagen de M. González).

Fig. 25. El Maristán de Granada (hipótesis de A. Almagro y A. Orihuela, imagen de L. Gómez y M. González).

21 Antonio ALMAGRO, Antonio ORIHUELA, AEl Maristán nazarí de Granada. Análisis del edificio y una propuesta para su recuperación@, Boletín de la Real Academia de Bellas Artes de Nuestra Señora de las Angustias de Granada, 10, (2003), 81-109.


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Fig. 26. El Maristán y la Alhambra (hipótesis de A. Almagro y A. Orihuela, imagen de L. Gómez y M. González).

Todo esto ilustra de forma bastante explícita las posibilidades que ofrece la infografía en el campo de la investigación de la arquitectura y de la difusión de su conocimiento y nos proporciona una visión nueva y enriquecedora del rico legado arquitectónico generado en al-Andalus que recobra, al menos de forma virtual, parte de su pasado esplendor.


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Practical 3D Reconstruction of Cultural Heritage Artefacts from Photographs – Potentials and Issues

Sven Havemann1, Philipp Beckmann1, Xueming Pan1 and Dieter W. Fellner1,2

1 Institute of ComputerGraphics and KnowledgeVisualization (CGV), TU Graz, Austria

2 Fraunhofer IGD and GRIS, TU Darmstadt, Germany Abstract A new technology is on the rise that allows the 3D-reconstruction of Cultural Heritage objects from image sequences taken by ordinary digital cameras. We describe the first experiments we made as early adopters in a community-funded research project whose goal is to develop it into a standard CH technology. The paper describes in detail a step-by-step procedure that can be reproduced using free tools by any CH professional. We also give a critical assessment of the workflow and describe several ideas for developing it further into an automatic procedure for 3D reconstruction from images. Key words: 3D RECONSTRUCTION, PHOTOGRAMMETRY, 3D ACQUISITION, 3D SCANNING, ARC3D, MESHLAB

1. INTRODUCTION

3D reconstruction from photographs has the potential to revolutionize the digital documentation of Cultural Heritage artifacts. No expensive delicate equipment like 3D-scanners is necessary for capturing data, but an ordinary digital camera is sufficient. Decent cameras are often already part of the equipment of CH professionals for capturing documentary photographs. But in addition to this they can also be used for taking so-called image sequences, and the acquired photos can be used for 3D-reconstruction. This requires today a somewhat tedious workflow, but it may soon be automated.

Apparently this technology is not so widely known in the professional Cultural Heritage community. It was for instance presented in Graz, Autria, on a workshop of the Steirisches Denkmalamt on the conservation of pre-historic wood. The following presentation was given by Rengert Elburg from the Landesamt für Archäologie Sachsen who presented the enormous effort made for excavating a large scale pre-historic well in Saxonia. He started his presentation with the words: “If only someone had told me three years ago that we should simply take many image sequences!”.

To make this readily available for testing in the CH community is the purpose of our contribution.

The quality of the 3D reconstruction results can be greatly improved when following only a few rules. The purpose of this paper is to report on the practical experiences we have made in a number of acquisition campaigns. With any such campaign a great challenge is sustainability: Without a faithful documentation of the workflow it is difficult if not impossible to judge the quality, the authenticity, or to re-use intermediate results.

The 3D-COFORM project

3D-COFORM (www.3d-coform.eu) is a 4-year integrated project (FP7-IP) funded by the European community. Its main objective is to make the use of 3D technology a standard in Cultural Heritage, and to develop all necessary technologies for data acquisition (in museums and on archeological campaigns), for data processing, for semantics and metadata processing, for museum presentations.

In particular, a repository-centric approach is adopted with a distributed central database to document paradata (LONDON CHARTER,2006) describing the digital provenance of all acquired data, processing steps, and results (PAN, 2010).

Especially innovative is that all metadata are recorded in a semantic network following a common standard, the CIDOC-CRM (CROFTS, 2005), which is in fact an ISO standard for describing cultural facts.

At this point the question remaining is how image-based 3D reconstruction works in practice.

2. THE ACQUISITION PHASE

The Gipsmuseum of the Institute of Archeology of Karl-Franzens University Graz (KFU) contains more than a hundred 1:1 plaster copies, primarily of ancient Greek and Roman statues. We have selected a set of 24 statues for photogrammetric reconstruction. Each statue has a label showing a number (Figure 1), this number we have taken as object ID for our files and directories (Table 1).


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Acquisition Phase: Process Description

The Gipsmuseum acquisition process required projecting a random pattern onto the statues: As explained in more detail below, photogrammetric reconstruction proceeds by comparing pairs of images, i.e., individual pixels. If the pixels all have the same color, no distinctions can be made, and thus, no depth value can be computed. Plaster statues are primarily white, this is why we had to apply a high-frequency texture artificially.

The setup (Fig. 2) is somewhat complex because the projector has to be put into a different position for every sequence. The camera tripod ideally moves on a half-circle around a chosen point on the surface. However, the camera must not be in front of the projector, so it must either be higher or lower than the projector. In principle, the camera should be as close as possible, so that a larger field of view can be used, which allows for calculating the disparity more robustly. Sometimes this is not possible because of the space constraints in the museum, of course we may not move the artefacts.

Figure 2: The acquisition process. The string helps to keep the camera at the same distance from the chosen surface point. The camera autofocus is switched off both for greater speed and accuracy.

Preparation and Capture

We use a 6 megapixel Nikon D50 camera with a good 18-55 mm zoom lens and a 55-200 mm tele lens. There is a rather informal list of things to do and remember when taking the pictures:

Preparation phase

• Clear memory cards, load batteries

• Projection laptop: Display random image in 1400 x 1050 resolution in presentation mode

Figure 1: The Gipsmuseum of KFU Graz contains more than 100 plaster copies of marble statues. 24 of them were acquired using photo-based 3D reconstruction using projected light to account for the white surface. The labels of the statues were directly used as data reference in the reconstruction

workflow.


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• Material: projector, camera, tripod, string, 2nd memory card and 2nd battery pack, long power cable, multi-plug, camera remote control

Acquisition planning

• Take context pictures of the statue from all sides, at normal light, including ID plate

• First take an overview sequence of statue as a whole, then make detail sequences

• Plan sequence of camera positions for the detail sequences, in particular whether to place the camera in front or behind the projector, and whether it should be above or below.

The actual acquisition pattern is highly object dependent, although for some object classes a certain typical schema emerged with experience. For example for a bust we used this schema: Three projector positions, from front left, front right, and from behind. For more complex busts the projector is positioned two times, shining from slightly above and slightly below. Questions to clarify are: Is anything occluded? Is any part of the statue not visible? Then, for each projector position, one sequence is taken from below the projector (camera looking upwards), and one from above the projector (camera looking slightly downwards).

Acquisition of a sequence

• Determine one fix point on the surface

• Determine the camera distance (halfcircle radius), make a mark on the string, fix the camera vertically

• Determine the zoom factor: Is the object completely visible at the start, the middle, and end positions on the halfcircle?

• At the midpoint: Determine best focus setting, then lock the lens (switch off autofocus)

• Set camera to manual operation: F-stop is set above middle to (large depth of field), ISO is always 200 (minimum, e.g., lowest noise), then adjust shutter speed accordingly so that image is sufficiently bright. Avoid over- and under-exposure. Use a remote control for the camera.

• Go with tripod along halfcircle, take one photo every 10-15 cm, keep fix point in image center

• Rule of thumb: 60 images per full circle

• Change the height of the camera every 2-3 photos by adjusting the tripod top rod

Considerations on camera settings and lighting

Concerning the F-stop setting, a compromise is required between a large depth of field (max F-stop, e.g. 28) and the avoidance of refraction blur which occurs at a large F-stop because the pinhole is extremely small. This is a very delicate issue. In case of objects with high depth complexity, a large F-stop is unavoidable, but this leads to a uniform blur over the whole depth range. A medium F-stop (e.g., 14) greatly increases the focus sharpness, but only within some range around the

focus depth. Some experimentation is required; we tend to use a medium F-stop whenever possible.

Another delicate issue is lighting. Ideal is a bright, diffuse illumination from all sides, as for instance outside on a cloudy day, where it is impossible to tell where the sun is. – We try to approximate this kind of illumination whenever taking pictures inside (see Fig. 3).

Interestingly, it is desirable to use a closer range with a large depth of field (wide-angle zoom, e.g., 18 mm) instead of a tele (50 mm or more). The larger the focal distance is, the more resembles the image an orthographic projection, and the less significant is the needed perspective distortion. – As explained next, significant depth disparity is most vital for any photogrammetric computation.

Figure 3: Artificial diffuse illumination. The paper cylinder is illuminated from outside to obtain as diffuse illumination as possible in its interior.

Essentials of Dense Matching

Knowing some basic facts about photogrammetry is required for understanding the issues with acquisition of photo sequences. First of all, the position and orientation (pose) of all cameras is computed through a global optimization process, the bundle adjustment. It computes 100-200 recognizable feature pixels per image, and it compares the positions of pixels that exhibit the same features. This first phase is followed by a second that is the core of 3D-reconstruction from images, dense matching. Every pair of successive photos P1, P2 in an image sequence is compared pixel by pixel as follows. The positions c1 and c2 of the two cameras (optical centers) are two points in space. Together with a 3rd point p in space that lies on the object, they form a triangle (c1,c2,p) which defines a plane in space. When looking through one of the cameras, this plane is seen from the “side”, i.e., it forms a line, the so-called epipolar line. If q1 is the pixel in image P1 showing point p of the object, then the epipolar line L1(p) goes through this q1. And if p projects on another pixel q2 in P2, then this yields another epipolar line L2(p). The color values of the pixels along L1(p) and L2(p) are very similar. A comparison of the “horizontal” displacements allows, like with the disparity of the human eyes, for computing the position of p and, consequently, of the depth (z-coordinate) of both pixels q1 and q2.


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When this process is carried out for all epipolar lines, the result is one depth value (z-coordinate) for every pixel in every image of the sequence.

Implications for 3D reconstruction

One immediate consequence of the method is that the worst case is in fact a perfect white wall: All pixels along all epipolar lines have the same color, so no disparity at all can be detected. This makes the method especially well suited for Cultural Heritage, since most old objects have rich texture. Matte objects (mud) can be reconstructed much better than shiny materials (metal): Highlights are view dependent, which creates fake color correspondences on epipolar lines of consecutive images, which results in wrong depth values. The computed depth information is most reliable at sharp boundaries of differently colored regions. And of course, blurred but also uniformly colored regions yield bad or no results at all..

Figure 4: Turntable problem. Nearby and far away object parts are out of focus, the background and specular highlights confuse the feature extraction

Fig. 4 (left) shows a particularly bad case, a turntable sequence. In this case the object has a high depth. In order to fill the whole image, the camera needs to get too close to allow for the whole object to be in focus; the closest and farthest parts are blurred. This is even the case at the border of the cup since the background of the cup is already blurred. The problem with turntables is that the image features are contradictory: The background stays in place while the turntable and the object move. So the bundle adjustment fails.

Figure 4 (right) shows the typical effect of non-diffuse illumination. The highlights on the left and right on the bronze surface stay in place when the object is turned, so the color comparison along the epipolar lines fails to compute the right depth.

This can be avoided if, like in Fig. 3, the object is put on a table and the camera is moved around the object, instead of moving the object itself.

Camera variation in all x, y, and z is mandatory

A not so obvious fact is that the computation of the optical centers requires a variation of the camera position in all three spatial directions over the sequence. A circle, for instance, typically varies only in x and y, but not in z. So if all images are taken with the camera on exactly the same height, all optical centers lie on one plane in space. In this case the bundle adjustment computation of the pose must fail, and the sequence cannot be reconstructed. When using a handheld camera, the

small variations of the human hand give sufficient variation in x, y, and z to compute the optical centers even when walking along a line. When using a tripod, care must be taken to assure that there is some variation in all 3 spatial directions.

All in all it must be acknowledged that taking image sequences requires a bit of training. Most effects can be explained when the implications of the method are understood. With some experience, it is in most cases easy to avoid the pitfalls and to obtain really good reconstruction results.

Gipsmuseum trick: Artifical texture

In the Gipsmuseum campaign we were faced with the problem that the plaster surface of many statues was too perfect, ie., the statues were too white. Our workaround was to apply a random texture to the surface artificially using a projector (Fig. 5).

Figure 5: The 1400 x 1050 random pattern with a uniform noise distribution. The image resolution is half of the camera resolution, both in x and y (1.5 MPixel vs. 6 MPixel), so one projector pixel corresponds to

more than one camera pixel.

3. THE PROCESSING PHASE

Each day of an acquisition campaign typically results in 300-500 fotos. These are first stored on a file server as raw data, then they are sorted into sequences. For the Gipsmuseum campaign, we have created one directory for every statue, named after the statue ID on the plate. The plate of statue 83 for instance reads

83. Athena, so-called Lemnia, Dresden, Albertinum, Roman marble copy of a Greek original (from Phidias?), around 450/440 b.c.

So the corresponding directory is GM083, GM standing for GipsMuseum. For every campaign we invent such a two-character short. The GM083 directory is structured as shown in Table 1.

The different files correspond to the individual processing steps. In the following we describe the workflow in more detail.

Sequence preparation

• Store all images from the day into a raw data directory, e.g., GM083/Rawdata/2008-07-23. Raw data are archived and never changed.

• Split up the images belonging to one statue into sequences. Review each individual image in full resolution to remove the bad images: blurred, over-/under-saturation, parts missing,..


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• Send each sequence to the ARC3D web service using the upload client, labeled e.g, as: User scene: GM083, Academic Reference: CGV, Sequence: 01

• After several hours you receive an email with an ftp location of the reconstruction zip to download it to the sequence directory

The Arc3D webservice is free for CH users

The Arc3D webservice (www.arc3d.be) is a great service provided by the group of Prof. Luc van Gool from the Katolieke Universiteit Leuven (Belgium). Several hundred CPU cores are available for performing the dense reconstruction of uploaded image sequences. The service can be used free of charge for non-commercial applications, it is only required to register. The only limitations are that uploaded images must be from the domain of Cultural Heritage, and that KU Leuven reserves the right to archive and use the uploaded image sequences for academic research.

Description of the Arc3D data

The zip archive obtained from ARC3D contains for each and every image:

• Pose: position of the optical center (focal point in world coordinates) and orientation, computed using bundle adjustment. This is also called external camera calibration.

• Internal calibration: A few parameters describing the radial distortion of the lens and the deviation of the optical center from the image center

• Range map: A 2D floating point number grid with the same resolution as the photo. It gives for each pixel the distance from the focal point, which is obtained using dense matching

• Confidence map: 2D grid of integer numbers with the same resolution as the photo. For each pixel this is counts on how many photos this same surface point appears. It is a measure for the reliability of the depth value.

• .v3d info file: this is a list in XML format of the individual files mentioned above

A 6 MP camera obtains in principle 6 million vertices and consequently 12 million triangles for each range map, since each quadrangular pixel is split into two triangles. A sequence has typically 20-50 photos, resulting in as many as 240-600 million

triangles, but with very high redundancy: Each surface point is typically contained in 5-15 photos, so the surface is composed of many layers residing at the same position in space.

This multi-layered surface has to be reduced to a single layer (sequence merge), resulting in one single-layered mesh per sequence. Finally, all sequences of one statue have to be merged together to obtain one coherent, integrated mesh for this statue. This final step is difficult to perform with standard software since the different sequence meshes all have different scales: The ARC3D webservice has no information at all about absolute scale. Therefore each sequence is scaled differently, basically with respect to the focal length of the camera, which is the only “absolute” value that is available at this stage. So before merging the sequences together, they have to be re-scaled to a common scale.

The Processing Workflow

In the following, the six processing steps are described in more detail. They are illustrated in Figure 7. Since many different processing options exist, and new ones are being developed, the standard workflow used for the Gipsmuseum will be subject to change in the future. It is nevertheless worth describing since it was successfully applied for reconstructing as many as 257 different sequences that were acquired for the 24 statues.

GM083/Rawdata /2008-07-23 63 MB All photographs taken on a specific date for this statue

GM083-01/DSC_0055.JPG ….

GM083-01/DSC_0078.JPG

13 MB Images for sequence 01 of statue GM083, only the good photos, not unsharp or shaken, over/under saturated, parts missing, …

GM083-01/GM083-01.zip 210 MB zip archive with range maps obtained from ARC3D

GM083-01/GM083-01_c.ply 91 MB Step 1: Multilayer mesh

GM083-01/GM083-01_cc.ply 75 MB Step 2: Multilayer mesh interactively cleaned

GM083-01/GM083-01_ccp.ply 17 MB Step 3: Poisson reconstruction single layer mesh

GM083-01/GM083-01_ccpc.ply 16 MB Step 4: Poisson reconstruction cleaned

GM083-01/GM083-01_ccpcs.ply 11 MB Step 5: Poisson reconstruction cleaned and simplified

GM083-01/GM083-01_ccpcsc.ply 21 MB Step 6: Color information re-applied - final result

GM083-01/GM083-01.metadata 3 KB Workflow information in XML format

Table 1: File structure for the 3D-reconstruction workflow, with file sizes and workflow information


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Figure 6: Meshlab opening a .v3d file. On the right, every 3rd image of the sequence is selected, blue parts indicate high quality. Required confidence,

grazing angle and sub-sampling are the most important parameters for mesh generation.

The zip file obtained from Arc3D is opened using Meshlab to which the .v3d extension is associated on our computers. Meshlab is the “swiss army knife” for mesh editing and processing. It is an extensive open source software produced by the group of Roberto Scopigno and Paolo Cignoni from ISTI-CNR in Pisa, Italy. It can inter-operate with Arc3D and read .v3d files.

Step 1: Creating a multi-layer mesh

When opening a .v3d file, Meshlab offers a dialogue box with many options for the creation of a multi-layer mesh (Fig. 6). Typically only a small subset of the images is selected for conversion to a mesh layer, for instance every 4th or 5th image of a sequence of 25 images. Because of this limitation good data are potentially ignored. But each range map increases the file size by 20-30 MB, and requires up to 80 MB of RAM. Currently no more than 8 layers can reasonably be processed since on 32 bit Windows, a single process may not use more than 1 GByte of RAM. This is expected to be resolved when 64 bit Meshlab becomes available.

Step 2: Manually cleaning the multi-layer mesh

The multilayer mesh must be cleaned because the range maps sometimes contain background parts. The unwanted parts of all meshes can be marked in parallel and deleted, so this is in fact a sequence of interactive move-select-delete actions. Meshlab offers many filters for mesh operation. In particular, at the end the filter “Remove unreferenced vertex” must be issued since by default, only the indices to the point list are deleted when deleting a triangle, not the points themselves.

Step 3: Poisson reconstruction

Many algorithms have been developed for merging multiple surface layers into a single layer mesh. Each of the methods has its pros and cons, and many work only in an out-of-core fashion. The Poisson reconstruction offers a good compromise. Its disadvantage is the unavoidable smoothing effect (which “washes out” small detail), but this is at the same time also an advantage since it can cope with very noisy data. A great

advantage is that it produces a connected manifold mesh (“water tight”). The Poisson method "blows up a balloon" whose surface snaps to data points. Thus, the resulting mesh is closed by construction. It has high resolution where data points are present but low resolution in the balloon parts. Its surface is sampled at regularly spaced intervals using the well known marching cube method, which divides the cell size recursively by a factor of 2 in surface regions with high detail. However, the Poisson mesh resolution is not directly coupled to the resolution of the input mesh, i.e, the range map. With respect to resolution, the limiting factor of this method is the number of these cell divisions, the so-called octree depth. An octree depth of 10 gives acceptable results, but crashes sometimes due to RAM limitations. A depth of 11 would be great, but it typically consumes four times as much RAM as depth 10.

Step 4: Cleaning the Poisson mesh

The balloon is cut away interactively, which is easy in most cases since Meshlab offers a filter to remove faces with edges longer than a percentage of the model (e.g., 0.32%). Exploiting the fact that in regions without data the Poisson mesh has very large triangles, these can be selected and deleted easily. However, the “real” boundaries cannot be detected reliably using this technique, so we additionally apply twice the filter remove border faces. Finally, we use Remove isolated pieces (wrt. Facenum) to delete clusters < 25 triangles and then do Remove unreferenced vertex once in the end.

Step 5: Simplification

Besides a long running time of O(n3) the marching cubes method has the drawback of creating many irrelevant small faces, and also faces that have one edge that is much shorter than the other two (lengthy triangles). They are an artifact of the cubic octree grid. A reduction by 50% remove bad faces without throwing away any useful information. This sort of simplification is offered by the Quadric edge collapse decimation filter.

Step 6: Adding color

The Poisson reconstruction in Meshlab creates a mesh without any color or material information. We have created a tool to transfer colors from one mesh to another. However, it uses vertex colors instead of a bitmap texture. Thus, the color resolution is actually identical to the mesh resolution. This creates annoying artefacts in surface regions with simple geometry (e.g., flat spots) but complex texture (e.g., written text).

Question: Why storing intermediate results?

Table 1 lists the different files in the sequence directories. This shows that the intermediate files for all processing steps are kept despite of their size. The reason is a conservative strategy: Since we are not sure which files may be used later on, we keep them all for the time being. We can for instance re-do parts of the workflow when new new algorithms or hardware become available. With Meshlab 64-bit we might, for instance, re-do all sequences with an octree depth of only 9. – In order to do so, however, we need to make use of the documentation of the workflow that we have collected.


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Obtaining the final model

In order to obtain the final model we currently have to resort to commercial engineering software for professional post processing of 3D scans, namely Geomagic Studio from Raindrop Geomagic. The feature that is missing in Meshlab is the alignment of differently scaled model parts. The iterative closest pair (ICP) algorithm in Meshlab assumes that the parts

have the same scaling, which is a true assumption for models from laser scanning. For photogrammetry, there is no absolute scale a priori.

Figure 8: Six standard processing steps are carried out for each sequence (top). But the GM100 statue was assembled from 20 such sequences (middle)! Bottom: The resulting model with 1.5 MTriangles (751 KVertices) is nice but too smooth.

1: Multilayer mesh 2: Cleaned multilayer mesh

3: Poisson reconstruction 4: Poisson cleaned

5: Mesh simplification to remove 50% triangles 6: Re-apply vertex colors from multilayer mesh

Figure 7: Six typical Meshlab processing steps for reconstructing a 3D mesh from a series of range maps


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The ICP algorithm from Geomagic Studio does not take scaling into account either, but it is easier to use (1-click alignment). We currently scale manually, align, look at the misalignment, scale again, and so forth. With a bit of experience, this manual iteration process “converges” after four orfive iterations. The result is acceptable only from an aesthetic point of view (Figure 8), but of course this is not a satisfactory engineering solution.

Besides improving ICP another viable solution could be to integrate measurement targets that are scanned together with the object. However, we have not explored this approach so far.

4. CRITICAL DISCUSSION

The described workflow has the same disadvantage as all other post-processing workflows, namely that data gaps are detected too late. With GM100, this is obvious at the top of the head (Fig. 8). The remedy is simple: Go back and acquire additional sequences from the statue. In most cases this implies much additional cost since an acquisition campaign requires expensive travel, obtaining access permissions, and the hardware setup is in most cases not a trivial thing either.

The GM083 example from before is even a much more serious case, since only eight sequences were captured, and during reconstruction it turned out that they provide insufficient overlap to allow for mutual registration. None of the many possible orders that were tried to align one part with another could be successfully continued. So unfortunately, in the end no model could be produced in this case at all (see Figure 10).

Figure 10: The eight parts of GM083 unfortunately provide insufficient overlap for 3D reconstruction

The great vision: Automatic 3D-reconstruction

The described 3D-reconstruction workflow still involves many manual steps, and the resulting models are typically not comparable in terms of quality to models produced by 3D scanning.

However, it is important to mention that the method as such has huge potential for further development and optimization. This becomes especially apparent when considering the state of the art in archeological documentation (Fig. 9).

In the case of the prehistoric well at Wohlsdorf, a drastic speed-up could still be realized, and a much more complete and meaningful model was produced in a fraction of the time and cost required for scanning – which ranges in the area of 1000 Euros for one day of scanning and post-production done by a professional measurement engineer. The model in the top right of Fig. 9 was acquired in five minutes using a handheld compact camera followed by about 1 hour of post processing. The archeologists were enthusiastic about the result.

Potential for optimization: Image acquisition

The acquisition could be dramatically simplified with cleverly constructed camera rigs. Instead of moving a conventional SLR camera on a tripod, a shutterless high-quality industry camera

Figure 9: Conventional archeological documentation (top row): A measurement rig with a reflective marker must be kept exactly vertical, then its position is measured as a single point using a total station on a reference position, thus obtaining a point sequence (10 points/minute). The result is a collection of line sequences that are recorded over 2 days using a laptop. – The much more dense 3D reconstruction (top right) was acquired in 5 minutes using a handheld compact camera (Fuji F30). The models in the bottom row were acquired in a more serious way using the 6 MPixel Nikon on a tripod (60 images each).


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could be moved using servo controlled step motors along a pre-defined trajectory. The lighting situation could be captured along with the images using photographs of a polished steel ball, in order to cope with highlights moving over the surface.

The need for more faithful sequence processing

Maybe the biggest drawback of the presented workflow is that the triangles produced by Poisson reconstruction have no direct relation to the input triangles (2 triangles/pixel). It is therefore quite difficult to assess the authenticity of the resulting mesh, as there is no direct relation between input data and output mesh. The deviation of the reconstructed surface from the input photographs can only be measured using a posteriori analysis.

Furthermore, Poisson reconstruction averages at each surface point all available mesh layers. This is a disaster for sharp features, e.g., corners or creases in the surface. Even if each individual layer has a nice sharp crease, averaging all layers smoothes away the detail even before Poisson washes it out.

This and the sparse selection of layers (e.g., 8 out of 25) make that only a tiny fraction of the highly redundant captured information finds its way into the final model. For the 20 sequences of the GM100 statue (Fig. 8) for instance, in total 577 images were taken with 6 MPixel each, which amounts to 3.46 GPixel or 7 GTriangles. Even taking the high redundancy and the background pixels into account, the 750K vertices of the model are in fact only 0.1 promille of the input data.

Potential for automatic sequence reconstruction

We are certain that individual image sequences could be reconstructed in a completely automatic way in a much higher

resolution than today. A careful analysis of the 6-stage workflow revealed that all parts of the work that are carried out manually are rather schematic. So the chances of finding algorithmic solutions are good.

A greater challenge is the assembly of a complete model from the parts. We envisage reducing this problem to the sequence processing problem. The idea is to introduce overview and detail sequences. An overview sequence captures the complete model, but in low resolution. A number of detail sequences captures only parts, but these in higher resolution. Now an additional bundle adjustment step could use image features to relate the detail sequences to the overview sequence. This way the 4x4 matrices for the transformation from detail to overview coordinate systems could be obtained.

5. CONCLUSION

This paper has presented a practical recipe for the reconstruction of 3D models from image sequences. It uses state of the art tools, most of which are available for free to Cultural Heritage professionals. Besides pointing out the great potential for CH documentation we have also presented a critical assessment and highlighted ideas with a huge potential for improvement.

Our greatest hope is that we could stimulate a wider take-up of this great technology in the CH community. We firmly believe that in a few years time, all mentioned problems will be solved.

Until then remember: Take many many images!

ACKNOWLEDGEMENTS

We gratefully acknowledge the funding from the European Commission for the FP7-IP 3D-COFORM under grant No. 231809. With this support, we are confident to provide solutions for the mentioned problems soon.

REFERENCES

CROFTS N., DOERR M., GILL T., STEAD S., STIFF M.: Definition of the CIDOC Conceptual Reference Model, version 4.2 ed. CIDOC Documentation Standards Working Group, June 2005. Also ISO/PRF 21127, available from cidoc.ics.forth.gr.

LONDON CHARTER INITIATIVE (HUGH DENARD): The london charter, June 2006. www.londoncharter.org.

PAN, X., BECKMANN, P., HAVEMANN, S., TZOMPANAKI, K., DOERR, M., FELLNER, D.W., A distributed Object Repository for Cultural Heritage, Proc. VAST 2010 conference, Eurographics Press, 2010


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SESIÓN PLENARIA / PLENARY SESSION

II FORO INTERNACIONAL DE LA ARQUEOLOGÍA VIRTUAL II INTERNATIONAL FORUM OF VIRTUAL ARCHAEOLOGY

CARTA INTERNACIONAL DE LA ARQUEOLOGÍA VIRTUAL. CARTA DE SEVILLA

INTERNATIONAL CHARTER FOR VIRTUAL ARCHAEOLOGY. SEVI LLA CHARTER

REFORMAS EN LA ESQUINA NORTE DE LA CASA DE LOS PÁJAROS. Itálica. Sevilla. ANTINOO. Arqueología Virtual. Sevilla. España.


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Hacia una Carta Internacional de Arqueología Virtual. El Borrador SEAV

Víctor Manuel López-Menchero Bendicho 1 y Alfredo Grande2

1 Grupo de Investigación Materialidad Arqueología y Patrimonio. Universidad de Castilla-La Mancha. España

2 INNOVA CENTER. European Center for Innovation in Virtual Archaeology. Sevilla. España. 2 USLAV. Laboratorio de Arqueología Virtual de la Universidad de Sevilla. España

Resumen

Tras la primera reunión mantenida por el Forum Internacional de Arqueología Virtual el 18 de junio de 2009 durante la celebración del I Congreso Internacional de Arqueología e Informática Gráfica, Patrimonio e Innovación ARQUEOLOGICA 2.0 quedó de manifiesto la necesidad de avanzar en la creación de un documento internacional capaz de regular o al menos establecer un conjunto de recomendaciones en relación a la praxis de la arqueología virtual. Fruto de aquella reunión la Sociedad Española de Arqueología Virtual (SEAV) consideró oportuno tomar la iniciativa en la redacción de un primer borrador que sirviera de base para ulteriores debates en el seno de la comunidad científica internacional. Lo que se expone a continuación es el resultado preliminar de esa iniciativa, que comienza a ser mundialmente conocida como La Carta de Sevilla. Palabras Clave: ARQUEOLOGÍA VIRTUAL, ARQUEOLOGICA 2.0, CARTA DE SEVILLA, SEAV Abstract

After the first meeting held by the International Forum on Virtual Archaeology June 18, 2009, during the celebration of the First International Conference on Computer Graphics and Archaeology, Heritage and Innovation ARQUEOLOGICA 2.0, revealed the need for progress on the creation of an international document able to regulate or at least establish a set of recommendations regarding the practice of virtual archeology. In result of that meeting the Spanish Society of Virtual Archaeology (SEAV) considered it appropriate to take the lead in writing a first draft as a basis for further discussions within the international scientific community. What follows are the preliminary results of this initiative, which is becoming known worldwide as The Charter of Seville. Key words: VIRTUAL ARCHAEOLOGY, ARQUEOLOGICA 2.0, SEVILLA CHARTER, SEAV.

1. PREÁMBULO

La aplicación a nivel mundial de la visualización asistida por ordenador en el campo del patrimonio arqueológico presenta a día de hoy un panorama que podría ser calificado como de “luces y sombras”. El espectacular crecimiento del turismo cultural y los increíbles avances tecnológicos desarrollados en los últimos años han propiciado la elaboración y ejecución de un sin fin de proyectos encaminados a investigar, preservar, interpretar y presentar distintos elementos del patrimonio arqueológico a partir de la utilización de la visualización asistida por ordenador. Estos proyectos han servido para demostrar el extraordinario potencial que la visualización asistida por ordenador encierra en si misma pero también han dejado al descubierto numerosas debilidades e incongruencias. Por ello se hace ineludible plantear un debate teórico de implicaciones prácticas que permita a los gestores del patrimonio aprovechar lo mejor que las nuevas tecnologías pueden ofrecernos en esta materia minimizando sus aplicaciones mas controvertidas. En definitiva se trata de establecer unos principios básicos que regulen las prácticas de esta pujante disciplina.

La Carta de Londres (http://www.londoncharter.org) constituye hasta la fecha el documento internacional que más ha avanzado en esta dirección. Sus diversas actualizaciones revelan la necesidad imperante de encontrar un documento cuyas recomendaciones sirvan como base para diseñar nuevos proyectos cada vez con mayor rigor dentro del ámbito del patrimonio cultural, pero también para plantear nuevas recomendaciones y guías adaptadas a las necesidades específicas de cada rama del saber y comunidad de expertos. Es por ello que entre los objetivos que se marca La Carta de Londres se encuentra “Ofrecer unos sólidos fundamentos sobre los que la


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comunidad de especialistas pueda elaborar criterios y directrices mucho más detalladas”. Y es que no debemos olvidar la inconmensurable amplitud que presenta el concepto de Patrimonio Cultural dentro del cual quedan englobados campos tan amplios como los de patrimonio monumental, etnográfico, documental, industrial, artístico, oral y por supuesto arqueológico.

La Carta de Londres es plenamente consciente de la amplitud conceptual que posee el Patrimonio Cultural, y por consiguiente de las necesidades específicas que pueden requerir cada una de las partes que lo componen. Es por ello que en su Preámbulo, La Carta de Londres ya reconoce estas necesidades: “en la medida en que las pretensiones que motivan el uso de los métodos de visualización varían ampliamente de unos campos a otros, Principio 1: “Implementación”, se deben elaborar directrices específicas que resulten apropiadas para cada disciplina y para cada comunidad de expertos”. Por su parte el Principio 1.1 recomienda: “Cada comunidad de expertos, ya sea académica, educativa, conservativa o comercial, debe desarrollar las directrices de implementación de la Carta de Londres de manera coherente con sus propias pretensiones, objetivos y métodos”. Parece pues evidente que, dada la importancia que el patrimonio arqueológico tiene dentro del patrimonio cultural, y reconocida por muchos la existencia de una comunidad de expertos propia que trabaja de manera habitual entorno al concepto de Arqueología Virtual, se deba plantear la redacción de guías, documentos y recomendaciones que aun siguiendo las directrices generales que marca La Carta de Londres tomen en consideración el carácter específico que posee la Arqueología Virtual.

Los principios que se expondrán a continuación pretenden aumentar las condiciones de aplicabilidad de La Carta de Londres de cara a su mejor implantación en el campo específico del patrimonio arqueológico, incluido el patrimonio arqueológico industrial, simplificando y ordenando secuencialmente sus bases, al mismo tiempo que se ofrecen algunas recomendaciones nuevas que toman en consideración la peculiar naturaleza del patrimonio arqueológico con respecto al patrimonio cultural.

2. DEFINICIONES

Arqueología Virtual: es la disciplina científica que tiene por objeto la investigación y el desarrollo de formas de aplicación de la visualización asistida por ordenador a la gestión integral del patrimonio arqueológico.

Patrimonio arqueológico: es el conjunto de elementos materiales, tanto muebles como inmuebles, hayan sido o no extraídos y tanto si se encuentran en la superficie o en el

subsuelo, en la tierra o en el agua, que junto con su contexto, que será considerado también como formante del patrimonio arqueológico, sirven como fuente histórica para el conocimiento del pasado de la humanidad. Estos elementos, que fueron o han sido abandonados por las culturas que los fabricaron, tienen como sello distintivo el poder ser estudiados, recuperados o localizados usando la metodología arqueológica como método principal de investigación, cuyas técnicas principales son la excavación y la prospección, sin menoscabo de la posibilidad de usar otros métodos complementarios para su conocimiento.

Gestión integral: comprende las labores de inventario, prospección, excavación, documentación, investigación, mantenimiento, conservación, preservación, restitución, interpretación, presentación, acceso y uso público de los restos materiales del pasado.

Restauración virtual: comprende la reordenación, a partir de un modelo virtual, de los restos materiales existentes con objeto de recuperar visualmente lo que existió en algún momento anterior al presente. La restauración virtual comprende por tanto la anastilosis virtual.

Anastilosis virtual: recomposición de las partes existentes pero desmembradas en un modelo virtual.

Reconstrucción virtual: comprende el intento de recuperación visual, a partir de un modelo virtual, en un momento determinado de una construcción u objeto fabricado por el ser humano en el pasado a partir de las evidencias físicas existentes sobre dicha construcción u objeto, las inferencias comparativas científicamente razonables y en general todos los estudios llevados a cabo por los arqueólogos y demás expertos vinculados con el patrimonio arqueológico y la ciencia histórica.

Recreación virtual: comprende el intento de recuperación visual, a partir de un modelo virtual, del pasado en un momento determinado de un sitio arqueológico, incluyendo cultura material (patrimonio mueble e inmueble), entorno, paisaje, usos, y en general significación cultural.

3. OBJETIVOS

Dado que el marco teórico de referencia para la Carta de Sevilla es la propia Carta de Londres el documento asumiría todos los objetivos aprobados por la Junta Consultiva de dicha Carta. A estos objetivos generales sería necesario añadir algunos nuevos, a saber:

� Generar criterios fácilmente comprensibles y aplicables por toda la comunidad de expertos, ya sean estos informáticos, arqueólogos, arquitectos, ingenieros, gestores o especialistas en general en la materia.

� Establecer directrices encaminadas a facilitar al público un mayor entendimiento y mejor apreciación de la labor que desarrolla la disciplina arqueológica.


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� Establecer principios y criterios que sirvan para medir los niveles de calidad de los proyectos que se realicen en el campo de la arqueología virtual.

� Promover el uso responsable de las nuevas tecnologías aplicadas a la gestión integral del patrimonio arqueológico.

� Contribuir a mejorar los actuales procesos de investigación, conservación y difusión del patrimonio arqueológico mediante el uso de nuevas tecnologías.

� Abrir nuevas puertas a la aplicación de métodos y técnicas digitales de investigación, conservación y difusión arqueológica.

� Concienciar a la comunidad científica internacional de la necesidad imperante de aunar esfuerzos a nivel mundial en el creciente campo de la arqueología virtual.

4. PRINCIPIOS

Principio 1: Interdisciplinariedad.

Cualquier proyecto que implique la utilización de nuevas tecnologías, ligadas con la visualización asistida por ordenador, en el campo del patrimonio arqueológico, ya sea para investigación, conservación o difusión, debe de estar avalado por un equipo de profesionales procedentes de distintas ramas del saber.

1.1 Dada la compleja naturaleza que presenta la visualización asistida por ordenador de patrimonio arqueológico, esta no puede ser abordada únicamente por un solo tipo de experto sino que necesita de la colaboración y complicidad de un buen número de especialistas (arqueólogos, informáticos, historiadores, arquitectos, ingenieros…).

1.2 Un trabajo verdaderamente interdisciplinar implica el intercambio de ideas y opiniones entre especialistas de distintos campos de una manera habitual y fluida. El trabajo dividido en compartimentos estanco nunca podrá ser considerado como interdisciplinar aunque participen en él expertos procedentes de distintas disciplinas.

1.3 Entre los especialistas que deben colaborar en este modelo interdisciplinar es indispensable contar con la presencia concreta de los arqueólogos, preferiblemente de aquellos que tienen o tuvieron a su cargo la dirección científica de la excavación o del resto arqueológico sobre el que se pretende trabajar.

Principio 2: Finalidad.

Previamente a la elaboración de cualquier visualización asistida por ordenador siempre debe quedar totalmente claro cual es la finalidad última de nuestro trabajo es decir cual es el objetivo final que se persigue alcanzar.

2.1 Cualquier proyecto de visualización asistida por ordenador siempre tendrá el objetivo de mejorar aspectos relacionados o bien con la investigación, o bien con la conservación o bien con la difusión del patrimonio arqueológico. La finalidad de todo proyecto debe quedar encuadrada dentro de alguna de dichas categorías (investigación, conservación y/o difusión).

2.2 Además de esclarecer cual es el objetivo o finalidad principal de la visualización asistida por ordenador siempre será necesario definir objetivos más concretos que sirvan para conocer con más exactitud cual es el problema o problemas que se pretenden resolver.

2.3 La visualización asistida por ordenador debe estar siempre al servicio del patrimonio arqueológico y no el patrimonio arqueológico al servicio de la visualización asistida por ordenador. Las nuevas tecnologías aplicadas a la gestión integral del patrimonio arqueológico deben poder satisfacer, como objetivo primordial, las necesidades reales de arqueólogos, conservadores, restauradores, museógrafos, gestores y/o profesionales en general del mundo del patrimonio, y no al revés.

Principio 3: Complementariedad.

La aplicación de la visualización asistida por ordenador en el campo de la gestión integral del patrimonio arqueológico debe de ser entendida como complementaria, no como sustitutiva, de otros instrumentos de gestión más clásicos pero igualmente eficaces.

3.1 La visualización asistida por ordenador no debe aspirar a sustituir a otros métodos y técnicas en el campo de la gestión integral del patrimonio arqueológico (por ejemplo la restauración virtual no debe aspirar a sustituir a la restauración real al igual que la visita virtual no debe aspirar a sustituir a la visita real).

3.2 La visualización asistida por ordenador debe buscar vías de colaboración con otros métodos y técnicas de distinta naturaleza que ayuden a mejorar los actuales procesos de investigación, conservación y difusión del patrimonio arqueológico. Para ello el cumplimiento del Principio 1: Interdisciplinariedad, se revelará como fundamental.

3.3. Pese a todo, las visualizaciones asistidas por ordenador podrán tener un carácter sustitutivo cuando los restos arqueológicos originales hayan sido destruidos (por ejemplo por la construcción de grandes infraestructuras), se encuentren en lugares de difícil acceso (por ejemplo sin carreteras) o corran riesgo de deterioro ante la visita masiva de turistas (por ejemplo las pinturas rupestres).


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Principio 4: Autenticidad.

La visualización asistida por ordenador trabaja de manera habitual reconstruyendo o recreando edificios y entornos del pasado tal y como se considera que fueron, es por ello que siempre debe ser posible saber que es real, veraz, auténtico y que no. En este sentido la autenticidad debe ser un concepto operativo permanente para cualquier proyecto de arqueología virtual.

4.1 En tanto en cuanto la disciplina arqueológica no es una ciencia exacta e incontestable, sino compleja, se debe apostar abiertamente por realizar interpretaciones virtuales alternativas siempre y cuando presenten igual validez científica. Cuando no exista esa igualdad se apostará únicamente por la hipótesis principal.

4.2 Cuando se realicen restauraciones o reconstrucciones virtuales se debe mostrar de forma explícita o bien mediante interpretación adicional los distintos niveles de veracidad en los que se sustenta la restauración o reconstrucción.

4.3 En la medida que muchos restos arqueológicos han sido y siguen siendo restaurados o reconstruidos en la realidad la visualización asistida por ordenador debe ayudar tanto a los profesionales como al público a diferenciar claramente entre: los restos que se han conservado “in situ”, los restos que han vuelto a ser colocados en su posición originaria (anastylosis real), las zonas que han sido reconstruidas parcial o totalmente sobre los restos originales, y finalmente las zonas que han sido restauradas o reconstruidas virtualmente.

Principio 5: Rigurosidad histórica.

Para lograr unos niveles de rigurosidad y veracidad histórica óptimos cualquier forma de visualización asistida por ordenador del pasado debe estar sustentada en una sólida investigación y documentación histórica y arqueológica.

5.1 La rigurosidad histórica de cualquier visualización asistida por ordenador del pasado dependerá tanto de la rigurosidad con la que se haya realizado la investigación arqueológica previa como de la rigurosidad con la que se use esa información para la creación del modelo virtual.

5.2 Todas las fases históricas registradas durante la investigación arqueológica tienen un gran valor. Por lo tanto, no se considerará riguroso mostrar únicamente el momento de esplendor del resto arqueológico reconstruido o recreado sino todas las fases, incluidas las de decadencia, por las que pudo atravesar. Tampoco se debe mostrar una imagen idílica del pasado con edificios que parecen recién construidos, personas que podrían pasar por modelos, etc.., sino real, es decir con edificios en diferente estado de conservación, personas de distinto tamaño y peso, etc.

5.3 El entorno, contexto o paisaje asociado a un resto arqueológico es tan importante como el resto arqueológico en sí (Carta de Cracovia, 2000). Las investigaciones antracológicas, paleobotánicas, paleozoológicas y de paleoantropología física deben servir como base para la realización de recreaciones virtuales del paisaje y del contexto rigurosas. No se pueden mostrar sistemáticamente ciudades sin vida, edificios solitarios o paisajes muertos, pues ese es un falso histórico.

Principio 6: Eficiencia.

El concepto de eficiencia aplicada al campo que nos ocupa pasa inexorablemente por lograr una ajustada sostenibilidad económica y tecnológica. Usar menos recursos para lograr cada vez más y mejores resultados será la clave de la eficiencia.

6.1 Cualquier proyecto que implique la utilización de la visualización asistida por ordenador en el campo del patrimonio arqueológico debe evaluar previamente cuales serán las necesidades de mantenimiento económico y tecnológico que generará una vez se instale y ponga en funcionamiento.

6.2 Se debe apostar por sistemas que aunque en un primer momento presenten una elevada inversión inicial a largo plazo impliquen un bajo coste de mantenimiento económico y una alta fiabilidad de uso, es decir sistemas resistentes, fáciles de reparar o modificar y de bajo consumo.

6.3 Siempre que sea posible se aprovecharán los resultados obtenidos por proyectos de visualización anteriores, evitando la duplicidad, es decir, la realización de los mismos trabajos por dos veces.

Principio 7: Transparencia científica.

Toda visualización asistida por ordenador debe de ser esencialmente transparente, es decir, contrastable por otros investigadores o profesionales, ya que la validez, y por lo tanto el alcance, de las conclusiones producidas por dicha visualización dependerá en gran medida de la capacidad de otros para confirmar o refutar los resultados obtenidos.

7.1 Es indudable que toda visualización asistida por ordenador tiene un alto componente de investigación científica. Consecuentemente para que los proyectos de arqueología virtual caminen por la senda del rigor científico y académico se vuelve indispensable la elaboración de bases documentales en las que quede recogido y expresado con total transparencia todo el proceso de trabajo desarrollado: objetivos, metodología, técnicas, razonamientos, origen y características de las fuentes de la investigación, resultados y conclusiones.


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7.2 En cualquier caso y en líneas generales el registro y organización de toda la documentación concerniente a proyectos de arqueología virtual estará basado en los “Principios para la creación de archivos documentales de monumentos, conjuntos arquitectónicos y sitios históricos y artísticos” aprobada por la 11ª asamblea General del ICOMOS en 1996.

7.3 En aras de la transparencia científica se hace necesario crear una gran base de datos accesible a nivel mundial con aquellos proyectos que posean unos niveles de calidad óptimos (art 8.4), sin menoscabo de la creación de bases de datos de este tipo de ámbito nacional o regional.

Principio 8: Formación y evaluación

La arqueología virtual constituye una disciplina científica asociada a la gestión integral del patrimonio arqueológico que posee un lenguaje y unas técnicas que le son propias. Como cualquier otra disciplina académica requiere de programas específicos de formación y evaluación.

8.1 Deben fomentarse los programas de formación posgraduada de alto nivel que potencien la formación y especialización de un número suficiente de profesionales cualificados en esta materia.

8.2 Cuando las visualizaciones asistidas por ordenador tengan como objetivo servir como instrumento de disfrute y comprensión para el público en general el método de evaluación mas apropiado será el de los estudios de público.

8.3 Cuando las visualizaciones asistidas por ordenador tengan como objetivo servir como instrumento de investigación o conservación del patrimonio arqueológico el método de evaluación más apropiado será su prueba por parte de un número lo suficientemente representativo de usuarios finales es decir de los profesionales a los que este destinado el producto final.

8.4 La calidad final de cualquier visualización asistida por ordenador deberá medirse en función de la rigurosidad con la que haya sido elaborada y no de la vistosidad de sus resultados. El cumplimiento de todos los principios emanados de la presente Carta determinará que el resultado final de una visualización asistida por ordenador pueda ser considerado “de calidad”.


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SESIÓN_A / SESSION_A

MUSEOLOGÍA DEL SIGLO XXI: NUEVAS PERSPECTIVAS MUSEOLOGY FOR THE XXITH CENTURY: NEW PERSPECTIVES.

DIGITAL ELEVATION MODEL AND LIDAR SCAN INSIDE THE INFOSYS GIS APPLICATION. Virtual Limes of Raetia and Germania Superior. 7REASONS. Vienna. Austria.


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Ricostruire l’antico. Dal Museo della Civiltà Romana al Museo dei Fori Imperiali

Lucrezia Ungaro, Marco Sartini y Paolo Vigliarolo*

Sovrintendenza ai Beni Culturali del Comune di Roma. Italia.

1. L’esigenza di ridare volumi e caratterizzazioni dei monumenti antichi romani in una esposizione prima temporanea poi permanente, è alla base della creazione del primo museo virtuale a Roma.

Il Museo della Civiltà Romana è infatti l’esito di tre grandi eventi: la grande Mostra Archeologica del 1911 nelle Terme di Diocleziano, la prima sede stabile nel 1926 con la costituzione del Museo dell’Impero, la seconda grande Mostra Augustea della Romanità nel 1937 al Palazzo delle Esposizioni. Infine, tutta la collezione verrà riallestita nel 1955 nell’attuale sede all’EUR.

Le riproduzioni in scala 1:1 e i modelli in scale variabili, sono già uno strumento di lettura e comprensione dell’architettura e della scultura antiche di notevole impatto. Certamente, il Museo nelle sale storiche e in quelle tematiche permette di seguire l’evoluzione della città e della sua espansione nell’impero, di comprendere la straordinaria efficacia della penetrazione nel territorio attraverso opere e cultura: cosa manca allora a questo Museo oggi? La narrazione, il contesto, l’essere umano che è sempre dietro un oggetto, un edificio, una qualsiasi realizzazione concreta. Due problemi sono infatti tuttora alla base dell’offerta di una collezione o ambiente museale: la capacità di attrarre e catturare l’attenzione, la riproduzione di un oggetto o di un contesto in modo realistico.

Alcuni decenni più tardi, nell’era del computer e del cellulare “tuttofare”, ci siamo misurati con una sfida dai rischi molto alti: creare un museo per l’architettura romana a Roma, l’argomento meno facile da visualizzare. Infatti, lavorare alla costituzione del Museo dei Fori Imperiali, ha significato affrontare una massa considerevole di materiali architettonici e scultorei, studiarne la ricomposizione dove possibile, ma anche il significato ideologico e la complessità costruttiva. Per questo sin dall’inizio della progettazione si è pensato, parallelamente, a come raccontare le opere esposte attraverso un apparato multimediale. Problema ulteriore da affrontare è stato quello di mantenere un corretto equilibrio tra le opere e il loro contenitore d’eccezione, i Mercati di Traiano.

La progettazione e la realizzazione dell’allestimento museale e del Sistema di Comunicazione Integrato hanno richiesto il lavoro di un team di archeologi, architetti e esperti di comunicazione, dotati di una solida formazione umanistica; le soluzioni tecnologiche sono nate dalla stretta collaborazione di tutte le figure professionali, tema su cui toneremo in seguito.

Abbiamo parlato di “sfida dai rischi molto alti”: a Roma i musei archeologici e le mostre archeologiche faticano molto per emergere e attrarre pubblico; la città è un museo a cielo aperto, la permanenza del turista medio è relativamente bassa e vi sono alcuni attrattori ineludibili: San Pietro, Colosseo, Cappella

Sistina. L’architettura romana, poi, è sì imponente ma ridotta a “schegge” rispetto all’ “intero” di splendenti palazzi ed edifici pubblici imperiali, e non racconta nulla della vita reale se non l’abilità di scalpellini e artisti del passato.

Come guadagnare quindi uno spazio in un contesto così difficile?

2. Attraverso un sistema di allestimento e di comunicazione innovativo, che il Museo, inaugurato nell’ottobre del 2007, propone al pubblico.

Si tratta, infatti, di un museo archeologico di nuova generazione costituito non solo da una prestigiosa collezione di reperti archeologici provenienti dai cinque Fori Imperiali, ma anche, questa è la grande novità espositiva, da un ricco numero di ricomposizioni architettoniche.

Le diverse tipologie di marmi, i diversi ordini architettonici, i loro rapporti dimensionali, nonché la funzionalità degli edifici e le loro antiche volumetrie danno vita ad un museo dedicato all’architettura ed alla decorazione architettonica romana che, in antico, era parte fondamentale e significante per tutti gli edifici che componevano ogni singolo Foro.

Fig 1. Museo dei Fori Imperiali. Ricomposizione dell’ordine della facciata dei portici del Foro di Augusto. In primo piano, frammenti pertinenti a teste

di divinità maschili dalla decorazione a pannelli dall’attico dei portici.

L’apparato comunicativo del Museo dei Fori Imperiali si compone, oltre che della tradizionale pannellistica contenutistica e direzionale, di un ricco sistema multimediale che accompagna il visitatore, e lo aiuta, attraverso una comunicazione "semplice e


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immediata”, alla comprensione degli snodi contenutistici focali del percorso espositivo.

La possibilità di testare sul pubblico l’efficacia di un prototipo dei prodotti multimediali ha determinato la scelta della tecnica con la quale realizzare i prodotti video. Si è utilizzata infatti una “tecnica mista”, un sistema di montaggio che fa uso di tutte le potenzialità comunicative dell’immagine: dalla ripresa diretta, alle foto d’epoca, alle ricostruzioni archeologiche realizzate ad acquerello e, da ultimo, anche al 3D e alle più evolute tecnologie per l’elaborazione dell’immagine.

Attualmente l’apparato multimediale del Museo si compone di una sala multimediale, in prossimità dell’ingresso, che introduce il pubblico alla visita, e di 10 postazioni video (o videopannelli) dislocati lungo tutto il percorso museale.

Fig 2. Museo dei Fori Imperiali. Il sistema di comunicazione del museo all’interno della taberna dedicata al Foro di Nerva: pannello e videopannello

con il fregio proveniente dal tempio di Minerva.

La sala multimediale, allestita in una delle tabernae più profonde del piano terra della Grande Aula, è caratterizzata da un maxischermo retroproiettato per mezzo di un sistema video, dotato al suo interno di un pc ed equipaggiato con un impianto audio. L’esigenza di trasmettere le informazioni di base alla visita del Museo, rivolgendosi a tutto il pubblico possibile, quindi anche ai giovanissimi, ha reso necessaria l’ideazione di uno storyboard molto particolare.

Una mascotte: Columnus, dalla Roma dei nostri giorni, guida il pubblico indietro nel tempo, in un viaggio che dai Mercati di Traiano e attraverso la visione di tutti i Fori, nelle varie epoche storiche, lo fa tornare all’età imperiale, ed alla fine gli permette di “ritrovare se stesso” in un capitello nell’allestimento museale del Foro di Augusto.

Completamente diversa è invece la struttura e la caratteristica comunicativa degli altri 10 prodotti video dislocati nelle sale espositive del Museo.

Le postazioni video sono infatti composte da schermi LCD collegati a mini-player tramite un cavo s-video. Tutto l'hardware è stato inserito all'interno di pannelli del tutto simili a quelli didattici presenti nel percorso museale, creando uniformità e riducendo l'impatto visivo. Il video è compresso in qualità DVD (formato mpeg2) ed è contenuto in una flash card inserita nel player stesso.

Per la realizzazione di questi prodotti si è lavorato secondo un vero e proprio ragionamento semiotico-strutturale dell’immagine

in movimento, assunta come linguaggio assolutamente autonomo e universale.

I prodotti hanno una durata massima di 3 minuti ciascuno. Al momento attuale non hanno né audio né colonna sonora di accompagnamento, né sottotitoli. La loro realizzazione è stato l’esito di un lungo e accurato lavoro sulla messa a punto degli storyboard, che partono tutti da una base comune.

I video hanno inizio con la collocazione dell’antica valle dei Fori in relazione alla moderna situazione urbanistica di Roma, evidenziando come oggi, esattamente come allora, i Fori Imperiali fossero collocati nel cuore della città. Tali informazioni geografiche sono ottenute con tecniche di dissolvenze e sovrapposizioni tra immagini moderne e ricostruzioni della fase romana; ogni singolo prodotto poi mostra, in funzione del materiale e delle ricomposizioni architettoniche presenti nella sala in cui è collocato, una ricostruzione dei frammenti architettonici o statuari. Di qui si mette in luce la funzione dell’edificio in cui è inserito il frammento ed il suo stesso rapporto con il Foro di appartenenza e dei Fori attigui.

Questo processo narrativo circolare, comune a tutti i videopannelli, determina un Leitmotif che orienta il visitatore, il quale ritrova in qualsiasi sezione del Museo le informazioni essenziali alla comprensione dei Fori in antico e, nel caso specifico, le notizie necessarie alla comprensione di ciascuna sala museale e dei reperti esposti in essa.

Ad un anno dall’apertura del Museo dei Fori Imperiali è possibile trarre le prime considerazioni sul suo Sistema di Comunicazione Integrato; considerazioni che nascono da dati concreti e scientifici elaborati da alcuni degli operatori del Servizio Civile Volontario attivi ai Mercati di Traiano. La notevole quantità di informazioni acquisite ed elaborate ci permette di progettare precisi interventi, nell’immediato futuro, sul Sistema di Comunicazione. Si è deciso dunque di dotare i prodotti video di una leggera banda sonora che accompagni i filmati, rispettandone ed enfatizzandone il ritmo narrativo, e, soprattutto, si sta lavorando per dotarli di uno speakeraggio essenziale e didascalico in italiano ed in inglese, affinché i contenuti possano arrivare nella forma più chiara possibile a tutte le tipologie di pubblico.

Fig. 3. Uno screenshot del video con la ricostruzione sullo stato attuale della peristasi del tempio di Marte Ultore all’interno del Foro di Augusto.

Inoltre, al fine di migliorare la qualità visiva dei prodotti, e mantenersi quindi aggiornati con le proposte che il mercato offre costantemente, verranno adeguati gli apparati hardware con soluzioni più performanti. Ma tutto ciò non basta, è in programma anche un implemento degli apparati multimediali del Museo dei Fori Imperiali. Si prevede infatti la realizzazione di


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nuovi filmati – uno dei quali già terminato, ed in attesa di essere testato sul pubblico – e l’utilizzo di uno spazio con postazioni multimediali fisse affinché il visitatore, se interessato, possa approfondire la visita accedendo a materiale d’archivio tramite schede di approfondimento relative ai reperti esposti, e soprattutto, al sito web del Museo. A tal proposito va infatti sottolineato come un Sistema di Comunicazione di nuova generazione non si concluda con gli apparati e i prodotti presenti in un museo; una grande importanza a livello comunicativo è infatti affidata all’utilizzo di internet. Il sito web del Museo dei Fori Imperiali è stato infatti ideato e realizzato con le caratteristiche del Museo stesso. Ricco di contenuti ma con la possibilità, da parte dell’utente, di accedervi per gradi a seconda delle esigenze di approfondimento e, soprattutto, ricco di immagini e sempre in linea con le scelte comunicative interne al Museo. Esso è corredato, di conseguenza, da una vasta sezione dedicata ai “multimedia”, in cui l’utente può prendere visione e scaricare le anteprime di tutti i video dei quali poi potrà fruire, per intero, visitando il Museo. Il sito web è inoltre concepito come un filo diretto con il visitatore, che può leggere le ultime notizie nella sezione “News” ed ha la possibilità di iscriversi alla newsletter del portale dei musei del Comune di Roma, per essere costantemente aggiornato sulle mostre e le altre manifestazioni culturali programmate dall’Amministrazione.

Fig. 4. Uno screenshot con la ricostruzione in dissolvenza delle volumetrie dei Fori Imperiali in rapporto alla situazione urbanistica attuale.

3. Il Sistema di comunicazione costituisce quindi il ‘valore aggiunto’ del Museo: la sua visita deve anche suscitare stupore e far percepire la scoperta dell’architettura dei Mercati, della storia della città, e al tempo stesso della complessità dei Fori.

Per questo l’allestimento nel suo insieme non può essere statico, ma deve evolvere con gli studi dei ricercatori e con gli interessi del pubblico, superando il limite che uccide da sempre l’istituzione museale: quello dell’autoreferenzialità e del confinamento in un assetto immobile e definitivo, in sostanza privo di dinamismo, di capacità di rigenerarsi e di produrre fidelity nel proprio pubblico. Torniamo quindi ai problemi citati nel primo paragrafo: la capacità di attrarre e di catturare l’attenzione, la necessità di riproporre oggetti o contesti in modo realistico. Lo sviluppo della proposta virtuale deve e può andare a questo punto in varie direzioni.

3.1 La produzione “editoriale” derivata dall’elaborazione multimediale quale mezzo di comunicazione del brand museale - culturale con una diffusione differenziata tra il mercato nazionale e quello estero, tra i diversi target di pubblico; si tratta di espandere l’applicazione del marketing territoriale a quello culturale ponendo attenzione ad una serie di relazioni: costo

(della produzione) - beneficio (indotto occupazionale, ritorno di immagine), elaborazione dei contenuti – attendibilità scientifica – capacità attrattiva del prodotto.

3.2 La possibilità di analizzare il territorio al microscopio e nel contempo di ricostruire l’ambiente antico, il paesaggio e le sue trasformazioni antropiche, facendo riferimento e applicando diverse discipline scientifiche per la ricerca, come la botanica. Esempio eclatante da un monumento apparentemente molto conosciuto, l’analisi del rilievo vegetale dell’Ara Pacis, il cui valore simbolico (e solo secondariamente naturalistico) è stato rivelato proprio dall’apporto della botanica, con conseguenze rilevanti sulle proposte di coloritura del rilievo marmoreo.

3.3 La concreta possibilità di comunicare diacronia e contemporaneità: in una città come Roma, che ha tremila anni circa di continuità sullo stesso suolo, la ricostruzione virtuale (sempre rispondente alla correttezza dei contenuti) permette di “raccontare” tutte le storie possibili e di contestualizzare i resti soprattutto archeologici attraverso nuovi strumenti da utilizzare nei complessi monumentali e museali in grado di fornire al pubblico immersione e interattività.

3.4 Le creazione di banche dati comuni devono contribuire a formalizzare sistemi di comunicazione univoci e multilingue, per favorire una reale diffusione del patrimonio comune: troppe banche dati sono fallite proprio perché studiate dal punto di vista informatico e non da quello dei contenuti. I nuovi bandi “cultura” della Comunità Europea dovrebbero ora concorrere a dare concretezza alla banca dati “Europeana” con l’apporto di dati alfanumerici e l’elaborazione di immagini e proposte ricostruttive. Le reti museali in tal senso sono molto importanti e la creazione di database multilingue alimenta la circolazione di idee e soluzioni comunicative.

3.5 L’elaborazione della terza dimensione deve essere quindi finalizzata a questi obiettivi: diffusione del patrimonio attraverso la sua conoscenza, secondo i principi dell’educazione e dell’ intrattenimento, attraverso linguaggi multilingue ma rispondenti ad un thesaurus comune, secondo un trattamento dell’immagine che restituisca corretta unità visiva di quanto si va ricostruendo: in questa direzione si lavorerà all’interno del progetto 3D COFORM.

Altro contributo fondamentale della terza dimensione è lo studio della salvaguardia del patrimonio: la tecnologia analitica ci permette di mettere a confronto lo stato di conservazione di monumenti e collezioni museali attraverso il rilievo laser dello stato attuale confrontato con documentazione precedente. E’ il caso dei calchi di opere realizzati nel secolo scorso o addirittura nel XIX secolo: la Colonna Traiana, ad esempio, può essere indagata attraverso il confronto tra i calchi del XIX secolo conservati in più sedi e la documentazione dei restauri recenti e dello stato attuale. Torniamo così al nostro primo Museo virtuale sulla romanità e ai principi culturali ispiratori ieri come oggi della ricostruzione e riproduzione dell’opera d’arte.

4. Una diffusa e corretta comunicazione con il pubblico ha riflessi molto positivi sulla convivenza in ambito urbano tra l’archeologia, considerata di solito un “ostacolo” dello sviluppo urbanistico, e le esigenze del vivere quotidiano. Si deve riconoscere che solitamente mancano l’informazione e il coinvolgimento del cittadino nelle attività di scavo e restauro urbano (oltre che della piena consapevolezza di memoria e patrimonio comuni): il “museo diffuso” sul territorio e nei luoghi deputati deve fornire anche quegli elementi di aggiornamento sulle indagini e sulle nuove acquisizioni che motivano la


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formazione della piena consapevolezza della memoria e del patrimonio comuni, contribuendo ad educare i cittadini, dai piccoli ai grandi, alla difesa e alla valorizzazione dei beni culturali.

5. In sintesi il linguaggio multimediale - quello della nostra era - deve migliorare la comunicazione e la divulgazione della ricerca anche attraverso suggestioni emotive, in poche parole: evocare, informare, conoscere, ovvero semplificare senza banalizzare. Proprio per questo non possiamo trascurare un tema appena sfiorato al suo inizio: quello della formazione. A questo

proposito deve essere aperto un dibattito a tutto campo: ancora oggi le due sfere formative – umanisti e informatici – studiano e si formano in ambienti completamente diversi e separati; quando si parla di formazione, si intende a senso unico, ossia destinata agli umanisti perché apprendano i rudimenti delle tecnologie applicate. Ciò non tiene conto del fatto che l’informatico deve pure conoscere i rudimenti del bene culturale, del patrimonio per poter progettare architetture informatiche realmente utili alla conoscenza, alla gestione e alla comunicazione al pubblico nei musei oppure on line.

* Il presente contributo ha una concezione unitaria ma il paragrafo 2 è a firma di Marco Sartini e Paolo Vigliarolo, il rimanente testo è a firma di Lucrezia Ungaro

Bibliografia

UNGARO L. (a cura di), Il “Pubblico” ai Mercati di Traiano e dintorni, tra apprendimento, suggestione, comunicazione, in Esperienze e progetti, III, Ferrara, 2009.

UNGARO L., “Roma: El Museo de los Foros Imperiales en los Mercados de Trajano. Conservaciòn, puesta en valor y comunicaciòn de la arquitectura antigua y de la decoraciòn escultòrico-arquitectònica” in Museos.es, 4, Madrid, 2008.

UNGARO L. (a cura di), Museo dei Fori Imperiali – Mercati di Traiano, Milano, Guida, 2008.

UNGARO L. (a cura di), Il Museo dei Fori Imperiali nei Mercati di Traiano, Milano, Electa, 2007.

UNGARO L., “ ‘Esporre’ i Fori Imperiali: ricostruzione, ricomposizione, integrazione, comunicazione nel sistema museale. Le ragioni della conservazione, le ragioni della fruizione”, in Palladio, 36 (2005) Roma, 2006, pp. 69-86.

UNGARO L., “Comunicare i Fori Imperiali nel museo: tra immagine e integrazione reale”, in L. HASELBERGER, J. HUMPHREY (a cura di), Imaging ancient Rome. Documentation – visualization – imagination, Proceedings of the third Williams Symposium on classical architecture, Rome 20-23 Mai 2004, “JRA”, Suppl. s. 61, Rome 2004, pp. 191-201.


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Current Productions Carnuntum, German Limes and Radiopast

F. Humer 1, C.Gugl2, M. Pregesbauer 3, F. Vermeulen 4, Ch. Corsi 5 and M. Klein 6

1 Govt. of the State of Lower Austria, Dept. of Cultural Affairs, Archaeological Park Carnuntum.

2 Austrian academy of science, Vienna. Austria 3 Govt. of the State of Lower Austria, Dept. of Hydrology and Geoinformation

4 Department of Archaeology Ghent University, Gent, Belgium 5 Universidade de Évora, Évora. Portugal

6 7REASONS, Vienna. Austria Resumen Presento tres proyectos elegidos que delimitan técnicas diferentes de la producción y su transmisión de contenido. El impacto diferenciado en la absorción pública del contenido es descrito dependiente a experiencias con ello en exposiciones y publicaciones, y puede ser usado para rectificar futuros acercamientos de temas similares. En la mayor parte de estas producciones, las dificultades técnicas fueron estudiadas y solucionadas por el uso extenso de instrumentos diferentes y técnicas para conseguir una salida razonable y representar nuestro estado del conocimiento que nos gustaría compartir. La documentación de la producción así como la comunicación entre la producción y grupo de investigación es indispensable en estos formatos multimedia. Palabras Clave: RECONSTRUCCION, ROMANO, CARNUNTUM, LIMES, RADIO-PAST Abstract The here presented three chosen projects mark out different techniques of production and their transmission of content. The differentiated impact on the public absorption of the transported content are described dependent to experiences with it in exhibitions and publications, and can be used to rectify future approaches of similar topics. In most of these productions, technical difficulties were observed and solved through extensive use of different tools and techniques to achieve a reasonable output and represent our current state of knowledge which we would like to share. The documentation of the production as well as the communication between the production and research team is indispensable to the sucsess of these media formats. Key words: RECONSTRUCTION, ROMAN, CARNUNTUM, LIMES, RADIO-PAST

1. CARNUNTUM 2009-2011

1.1. Assignment

Marking the 2000 year anniversary of the former Roman capital of Pannonia superior, Carnuntum, we had the chance to start a long-term project, aiming for a total reconstruction of the city, the legionary fortress and its canabae, including the surrounding landscape. This will result in a 1:300 scale model measuring over 20 x7 meters as well as a series of other media including Film and interactive Applications.

The Scale Model will inherit approx. 5600 buildings and will be processed through virtual models which will then be plotted on a 3d printer, either as a single instance or in negative-form in order to duplicate certain smaller buildings by cast moulting. The generated computer models will also be used for the film scenes and have to be prepared accordingly. The final result will be presented in spring 2011. We will present a short overview of the used techniques and show the current state of this project.

Figure 1.1 Scene of the reconstructed Forum


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1.2. Technical realisation

One of the tasks of the project was the construction of a haptic scale model of the ancient city including its surrounding area. The model displays a section measuring 6,750 m x 4,500 m in a ratio of 1:300 and thus being 22,5m x 15m in size and including over 5000 visible Structures. Therefore extensive planning was necessary for the implementation of this model.

Figure 1.2 Lidar and STL Model of Carnuntum

Unlike traditional model building the scene was entirely built in 3-D programmes and then printed in a 3-D format. For this process a Stereolithographic machine (STL) was used which utilises laser technology to build up the layers of a structure in a matter of hours. For certain repeating buildings a vacuum moulding technique could be used to lower costs since this allowed the replication of existing prototypes. Hence the 3-D Objects had to be made especially to meet the requirements of 3-D printing.

Due to technical limitations the Terrain had to be divided into 38 terrain tiles that would have to fit perfectly together with a very low error tolerance (<0,5mm). It was decided that instead of placing single houses across this model, a set of structure tiles were used approx 7cm in size. This would ease the production process of the model as well as set further requirements. The base of these Structure tiles had to be subtracted from the Terrain tiles so that these would fit exactly into the indentation afterwards.

1.3. Object creation

The creation of the virtual models involved in this project had to fulfil certain requirements. They would have to be able to be produced by a 3-D Plotter and therefore had to be constructed as STL files. This would mean that the individual models consisted of a single mesh with no holes or vertical elements that were hanging over. Roofs and Structures were separated in the process for alternate coloring and reassembly afterwards.

Figure 1.3 Set-up of the framework for the Scale Model

Figure 1.4 Virtual and Scale Model of the Great Baths of Carnuntum

1.4. Artefact Database

Currently a virtual web based database is being established containing numerous findings of roman artefacts from the carnuntum area. The artefacts are scanned with a professional scanner and then processed to be able to present a low-resolution poly model containing detail information of the high poly model in an interactive flash application alongside photos of the artefact. The original texture however is not shown in these objects as other information regarding the surface properties is more abundant that way.

The Database is available online to the public whilst professionals can access additional metadata.

2. VIRTUAL LIMES OF RAETIA AND GERMANIA SUPERIOR

2.1. Assignment

In autumn 2009, a consortium of regional municipal and federal state authorities in Baden -Württemberg, Germany, requested a proposal for the visualisation of a approx. 90 km long part of the


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former roman Limes, inheriting 11 military bases and their civil settlements. The output should result in a virtual 3d real-time environment allowing the user to interactively navigate through these settlements while receiving the necessary information about the regions, buildings and local finds, on the fly. Two short films should explain the historical background of this segment of the German Limes, giving an insight view to the daily life of a roman solider, explaining their duties, equipment and architectural environments. All media was to be presented in a stereoscopic format. In addition, a GIS -like application should allow the user to stroll along the former Roman Limes section while gathering information through marked areas and points of interest but also giving him the opportunity to change the appearing maps from the present to the reconstructed state. The great task in this project was to find a solution for deducing the data size to a suitable dimension while still conserving most of its visual quality.

2.2. Resources

The research team consisted of five archaeologists assigned to different duties. The content of this Project was broken down to the individual scenes, giving us time to process the given information and present it for correction and validation. Finally, a 130 page manuscript documented all decisions through interpretation of the gathered source material.

A coarse DHM together with topographic maps and orthogonal photos of the region was supported by the federal authorities, while a detailed LIDAR (light detection and ranging scan) was produced and processed by our partner (ARCTRON), which presented the base for the used Geographical Information System, where all archaeological and topographical information could be hosted.

Figure 2.1. Digital Elevation Model and Lidar Scan inside the Infosys GIS Application

2.3. Communication

To assure a good communication between the production and research teams, an internet blog was installed to update all production progresses. Through this we were able to illustrate ideas for reconstructions and obtain crucial information and various suggestions from all participants. The approval of

realized scenes and objects were also published within this blog and could therefore be documented.

2.4. Technical realisation

In a first attempt, a query of existing 3d real-time engines was done, to assure that the large amount of data could be presented fluently in a high quality. Our requirements to the 3d real-time editor where focused on interchangeable data formats, interactive implementation through simple scripting languages, good stability and a comprehensive asset management. After a few weeks of trials we decided that the UNITY3d engine suited these requirements best, and would also be a good option to publish on various operating systems and hardware devices (mobile, web, standalone, consoles, etc..) The output of a stereoscopic format could be assured, since the compiled version of the application allowed to write to its camera buffer and was therefore suitable for both DLP and active stereoscopic devices like 3dVision from Nvidia.

2.5. Object creation

In order to obtain fluid frame rates for the end -product, we where aiming to keep the polygon count as low as possible while keeping as much visual quality as possible. The base reconstructions where made in high to medium resolution and served as a pattern of textures, which where then applied to low resolution models.

A standardisation of objects had to be achieved to meet the large amount of buildings and structures used within these scenes. The various military complexes where constructed of a modular set of parts which could be assembled to fit the archaeological constituent and its interpretations. In case of anomalies, adoptions of the pre modelled objects had to be made. The templates where delivered from standing structures and well known regional reference sites as well as literal sources of antique authors and illustrated examples. A similar approach defined the illustration of the civil architecture. A typology of certain houses was created, using the nearby reference sites of “Wimpfen” and “Wahlheim” which are well documented and assembled to the results of excavation or prospection. To achieve a variety of buildings, the existing models where differentiated through texture, scale and modular compilation.

2.6. Scene creation

Through the use of the prepared research data, existing digital elevation models and Lidar scans, a presumption of the former roman terrain was made and illustrated in various maps to discuss the placement of vegetation and settlements. A GIS application was used to gather most of the information and extract certain areas of interest to suitable formats.

In the real-time editor, scripts where created to allow the placement of textures and objects using these prepared maps as masks. Through this we could achieve a flexible way of modelling the landscape communicating its results through 2d information (maps) which could easily be changed and corrected.

The terrain geometry in unity-3d was created through extrusion of 32-bit grayscale images taken from the GIS data which were manipulated by applying fluvial and erosion simulations. The surface of this terrain was textured using so called “splat maps”,


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which allowed the placement of different surface features on certain parts of the DHM, depending on slope steepness, height -value and regions defined by the splat maps in their RGB value. Through this, a large area of the landscape could be covered using textures of fairly small sizes and therefore economize the computation costs during runtime. The geometric density of the terrain is dependent to the distance of the viewer’s camera and can therefore adjust its detail which was crucial for the performance of the compiled application.

Figure 2.2. Example of a splat map

Figure 2.3. Scene in the runtime environment

A similar feature had to be applied to the vegetation of the landscape, using pre-made plant species with three instances of detail, ranging from 3d models of approx. 5000 polygons to simple billboards with only 4 polygons, dynamically switching on and off dependant on the viewers distance.

Although the terrain texture, street networks and some of the vegetation could be placed by the use of splat or overlay maps, architectural elements, objects and further vegetation had to be placed by hand, which consumed a great amount of time. The reason for not automating this process, was the detailed placement according to plans of excavation and prospection results which demanded individual decisions for all parts of a fortress, its canabae and other building structures. Although an

individual modelling approach for each of the settlements could not be realized, due to deadlines and budget reasons, the modular setup of the scenes turned out to be satisfying to the artistic and scientific demands.

At the end, we could present 11 reconstructed landscapes of that period (233 a.d.) inheriting approx. 2600 buildings with a fairly high degree of quality, still maintaining the necessary performance for the runtime of the stereoscopic, 3d –real-time environment.

2.7. Character creation and animation

The 3d Characters used within the short film and the real-time environment where first modelled in high detail and afterwards reduced through re-topologisation of their surface, while retaining most of their visual details through a process of so called “texture baking”, where the surface appearance of the highly detailed model is being transferred to the model of lower detail through projected texture maps. This was especially necessary for the use inside the real-time environment, but also turned out to deliver almost the same quality for the film scenes with the advantage of faster computation in the animation and rendering processes. Different head or body models and textures where used to diverse the characters and generate small crowds of actors.

Most of the humanoid characters where animated through our in-house motion capture system, which is driven by magnetic sensors, placed on the actors body on a whole-body suit.

The resulting motions are convincing, but still demand more post correction and cleaning than the optical motion capture systems.

Figure 2.4. Topology of a characters Mesh

2.8. Content assembly and storytelling

The four components of this production work as a composite and complement the ported information in different ways.

The first short film explains the origin and morphology of the Roman boarder producing a clamp of information around the Period of the Roman occupation of the German territory west of the Rhine and south of the Danube.


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The second film aims to give an insight into the daily life of the soldiers at this frontier, explaining their duties, aspects of warfare and border control as well as the facilities of the military bases.

The real-time application lets the viewer explore the 11 settlements with their surrounding landscape while delivering information via text, narration and pictures as the user flies by areas of interest. A mini-game, in each of the main scenes, puts the user’s skills to a test and interrupts the otherwise, more linear approach of information transfer. The flight-height in the scenes is approximately 50m above ground but for some scenes presenting walkthroughs of buildings and castles a first person perspective was used to show the inside of these facilities from a closer range.

A map-based information system informs the audience in more depth about areas of finds along the 90 km part of the limes. Information is presented through hotspots, which call up a pop up window, delivering text and pictures concerning the current area. The maps can be changed to compare modern state topographic information, orthogonal photos, lidar scans and the reconstructed terrain and settlements.

2.9. Resume

I am quite confident that the output of this production is on a high level of quality, considering the large scale of scenes and the huge amount of modelling and animation tasks in comparison to the relative short production time. The reaction of the public in various presentations of these media is good and the fact that the younger audience showed a high interest, due to the 3D-realtime content, was a valuable experience. Some critical comments, concerning the usability of the real-time application for the elder audience, had to be taken into account and corrected.

In difference to a rendered 3D scene, changes in the real-time application can be altered more easily. This makes the production process more flexible, but can also be of advantage to later changes or follow-up productions.

Figure 2.5.Scene detail in the runtime environment

I am convinced, that within the near future, picture and animation quality of midlevel game engines will be competitive with rendered pictures or films and could therefore substitute these, giving the producer more interactivity and flexibility while

delivering more excitement to the user, thus transporting the content in a more ludic and enjoyable form.

3. RADIOGRAPHY OF THE PAST

3.1. Assignment

In April 2009 a European project, called “RADIO-PAST”, was launched within the Marie Curie framework “Industry-Academia Partnerships and Pathways”. The project aims to join resources and very different skills to tackle each possible aspect connected with "non-destructive" approaches to complex archaeological sites. The consortium of 7 partners has chosen an "open laboratory for research and experimentation” in and around the abandoned Roman site of Ammaia in central Portugal, but some research activities are carried out by the partner institutions in different areas of the Mediterranean.

3.2. Introduction

Ammaia is a Roman town whose foundation should predate the inscription mentioning the Civitas Ammaiensis during the reign of Claudius (44 o 45 AD; IRPC, 615: Mantas 2000, 392-393.). It was converted in municipium at the latest in the age of Vespasian, as is witnessed by another inscription conserved in Portalegre (CIL, II, 158 = IRCP, 616).

The ruins of the Roman town of Ammaia are located in the heart of the Natural Park of the Serra de São Mamede, a mountainous area of east central Portugal extending into Spanish territory. The site is part of the fertile valley of the river Sever (Marvão). At this stage of research, no traces of settlements preceding the Roman foundation have been detected.

Figure 3.1. Sitemap of Ammaia

3.3. Methodologies

We are elaborating an integrated methodology which involves a wide range of field survey techniques (geomorphologic and topographical survey (CORSI, DE DAPPER, DE PREZ, VERMEULEN 2005; DEPREZ, DE DAPPER, DE JAEGER 2006), surface artefacts collection, the main types of geophysical prospection, vertical aerial photography interpretations (CORSI, VERMEULEN 2007), high resolution LIDAR scanning, innovative


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low altitude aerial photography, ...) as well as new avenues for data processing, modelling, 3D visualisation and site presentation.

The first campaign of geophysical survey has been carried out in 2008 by Ugent (L. Verdonck), mainly with GPR, while the second campaign in 2009, carried out in the framework of the project in collaboration with the University of Southampton (APSS-team), was focussed on the magnetometry and covered an area of almost 5 hectare.

3.4. Results

Archaeological data collected until now proves that most urban structures were developed during the 1st c. AD, and the wealth of the town is probably mainly due to its position at the centre of a vast communication network in Lusitania (especially along the road connecting the capital Emerita Augusta (Merida) with the Atlantic harbour Olisipo-Lisboa: It.Ant., 419,7-420,7) and to the exploitation of a wide range of natural resources (metals, stone and rock crystal, pastoral and agricultural activities...).

The urban centre of Ammaia was delimited by a wall circuit enclosing some 22 h, and the town had a regular layout, with main axis connecting the gates and a system of terraces regulating the most sloping part of the intra-muros area. The first attempt to produce a 3D reconstruction has chosen the well preserved Porta Sul.

The results of the “time slicing” of the GPR data processing allow to prepare the ground for elaborating a digital reconstruction of the Forum. All elements visible on the geophysics results, such as the large basilica, the symmetrically positioned 20 shops, the axial temple and a series of monumental structures on the central square can be well reconstructed, combining the survey data with punctual in situ information and examples from elsewhere.

Here an excavation campaign planned for the summer 2010 will perform the ground truthing tests and will supply more elements for the chronological definition of the different architectural phases.

The magnetometer survey produced a fine map of regular town structures, based on a regular grid of city streets, delimiting housing blocks, public spaces (such as the bath complex and a market), workshops and water infrastructures. The results obtained so far give reason to believe that the full intra mural town plan can be revealed, limiting the necessity for grand scale and costly excavation procedures, but at the same time allowing a 3D view of the townscape and opening perspectives on a sustainable touristic exploitation and cultural valorization of the site.

3.5. 3D Reconstructions

The visualization of the geophysical results are approached by referencing the existing data with better preserved sites of the region comparing similar structures and dimensions, aiming to preserve architectural local features and details of decoration.

Digital Elevation models, geophysical results, 3D Laser and Lidar -scans are taken into account to build the ancient terrain, where the results of the architectural 3D reconstruction will reside.

Figure 3.2. Visualisation of the Forum and the eastern Gate of Ammaia

Special programs are used to achieve realistic results and breathe life into the scenes. A motion-capture system is used to drive the animation of computer generated people to ensure correct movements while keeping the production costs feasible. Sophisticated render algorithms will enable the creation of thousands of terrain features, like plants, stones and boulders as well as populating the scenes with animated characters.

3.6. Resume

The output will result in a short movie clip (approx. 15Min) which can be also used for ongoing productions for television (documentaries) and print publications, with the option to re/use the produced data for other medias like installations for augmented reality, 3d real-time applications (educational games) and VR environments (Dome or Cave -Projections).

Figure 3.3 Reconstructed City of Ammaia


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ACKNOWLEDGEMENTS

Carnuntum 2009-2011

Franz Humer/Govt. of the State of Lower Austria , Dept. of Cultural Affairs – Archaeological Park Carnuntum, Christian Gugl/ Austrian Academy of Sciences, Michael Klein/ 7reasons

Virtual Limes of Raetia and Germania Superior

Martin Schaich/ Arctron GmbH - Germany, Michael Klein/ 7Reasons, Thomas Richter -Emde/ Kulturservice - Germany

Radiography of the Past

Partnerships: Universidade de Évora (Portugal), Universiteit Gent (Belgium), Univerza v Ljubljani (Slovenia), British School at Rome (United Kingdom), Past2Present (Netherlands),7Reasons Media Agency (Austria)

The research leading to these results has received funding from the European Community's Seventh Framework Programme (FP7/2007-2013) under grant agreement n° 230679, under the action Marie Curie – People IAPP, with the Project entitled “Radiography of the past. Integrated non-destructive approaches to understand and valorise complex archaeological sites

REFERENCES

Carnuntum 2009-2011

http://www.carnuntum.co.at/ , http://www.carnuntum-db.at/, http://www.limes.co.at/, http://7reasons.at/

Virtual Limes of Raetia and Germania Superior

http://www.limeswelten.net/, http://www.arctron.de/, http://7reasons.at/

References

CORSI C., DE DAPPER M., DE PREZ S., VERMEULEN F. (2005). Geoarchaeological observations on the Roman town of Ammaia, Internet Archaeology 19.

CORSI C., VERMEULEN F. (2007). Elementi per la ricostruzione del paesaggio urbano e suburbano della città romana di Ammaia in Lusitania, Lusitania, Archeologia Aerea 3: 13-30.

DEPREZ S., DE DAPPER M. & DE JAEGER C. (2006), The water supply of the Roman town of Ammaia (Northeastern Alentejo, Portugal): a geoarchaeological case study, Publicações da Associação Portuguesa de Geomorfólogos 3: 109-133.

MANTAS V. (2000). A sociedade luso-romano do município de Ammaia, in: Gorges J.-G. & Nogales Basarrate T. (Eds.), Sociedad y cultura en Lusitania romana, Mérida, Museo Nacional de Arte Romano: 391-420.

Web References

http://www.radiopast.eu/, http://www.portusproject.org/, http://www.flwi.ugent.be/potenza/,http://www.nia.gr/Pharos13.htm


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SESIÓN_B / SESSION_B

PREHISTORIA 2.0.: INVESTIGACIÓN, CONSERVACIÓN Y DIF USIÓN PREHISTORY 2.0: INVESTIGATION, CONSERVATION AND DI FFUSION

EXCAVACIÓN DE ATAPUERCA. Burgos IPHES. Institut Català de Paleoecologia Humana i Evolució Social. Universitat Rovira i Virgili (URV), Tarragona, España


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Yacimientos arqueológicos de la Sierra de Atapuerca: Un sistema inalámbrico y computerizado de registro

de datos de campo.

Antoni Canals i Salomó y David Guerra Rodríguez

IPHES. Institut Català de Paleoecologia Humana i Evolució Social. Universitat Rovira i Virgili (URV), Tarragona, España

Resumen Atapuerca y el EIA (Equipo de Investigación de Atapuerca) disponen de un sistema de trabajo propio, diseñado a medida para llevar a cabo la recogida de datos de campo y su posterior procesamiento y análisis. Este sistema, el Sistema de Registro Atapuerca, es un método creado bajo unos requerimientos inamovibles: simplicidad, escalabilidad, portabilidad y flexibilidad. Este sistema o método de trabajo, más allá de sus requerimientos, forma una estrategia de trabajo que marca unas pautas claras y estáticas de manera que obtendremos un flujo de trabajo automatizado, optimizado, computerizado y de fácil mantenimiento. Palabras Clave: BASE DE DATOS, WI-FI, MÓVIL, PDA Abstract Atapuerca and the EIA (Atapuerca Research Team) designed their own working methods in order to collect all relevant archaeological data direct from field. This system, the Atapuerca Recording System, is defined under some rock ideas: simplicity, scalability, portability and flexibility. This system role a working strategy based on achieving an automatized, optimized, computerized and easy learning process. Key words: DATABASE, WI-FI, MOBILE, PDA

1. LA SIERRA DE ATAPUERCA Y LOS YACIMIENTOS

La sierra de Atapuerca es un conjunto montañoso situado en el norte de la provincia de Burgos. Se sitúa a unos 20 km de la ciudad de Burgos y a escasos 2 km de las poblaciones de Atapuerca e Ibeas de Juarros.

Los Yacimientos de la Sierra de Atapuerca son un conjunto de yacimientos arqueológicos que abastan un amplio abanico cronológico y nos ilustran de la presencia de comunidades humanas en la Sierra de Atapuerca desde el pleistoceno inferior (hace 1,2 millones de años) hasta la actualidad.

Entre estos yacimientos destacan: Gran Dolina, Mirador, la Sima de Elefante, Galería y La Sima de los Huesos, pero también de otros, quizás menos conocidos pero de igual importancia como El Portalón de Cueva Mayor, Covacha de los Zarpazos, Hotel California, el Valle de las orquídeas o la Galería del Sílex.

2. LA TRINCHERA DEL FERROCARRIL

Unos de los lugares emblemáticos de la Sierra de Atapuerca, es precisamente, la trinchera del ferrocarril. La construcción de una trinchera para el paso de un ferrocarril minero perforó el complejo cárstico y sacó a la luz los sedimentos de relleno de las

cuevas. A lo largo de la trinchera del ferrocarril se encuentran situados los yacimientos de la Sima del Elefante, Galería y la Gran Dolina que nos proporcionan los fósiles de homínidos más antiguos hallados hasta ahora en la península ibérica y en Europa.

Figura 1. Localización geográfica de la Sierra de Atapuerca.


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Figura 2. Vista aérea de la trinchera del ferrocarril.

3. LOS HOMÍNIDOS DE LA SIERRA

Como no podría ser de otra manera, los restos más importantes localizados en la Sierra corresponden a Homínidos. Uno de los puntos fuertes de la Sierra de Atapuerca es que ha sido un lugar de asentamiento continuo por distintas comunidades de homínidos en distintas épocas, desde el Homo Antecessor, el Homo Heidelbergensis, Homo Neanderthalensis y finalmente el Homo Sapiens.

4. UN YACIMIENTO ARQUEOLÓGICO

Previamente a definir una excavación arqueológica hay que explicar qué es un yacimiento arqueológico: se ha de considerar a un yacimiento arqueológico como libro de historia. Un libro de historia que nos da a conocer cada acción que un grupo de humanos o sociedad realiza para adaptarse a su entorno. En concreto: su organización, su modo de vida y su tecnología.

Figura 3.Galería, uno de los yacimientos de la Trinchera del Ferrocarril

Así pues, una excavación arqueológica son una serie de métodos y técnicas que nos ayudan a saber y a investigar nuestra historia más remota. Nos encontramos ante un apunte muy importante: una excavación arqueológica es un hecho no repetible, por lo

que debemos optimizar los métodos y tener mucho cuidado al aplicarlos.

5. EL REGISTRO DE CAMPO

La manera más práctica que tenemos para guardar los datos adquiridos en un yacimiento es mediante el llamado “registro de campo”. Este registro de campo tiene como objetivo documentar todos los elementos arqueológicamente relevantes que localicemos en un yacimiento. Estos elementos relevantes pertenecerán a cada una de las distintas disciplinas que se utilizan para estudiar y modelar un yacimiento arqueológico: datos geo-arqueológicos, topográficos, arqueológicos y de documentación gráfica.

Las técnicas clásicas de registro de datos de campo implican el uso de lápiz y papel, métodos de posicionamiento 3D arcaicos y una pobre integración informática de los datos obtenidos por las diferentes disciplinas.

Figura 4. Métodos de registro arcaicos ( cortesía EPPEX)

La manera de suplir estas carencias es mediante la implementación de un nuevo método, para nosotros, el llamado Sistema Atapuerca. Este sistema o métodos tienen como objetico automatizar, optimizar, simplificar, mecanizar y computerizar ese conjunto de datos de diferente origen pero con el mismo objetivo: definir un yacimiento arqueológico. Nos centraremos en los registros de campo. Estos registros de campo definen mediante datos descriptivos y cualitativos objetos arqueológicos (fósiles, industria lítica…). A tal fin, se ha desarrollado todo un conjunto de aplicaciones informáticas y una metodología de trabajo específica. Este sistema de trabajo específico incluye una serie de datos descriptivos del objeto arqueológico tales como material, categoría, orientación, etc.… y los datos relativos a su posición espacial tridimensional, bien sea relativa o absoluta. Este conjunto de aplicaciones y metodologías hereda del sistema global una serie de atributos (movilidad, escalabilidad, portabilidad, flexibilidad y modularidad) que hacen posible su evolución en el tiempo y su adaptabilidad a otros yacimientos. Estas metodologías han surgido después de un largo proceso de diseño y análisis que se ha extendido desde la definición de sus requerimientos, entre el 1993 al 1997, y las primeras aproximaciones a la problemática del arqueólogo, primero, por parte de IBM en el 2001 y después, en el 2007


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gracias a una gran redefinición del sistema por parte de los investigadores del IPHES (Institut Català de Paleoecologia Humana i Evolució Social).

6. UNA SOLUCIÓN GLOBAL Y SUS TECNOLOGÍAS

Se entiende por solución global porque incluye todos los aspectos metodológicos necesarios para definir correctamente un objeto arqueológico y su entorno. Además, cumple el deseado ciclo de portar los datos desde el campo hasta el laboratorio, donde facilita la notación en el análisis de los restos encontrados, su catalogación y las posteriores intervenciones para su restauración y conservación.

Figura 5. Flujo de trabajo (cortesía IBM).

Adentrando más en los aspectos tecnológicos, sigue siendo un referente globalizador dentro de la captación de datos del mismo yacimiento ya que nos permite agruparlos, catalogarlos y ejercer un control sobre estos desde el primer momento de la captación, es decir, en el campo de trabajo. El sistema informático se basa en una aplicación diseñada especialmente por el equipo del IPHES que se ejecuta en una agenda electrónica o PDA. Los arqueólogos necesitan de este instrumento ya que su función es la de sustituir a la clásica libreta de campo, es decir: el lápiz y el papel. Estos datos recolectados en el campo, son enviados mediante una tecnología de comunicación inalámbrica (Bluetooth o Wi-Fi) a un servidor o gestor de datos ubicado en un ordenador de tipo portátil. Este ordenador de campo, permite la visualización en tiempo real de los datos obtenidos por los arqueólogos y su corrección su fuera necesario. Posteriormente en el laboratorio, este cúmulo de datos

obtenidos diariamente, se sincroniza a una base de datos general de análisis, catalogación, gestión, restauración y conservación que permite seguir con detalle el ciclo de vida de los restos arqueológicos recuperados.

7. APLICACIONES

Al ser una solución global para arqueólogos, diseñado por y para arqueólogos, el ámbito de uso dentro de la arqueología es bastante amplio. Debemos tener en cuenta que los miembros del EIA también participan en otros proyectos y, gracias a la flexibilidad del sistema, podemos portarlo a otros yacimientos y utilizarlo de formar similar a la que podemos encontrar en Atapuerca. Así, en yacimientos como Abric Romaní (Capellades, Barcelona) o en La cueva de Maltravieso (Cáceres), además de los yacimientos de la trinchera del ferrocarril, encontrarnos el uso de esta metodología de trabajo.

8. BENEFICIOS

Son varios los beneficios que obtenemos a primera vista: rápida integración y control de los datos. Más profundamente, podremos observar que las soluciones móviles tienen un gran valor en la arqueología moderna: confieren gran flexibilidad al trabajo en condiciones extremas y definen un flujo de trabajo claro, libre de decisiones condicionadas y de errores de tratamiento.

9. EL FUTURO

Al ser un sistema evolutivo, flexible y escalable, podemos asegurar de la adaptabilidad de este a nuevas situaciones y su capacidad para recoger nuevos requerimientos e implementarlos. Estos nuevos requerimientos o necesidades pueden aparecer tanto en el proceso de investigación o análisis de laboratorio como en el propio campo. Por supuesto, esas adaptaciones se pueden requerir e implementar tanto en el campo como en las aplicaciones y metodologías del Sistema Atapuerca en el laboratorio.

10. LOS NUEVOS BENEFICIOS

Se proveen nuevas líneas de trabajo que nos permitan explorar funcionalidades que no eran necesarias o no eran alcanzables o realizables a día de hoy con la tecnología actual como: la minería de datos, la adquisición de datos multimedia, la arqueología virtual o un sistema de gestión de información predictiva.


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AGRADECIMIENTOS Todos los agradecimientos se dirigen hacia el personal técnico e investigador del EIA y al personal de la Fundación Atapuerca asimismo como a todas las instituciones que financian las excavaciones y la investigación de los Yacimientos de la Sierra de Atapuerca.

BIBLIOGRAFÍA

CANALS I SALOMÓ, Antoni et al (2008): “The 3COORsystem for data recording in archaeology”, en Journal of Anthropological Sciences, Vol. 86 2008, pp. 133-141.


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SESIÓN_C / SESSION_C

LA INVESTIGACIÓN Y DOCUMENTACIÓN ARQUEOLÓGICA: DE LO TRADICIONAL A LO VIRTUAL

ARCHAEOLOGICAL RESEARCH AND DOCUMENTATION: FROM TRADITIONAL TO VIRTUAL

ANFITEATRO DE ITÁLICA. Sevilla ANTINOO. Arqueología virtual. Sevilla. España.


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Itálica Futura: Documentación, Preservación e Interpretación Digital de la ciudad romana.

Alfredo Grande 1 y José Manuel Rodríguez Hidalgo 1, 2

1 INNOVA CENTER. European Center for Innovation in Virtual Archaeology. Sevilla. España

1 USLAV. Laboratorio de Arqueología Virtual de la Universidad de Sevilla. España 2 Consejería de Cultura. Junta de Andalucía. Sevilla. España

Resumen Tras un trabajo arqueológico de más de doscientos años, la prioridad de la Itálica actual es mantener, conservar, proteger y difundir el patrimonio, tanto los inmuebles arquitectónicos como las piezas escultóricas que se encuentran en los muesos. Asimismo, la restauración de las obras es una de las labores fundamentales, especialmente en el caso de los mosaicos que se mantienen en su ubicación original en el yacimiento in situ. Si se hace una lectura justa y equilibrada del nivel de evocación actual del Conjunto Arqueológico de Itálica y su estado de conservación, se puede determinar que nos encontramos con un yacimiento de cota cero, con sus estructuras a nivel de cimentación y con un recrecido histórico que nos determinan, espacios, volúmenes y estructuras arquitectónicas. Salvo el anfiteatro, el teatro y algunas casas de cañada honda donde el nivel murario es mayor, el nivel de arrase es generalizado. Con motivo del Centenario de su declaración como Monumento Nacional en 2012, la Consejera de Cultura Dª. Rosa Torres, anunció la puesta en marcha de un Plan Director con que darle al yacimiento romano localizado en Santiponce un plus de divulgación y puesta en valor, una asignatura pendiente pese a los esfuerzos realizados en los últimos años. Palabras Clave: HIPÓTESIS VIRTUAL ARQUEOLÓGICA, EQUIPO MULTIDISCIPLINAR, CARTA DE SEVILLA

1. INTRODUCCIÓN

Itálica es un monumento visitado al año por más de 170.000 personas, siendo el tercero más visitado de Andalucía. Su integración en los espacios naturales, hacen de este conjunto arqueológico un lugar no solo apasionante por el conocimiento que se ofrece al visitante, si no también un entorno lleno de belleza y de historia que conecta al espectador con su pasado más remoto.

Actualmente es posible pasear por la ciudad que mantiene sus caminos y estructuras tal y como fueron en la época de Adriano. El itinerario principal propuesto discurre por el barrio construido por Adriano en el primer tercio del siglo II d. C., protegido a raíz de su excavación y de la creación de un parque moderno que ha contribuido a una mejora paisajística considerable. No obstante, el área visitable del Conjunto Arqueológico recorre también una parte situada en el casco urbano de Santiponce, que incluye el Teatro y las Termas Menores, testigos de la ciudad preadrianea conservada bajo este municipio.

El Plan Director del Conjunto Arqueológico de Itálica es el marco estratégico a medio plazo para la gestión del yacimiento que contiene las pautas para organizar, impulsar y orientar las actuaciones de tutela que se han de llevar a cabo durante ocho años en la Zona Arqueológica de Itálica. Establece, de forma encadenada y coherente entre sí, la misión y visión institucional y una serie de objetivos, estrategias, líneas de acción y actuaciones que las desarrollan. El PD del Conjunto Arqueológico se enmarca entre los objetivos de la R.E.C.A., creada por la Ley de Patrimonio Histórico de Andalucía, que, a su vez, constituye un programa transversal de la Dirección General de Bienes Culturales.

Fig. 1. Interpretación de una Domus Casa de los Pájaros

Entre todas las áreas tratadas en el Plan Director, aparece como prioritaria la interpretación arqueológica in situ, conocer Itálica en Itálica, eso no quiere decir, que sólo se puede conocer en el Conjunto, sino que se interprete el yacimiento real y luego, si se desea, se profundice en la Itálica dispersa, Museo Arqueológico Provincial de Sevilla o en el Palacio de Lebrija, etc.

Desde este planteamiento, la dinamización arqueológica de Itálica se plantea por medio de la visualización virtual 3D, auspiciadas por la Arqueología Virtual contemporánea. No debemos olvidar que Itálica, en el pasado siglo, fue la primera ciudad romana reconstruida virtualmente por el Proyecto Itálica Virtual, que ya hemos analizado y su carácter pionero en la incorporación de las nuevas tecnologías en la documentación, investigación, conserva-ción, preservación, presentación y difusión del Patrimonio Arqueológico.


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2. DEFINICIÓN Y OBJETIVOS

No es Itálica un conjunto arqueológico de especial comprensión por el visitante, su gran extensión, su clima y su nivel de deterioro no hacen fácil la tarea de la interpretación arqueológica. Una excepción es la Casa de los Pájaros, que ofrece una especial restauración que permite al visitante hacerse una idea de los espacios en la vida cotidiana de una familia romana. (Fig. 1).

En el último trimestre de 2007 se comenzó a trabajar en el proyecto de dinamización virtual de Itálica bajo la dirección de Alfredo Grande, restaurador virtual y la dirección arqueológica de José Manuel Rodríguez Hidalgo, arqueólogo.

A lo largo de dos años el equipo multidisciplinar formado por los arqueólogos Mario Delgado Canela y Sergio Ortiz Moreno, la historiadora Ángeles Hernández-Barahona, el licenciado en BB. AA. Francis Martínez, el alumno de arquitectura Diego Lozano Diéguez y el infografo Luis Mariano Saucedo, han desarrollado una nueva maqueta virtual del Conjunto Arqueológico y las hipótesis virtuales arqueológicas del viario de la ciudad, muralla, Traianeum, Arco Monumental, Casa de los Pájaros, Collegium de la Exedra, Termas Mayores y Anfiteatro.

Los objetivos generales del Proyecto de Interpretación Virtual del Conjunto Arqueológico de Itálica se resumen en los siguientes puntos:

� Crear una Unidad de Interpretación Arqueológica Virtual estable y sostenible en la sede del Conjunto Arqueológico de Itálica, donde se desarrolle un programa de contenidos, que de manera complementaria a la visita del mismo y no sustitutiva, ayude a conocer el yacimiento en su dimensión patrimonial, a entender la cultura y costumbres de sus pobladores y colabore en conocimiento y deleite de la visita a sus monumentos.

� Desarrollar un Audiovisual de imagen Virtual de 12 minutos de duración que analice la vida en Itálica en el siglo II, por medio de un paseo virtual que recorra la ciudad y sus monumentos

más importantes. La concepción del audiovisual ha de responder a los preceptos y criterios más actuales que en el campo de la Arqueología Virtual, se consideren en este momento internacionalmente.

� Plantear un Programa de divulgación virtual “in situ” en el Conjunto Arqueológico de Itálica y en una segunda fase, en el conjunto urbano de Santiponce, que por medio de gráficos infográficos de rotulética estable y sostenible, ayude a conocer el yacimiento en su dimensión patrimonial, a entender la cultura y costumbres de sus pobladores y colabore en conocimiento y deleite de la visita a sus monumentos.

3. ESTUDIOS GEOARQUEOLÓGICOS Y PALEOTOPOGRÁFICOS

Para elaborar un panorama geográfico virtual y dinámico, a partir del cual, explicar los rasgos singulares de este estadio cultural, fueron especialmente importantes los estudios geofísicos y geoarqueológicos realizados, que ofrecieron una morfología territorial fidedigna, para entender las relaciones culturales y el desarrollo civilizador de estos momentos, y dar la capacidad de recrear virtualmente la evolución geográfica del valle del Guadalquivir y modificar su topografía actual. Se llevaron a cabo tutelados por el Prof. Francisco Borja de la Universidad de Huelva.

DESEMBOCADURA DEL RÍO GUADALQUIVIR.

A partir de esta investigación, se realizó un estudio comparado de la misma, para determinar aquellos aspectos relevantes en un análisis histórico, que configuró el panorama general de un amplio periodo cultural, que presenta importantes cambios y evoluciona en sucesivas etapas con identidad propia.

Fig. 2. Hipótesis de la desembocadura del río Guadalquivir en Caura (Coria) y Orippo (Dos Hermanas).

LAGO LIGUSTINO (MARISMA)

CAURA (CORIA DEL RÍO)

ITÁLICA

HISPALIS (SEVILLA)

ORIPPO (DOS HERMANAS)


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La definición geoarqueológica del territorio, contemplaba el gran golfo tartésico con la desembocadura protohistórica del Guadalquivir en Caura (Coria del Río) y Orippo (Dos Hermanas) y el curso del río hasta Corduba (Córdoba). (Fig. 2).

Desde el punto de vista geológico, este territorio se incluye en el dominio de la Depresión del Guadalquivir, formando el extremo occidental de esta enorme franja triangular que separa Sierra Morena de las Sierras Béticas y a través de la cual discurre el gran río andaluz. Desde el período Terciario hasta la actualidad, esta gigantesca brecha, que era una extensa cuenca marina, se fue rellenando con los materiales arrancados por ríos y arroyos desde los entornos serranos próximos. Si bien el principal condicionante paisajístico que se le antoja a la mirada es el dominio de lo llano, existen algunos elementos que diversifican el relieve, como la meseta del Aljarafe, en cuyo borde se encaja el río Guadiamar formando un pronunciado y bello escarpe, o los terrenos alomados margosos al oeste del río, en los municipios de Huévar y Aznalcázar, que sirven de contrapunto a los terrenos de la vega. Precisamente, el término Aljarafe, que deriva del árabe Al-Saraf, significa otero o terreno sobresaliente. Estas elevaciones tienen su origen en una mayor resistencia de sus materiales -margas y areniscas- a la erosión fluvial, quedando como testigos de la superficie mucho más extensa que antes cubrían sobre el territorio. Los sistemas de terrazas fluviales, de menor entidad en cuanto a relieve pero de enorme interés geomorfológico, están asociadas principalmente a la evolución del río Guadiamar. En el área de influencia de arroyos y ríos de menor entidad, como el Agrio o el Ardanchón, adquieren protagonismo las vegas y las llanuras de inundación, pobladas en otros tiempos por extensos bosques de ribera.

El río Guadalquivir en su curso desde la sierra de Cazorla hasta su desembocadura en las proximidades de Caura, Coria del Río, a escasos kilómetros de Hispalis, fluía en el siglo II con escasa pendiente a través de la llanura aluvial, creando, en su zona inferior, un sistema de meandros que con el tiempo se van modificando y rectificando en su trayectoria, propiciando áreas de explotación agrícola (Fig. 3).

Desde Ilipa Magna, actual Alcalá del Río (1), fluye un cauce paralelo al cauce principal del Guadalquivir (2) que, coincidente en cierto tramo con el Rivera de Huelva, discurre junto a la cornisa del Aljarafe sobre la que se asienta Itálica. El cauce denominado Madre Vieja (3) permitía río abajo unirse de nuevo al Guadalquivir (4) y a través de su desembocadura tener acceso al gran golfo, en fase de creación de marisma y por consiguiente al mar.

Itálica (5) situada en la margen derecha del Guadalquivir y a escasos kilómetros de Hispalis (6), importante puerto fluvial en las inmediaciones del estuario y capital de uno de los cuatro conventos jurídicos, participaba de una de las principales vías terrestres de la península ibérica y de la Bética. Su territorio estaba recorrido por una serie de cauces de agua y arroyos secundarios, que circundaban la ciudad e incluso la atravesaban. Dos de ellos fueron entubados en tiempos de Adriano, el que pasaba por la depresión entre las dos colinas del anfiteatro y el que recorría cañada honda transversalmente. (Fig. 4).

El río era vía de comunicación excepcional que permitía el contacto con las ciudades costeras del atlántico y del orbe mediterráneo. Dado que el transporte comercial se realizaba principalmente a través de las rutas marítimas y fluviales, las ciudades costeras y con acceso fluvial tuvieron un factor determinante en su desarrollo económico e impacto cultural frente a las situadas en el interior. Los grandes cursos fluviales conectaban a través de sus afluentes con otras poblaciones más alejadas, creando una extensa red de comunicación vital para el flujo comercial.

La relación con especia-les enclaves comerciales como Gades en el mar, así como Hispalis a la que se unía a través del Rivera de Huelva y con las principales localidades el curso superior del Guadalquivir como Córdoba, le hacían estar en uno de los ejes principales de comunicación con Roma, asegurando a Itálica como un emplazamiento duradero y floreciente durante siglos.

Fig. 3. Hipótesis fluvial del territorio en el siglo II d. C.

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2 3

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Fig. 4. Hipótesis fluvial del territorio de Itálica con todos los arroyos y cauces que rodean y atraviesan la ciudad en el siglo II d. C.

4. ESTUDIO DE ITÁLICA EN EL TERRITORIO

COMUNICACIONES TERRESTRES

La vía Augusta que unía Gades con la capital del imperio recorría las principales ciudades de la Bética y la Tarraconensis hasta enlazar con la Vía Domitia en la Galia. Esta calzada interprovincial con conexión “transnacional”, se llevó a cabo en los años del emperador Augusto, aunque utilizando diferentes tramos de épocas precedentes y siendo mejorada y ampliada con los sucesores gobernantes. Desde Hispalis discurre paralela al Guadalquivir por las principales ciudades ribereñas, Carmo, Astigi, Córduba hasta Cástulo en que se dirige a la costa mediterránea, continuando su trazado costero por la provincia Tarraconensis en dirección al actual paso de La Junquera.

Asimismo, Itálica se encuentra en la ruta de comunicación norte que unía Hispalis con la cornisa cantábrica a través de la Vía de la Plata, pasando por la capital de la Lusitania, Emérita Augusta. Esta junto a la vía Augusta fueron las más transitadas en la antigüedad. La estructura básica de las comunicaciones terrestres de Itálica se aprecian en este estudio de rutas óptimas. (Fig. 5).

Otro eje terrestre de importancia se dirigía hacia la provincia de Huelva, a su paso por Tejada, de donde partía el principal abastecimiento hídrico de la nova urbs, y que ponía en comunicación a la ciudad con la zona minera de esta provincia, continuando hacia el valle del Guadiana.

RECONSTRUCCIÓN PAISAJÍSTICA.

El paisaje ha sido empleado a lo largo del tiempo con muy diversos significados, constituye un patrimonio común de todos los ciudadanos y elemento fundamental de su vida. Se entiende entonces que posee unos valores propios – estéticos, naturales, histórico culturales que pese a la inherente componente de percepción son de indiscutible materia de protección y preservación.

La inclusión del paisaje en un proceso de reconstrucción virtual queda justificada atendiendo al desconocimiento del recurso natural original, debido a que se ha convertido en un elemento natural perdido, escaso o modificado como consecuencia de la presión humana sobre el medio ambiente. (Fig. 6).

Fig. 5. Estudio topográfico de rutas óptimas en el siglo II d. C.

Para llegar a entender la estructura y funcionamiento de un paisaje es necesario partir del conocimiento de los componentes que lo integran y de sus interacciones. Esto hace que se deban contemplar tanto los componentes del sistema natural como los componentes que forman el sistema socioeconómico.

La impronta que caracteriza estos paisajes está definida por la extraordinaria fertilidad de sus suelos. Para entender mejor la tradición agrícola secular de la zona, es conveniente no olvidar la naturaleza de estos suelos, ricos y profundos sobre relieves suaves con materiales blandos y deleznables. Así, el Aljarafe posee sustratos con buena textura, buen drenaje y fácil manejo que los ha hecho apetecibles desde antaño. Suelen ser suelos rojos que se formaron en unos tiempos en los que el clima se caracterizaba por una mayor pluviosidad y temperatura. Por otro lado, la existencia de areniscas, muy permeables, sobre margas impermeables permite el almacenamiento ocasional de importantes reservas de agua freática, origen de los numerosos caños y arroyos que dieron a conocer estos lugares en toda la región. Por el contrario, la zona de campiña se caracteriza por el predominio de las arcillas, lo que hace que sean encharcables y más difíciles de trabajar. En las inmediaciones del Guadalquivir, en su llanura aluvial, los suelos se caracterizan por la influencia directa del río, conformando vegas de gran fertilidad aunque sometidas con frecuencia al acoso de las crecidas del río, asociadas a las pulsaciones propias del clima mediterráneo.

Las riberas del río (Fig. 7), presentaban las antiguas alamedas, saucedas, fresnedas y olmedas que lo debieron cubrir como bosque de ribera. Es muy patente la presencia cerca del cauce de carrizos y eneas, mientras que donde los rigores estivales son, los tarajes y las adelfas adquieren cierto protagonismo. Los herbazales pueden llegar a tener un desarrollo importante en determinadas épocas del año, circunstancia que es aprovechada por el ganado.


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Fig. 6. Estudio paisajístico de itálica desde el mirador de Trajano en el siglo II d. C. y en la actualidad

Fig. 7. Reconstrucción paisajística del madre vieja y su forestación de ribera a su paso por el Teatro de Itálica en el siglo II d. C.


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5. PROCESO DE RECONSTRUCCIÓN VIRTUAL

ESTUDIO TOPOGRÁFICO

Todo el contenido virtual tiene como soporte una hipótesis tridimensional del terreno a partir de la documentación cartográfica del ICA concretamente del Mapa de Andalucía vectorial 1:10.000. (Fig. 8).

Fig. 8. Estudio topográfico del territorio actual desde Coria del Río a Alcalá del Río. Sevilla.

HIPÓTESIS VIRTUAL ARQUEOLÓGICA

Son múltiples las ocasiones en este proyecto, donde la disciplina de la Arqueología Virtual se ha habilitado como importante medio de investigación y documentación del patrimonio arqueológico y que por medio de la infografía, en especial del 3D, hemos podido dar respuestas o al menos postular hipótesis reales, que la historiografía y la arqueología convencional no había resuelto.

Como su propio nombre indica, la hipótesis virtual arqueológica es una hipótesis de naturaleza digital y desarrollo virtual. Su definición podría responder “al conjunto de afirmaciones de carácter hipotético y consensuado, que en su combinación definen y determinan la propuesta virtual, total, parcial o fragmental de un bien del Patrimonio Arqueológico, en un espacio y tiempo determinado”. (GRANDE A. 2008).

La consecución de la hipótesis virtual, constituye a nuestro parecer, el punto más importante y trascendente de la metodología o proceso virtual. De ella va a depender el éxito o fracaso del desarrollo intelectual de la misma y un error no podrá ser subsanado por ningún virtuosismo técnico de visualización, animación o posproducción. En las Figs. 9 y 10, se observa la hipótesis virtual de la vetus urbs.

LEVANTAMIENTOS 3D

El desarrollo del conjunto urbano se basó en la hipótesis virtual creada. Primero se planteó la planta 2D, colocando las curvas de nivel modificadas y el viario ideal determinado en la hipótesis virtual. Posteriormente se levantan los cardos y decumanos siguiendo las curvas de nivel de la topografía histórica.

El proceso de levantamiento tridimensional del caserío fue lento y laborioso dado el margen de edificaciones a desarrollar; 66 manzanas de edificaciones en la ciudad antigua y 44 manzanas de edificaciones en la ampliación adrianea, además de la muralla y las villae rurales del contexto territorial cercano a la ciudad.

Figs. 9 y 10. Hipótesis virtual arqueológica de la ciudad vieja de Itálica en el siglo II d. C.

Por lo que respecta a los edificios virtuales, el proceso se basó en plantas georeferenciadas (aquellas que la Consejería de Cultura aportó). (Figs. 11 / 13).

BIENES MUEBLES

Los pavimentos romanos normalmente cubiertos de mosaicos se restauraron digitalmente, a partir de ortofotos de gran resolución. Se debe tener en cuenta que gran parte de éstos han sido muy dañados por el paso del tiempo, lo que dificultó la labor de reconstrucción. (Figs. 14 y 15).

Son muy escasos los restos de pinturas murales conservados en la Bética, algunos ejemplos de ellos son: los de la Collegium de la Exedra en Itálica (Sevilla), en el criptopórtico, en una bóveda caída de las termas, también de la Exedra, en las Termas de Munigua (Villanueva del Río y Minas) y algunas pinturas murales en domus de Astigi (Écija).

Nos vemos en la situación de interpretar motivos decorativos del mundo romano paralelo de otras localizaciones. Se seleccionaron composiciones de pintura mural y artesonados y yeserías de los siguientes yacimientos arqueológicos: Domus Aurea, Casa de los Grifos del Palatino, Casa de la Farnesina, Casa de Livia del Palatino, de Roma; Casa della Caccia Antica, Villa de los Misterios, Casa de Apollina, Casa de Lucretius, Termas Stabianas, Casa de los Vettii, de Pompeya; Casa Sannitica de Herculano; Villa de Poppea de Torre Anunciatta; Villa de Boscoreale, en Boscoreale y la Villa de Stabia, Stabia. Italia.


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Figs. 11, 12 y 13. Proceso de levantamiento tridimensional del Traianeum de Itálica en el siglo II d. C. Planta georeferenciada, levantamiento de cotas y

objeto 3D mapeado.

Figs. 14 y 15. Vistas del estado actual del Mosaico de Tellus de la Casa de los Pájaros de Itálica (Santiponce) y restauración digital del mismo.

Integración digital en la laguna central el emblema robado en la década de los ochenta.

Con ellas, se desarrolló un arduo proceso de restauración virtual de las mismas a partir de documentación fotográfica de gran definición. Se cerraron dibujos faltantes por simetría o analogía, dejando lagunas neutras poco perceptivas en las zonas de imposible interpretación. (Fig. 16)

Fig. 16. Resultado de mapa de repetición tras la restauración digital del mismo, a partir de documentación fotográfica. Casa del Comediante del siglo

I Pompeya. Italia.

Se completó un programa suficiente de modelos iconográficos del siglo I y II de nuestra era, que abarcaba a todas y cada una de las funciones de los ámbitos de una domus, un collegium, unas termas, etc. (Fig. 17).

Fig. 17. Ejemplos de modelos de pintura mural histórica restaurados virtualmente.

En esta parte de la unidad de bienes muebles se desarrolló los elementos de todo el mobiliario de las edificaciones; triclinios, mesas, lechos, sillas, lámparas, lucernas y objetos en general, todos pertenecientes al Museo Arqueológico de Nápoles, poseedor de la colección más importante de ajuar romano del mundo. (Figs. 19 y 20).


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Figs. 19 y 20. Levantamiento 3D de triclinio. Imagen del mismo tras su mapeado, introducción de texturas y proceso de ambientación.

Por último se construyeron los distintos platós virtuales y se procedió a su iluminación fotorrealista de las estancias interiores y exteriores, analizando la luz de Sevilla en las distintas horas del día, mañana, mediodía, tarde y noche.

El siguiente paso consistió en la creación de trayectorias de cámara subjetiva que imitaran el transitar de una persona por los ambientes recreados sintéticamente.

6. LA IMAGEN HUMANA

Un punto importante desde el principio del proyecto, fue la resolución conceptual de los agentes humanos animados. Éstos, dado el tema del audiovisual “La vida en Itálica”, debían representar una ciudad llena de vida y actividad. Era a todas luces evidente, que no se debían de dejar las estructuras arquitectónicas vacías y sin animación, pero al mismo tiempo, existían ya numerosos ejemplos de representaciones humanas virtuales poco conseguidas, que podían dar al traste al más escrupuloso proyecto de investigación. En la introducción de agentes humanos animados en escena, el ojo humano es bastante sensible a movimientos poco naturales y erráticos. El simple hecho de andar, es un movimiento extremadamente complicado que requiere casi todas las partes del cuerpo para poder participar en un único y fluido movimiento.

Existen técnicas muy avanzadas mediante el uso de esqueletos articulados o de captura de movimiento de actores reales para realizar las secuencias, pero junto a la Dirección de Itálica se consideró que la verdadera protagonista era la restauración virtual de la ciudad y que la “humanización” de las estancias tenía que estar basada en un recurso sencillo, neutro y digno.

El recurso elegido, a pesar de su antigüedad, resultó muy agradecido y original. Para ello, nos remontamos a finales del sigo XIX cuando surge en Europa una escuela de pintura neoclásica e historicista, de gran importancia en su época, denominada prerrafaelinos, liderada por el magnífico pintor e investigador en arqueología, Lawrence Alma-Tadema, que junto a sus discípulos y otros autores, retratan en sus obras el esplendor y ocaso de grandes civilizaciones, egipcia, babilónica, griega, romana, etc. La calidad de las mismas y su hiperrrealismo, las hacían muy oportunas para poder representar la vida y costumbres de los patricios romanos de la ampliación de Adriano. Se realizó una escrupulosa selección de obras, por clases sociales, costumbres romanas, profesiones, etc. que eliminó todo aquello que la hipótesis virtual arqueológica considera “no posible”.

(Figs. 21-26)

Figs. 21 y 22. Reproducción de la obra “A Roman Art lover”, de 1870 del artista prerrafaelista Alma Tadema y su integración en escena virtual 3D

que ilustre el Salutatio romano.

Figs. 23 y 24. Reproducción de la obra “At the antiquarian”, de 1880 del artista prerrafaelista Vicenzo Capobianchi y su integración en escena virtual

3D que ilustre una tabernae romana.


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Figs. 25 y 26. Reproducción de la obra “Pollice Verso”, de 1872 del artista Jean-Léon Gérôme y su integración en escena virtual 3D que ilustre a los gladiadores de un anfiteatro romano.

7. RESULTADOS VIRTUALES

Fig. 27. Ciudad de Itálica en el siglo II. Eje norte/sur y eje este /oeste

Fig. 28. Ciudad de Itálica en el siglo II. Eje oeste/estee


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Figs. 29 y 30. Vistas arqueológica y virtual del Anfiteatro de Itálica.

Figs. 31 y 32. Fachada ¾ y frontal del exterior del Collegium de la Exedra y Peristilum Casa de los Pájaros

Figs. 33 y 34. Vistas de la Natalio de las Termas Mayores o de Adriano y el acceso principal del Traianeum.


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8. CRITERIOS INTERNACIONALES DE LA ARQUEOLOGÍA VIRTUAL

El Proyecto de Interpretación Virtual de Itálica es la primera Hipótesis Virtual Arqueológica que desarrolla integralmente los principios internacionales que rigen la reconstrucción virtual del patrimonio arqueológico.

El proyecto se enmarca en las directrices de la comisión europea para coordinar las políticas de digitalización del Patrimonio Cultural y Tecnológico en el seno de los estados miembros; los Principios y el Plan de Lund del 2001.

Asimismo, cuenta con los preceptos recogidos en The London Charter, Carta Internacional del 2009 para Visualización 3D del Patrimonio Cultural. Para terminar, la producción audiovisual adelanta internacionalmente las directrices del borrador SEAV 2010 de la futura Carta de Sevilla de la Arqueología Virtual Internacional.

Las imágenes virtuales de este proyecto se encuentran codificadas por una clasificación del grado de certeza de la hipótesis virtual del patrimonio arqueológico desarrollado. Esa escala se reduce a tres sencillos niveles de de interpretación: muy probable, posible y evocador:

� Grado muy probable: presencia de testimonios materiales que por sí solos sustentan la interpretación arqueológica.

� Grado posible: presencia de indicios materiales que orientan la interpretación, desarrollada en base a coherencia arqueológica, paralelos, simetría y principios de restauración.

� Grado evocador: ausencia de testimonio materiales que respalden la interpretación, desarrollada en base a coherencia arqueológica, paralelos, simetría y principios de restauración.

Con la codificación de imágenes, se consigue que el receptor de información conozca en todo momento el nivel de certeza de la Hipótesis Virtual Arqueológica del conjunto.

AGRADECIMIENTOS

Desde aquí queremos agradecer a todo el equipo del Conjunto Arqueológico de Itálica su colaboración y entrega en este proyecto de difusión virtual de la ciudad romana de Itálica.

BIBLIOGRAFÍA

BRANDI, C. (1988) “Teoría de la Restauración.” Madrid. Alianza Editorial, S.A.

CARANDIM, A (1997): “Historias en la tierra. Manual de excavación arqueológica”. Ed Crítica. Barcelona. p. 150.

FERNÁNDEZ, J. A. (1996): “La Restauración del Patrimonio por Imágenes de Síntesis”. Universidad de Granada. Granada. pp. 21-23

GRANDE, A. (2002) “Itálica Virtual. Un Proyecto educativo que hace Historia”. Sevilla. PH Boletín del Instituto Andaluz del Patrimonio Histórico nº 40/41 Año X Consejería de Cultura. Junta de Andalucía. Sevilla.

GRANDE, A. (2005) “Museo de las Culturas del Guadalquivir”. Proyecto de ejecución. Sevilla. pp. 1-75

GRANDE, A. (2008) “La Hipótesis Virtual Arqueológica: Anastylosis Digital de la Baetica de Adriano”. Tesis doctoral. Sevilla. pp. 260.

HERNANDO, A. (2006): “Arqueología y Globalización: el problema de la definición de el otro en la Post-modernidad”. Complutum 17. Madrid. Pp. 221-234.

MORÓN DE CASTRO, M. F. y GRANDE LEÓN. A. (2007): “Memoria Técnica del Proyecto de Excelencia Anastilosis Virtual del Patrimonio Cultural del bajo Guadalquivir. De los orígenes al 1000 d C. Museo de las Culturas del Guadalquivir”. Sevilla. pp. 1-44.

REILLY, P. (1990): “Towards a virtual archaeology. En Computer Applications in Archaeology”, Editado por K. Lockyear and S. Rahtz. Oxford: British Archaeological reports. pp. 133-139.

WHELEVER, M. (1945): “Archeology from the earth” . London. E.d. Cast. FCE, México. p. 10


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SESIÓN_D / SESSION_D

EL PATRIMONIO ARQUEOLÓGICO Y EL SIGLO XXI. UNA APUESTA DE FUTURO

TOURISM AND ARCHAEOLOGICAL HERITAGE. A BET FOR THE FUTURE

GREAT EGYPTIAN MUSEUM AT GIZA. Egipto Unidad de Egiptología del Gran Museo de Egipto. Gizah. El Cairo. Egipto.


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The Great Egyptian Museum at Giza A Museum for the 21st Century

Mohamed Saleh

Unidad de Egiptología del Gran Museo de Egipto. Gizah. El Cairo. Egipto.

1. INTRODUCTION

The present Egyptian Museum in Cairo was designed in 1897 and inaugurated on November 15, 1902. The building had then met the requirement of the contemporary standards of display, air circulation and natural lighting.

Approximately 5.000 persons used to visit the museum daily and the 35.000 artifacts were exhibited and stored in an area of about 15.000 square meters. The flow of findings from all parts of the country during the first half of the last century filled the museum with more than 100.000 artifacts, especially the treasures of King Tutankhamen discovered in 1922 and the following 5 years.

The display space became gradually very crowded and the air pollution raised and endangered the safety and preservation of the artifacts.

No major renovations were done for the building since the opening and the display of the artifacts was rarely changed.

However, between 1981 and 1986 the Egyptian museum was renovated and the display of the artifacts was modestly changed.

A large amount of artifacts were then stored in storerooms or in the basement. Some huge pieces were moved to the garden around, especially those executed in hard stones.

Later on, It was decided to establish an extension at the west side of the museum to exhibit the nearly 5000 Tutankhamen artifacts. Thus we could have a better exhibition and use the free spaces in the museum to relieve the crowded galleries instead.

Soon after, the planning of the extension was rejected because:

1. The place of the present Museum at Tahrir Square became more crowded with traffic and the pollution rates raised extensively inside and outside the museum.

2. The digging of the Underground of the Cairo Metro near the Museum has already been started.

3. More and more foreign and Egyptian visitors were flowing in the Museum.

4. It was difficult to change the display of the artifacts, the lighting system and the air circulation.

Above all, the building was about 100 years old and became a monument and a Cultural and Architectural heritage. No major alteration could be done in it.

The idea of building a new museum for ancient Egyptian artifacts outside Cairo was then raised and the Ancient Egyptian Civilization at large marked its identity.

The Egyptian Museum in the center of Cairo

These questions were then raised:

1. Where this museum will be ?

2. Shall we move all the contents of the Egyptian Museum to the new proposed museum?

3. Will it be an archeological museum as the old one, or a museum for the ancient Egyptian Civilization?

4. What periods of the history would be covered in it?

5. What shall we do with the present Cairo Museum and which function it shall have after building the proposed museum?

6. How much it would cost and where the funding comes from?


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The Italian Government helped in providing funds for a feasibility study by allocating 2 Million $. The study started in 2002 and was followed by issuing the Terms of references of the project.

100.000 artifacts were then proposed to be exhibited in the New Museum. hese would be collected from the Egyptian Museum in Cairo, and from the different Archaeological storerooms and sites.

The Italians also helped in the scientific and technical assistances,

1. Creating a data-base for the collection

2. Making a study about the transfer of the artifacts and the logistics from the present museum and storerooms allover the country.

3. The implementation of a Master Plan for the development of a training program to enhance the professional capabilities.

Nine main Jury members for the Architectural Competition were chosen from Egypt, Italy, England, Mexico, France and S. Korea (who was also UIA representative).

Deputy Jury members were chosen from Egypt, Germany and Rumania (who was also Deputy UIA representative)

Number of competitors met with the requirements were 1557 architects from 83 countries. The Final Report was submitted on July 2nd, 2003 and the Number of competitors met with the requirements were 1557 architects from 83 Countries.

The Final Report was submitted on, July 2nd, 2003

2. THE MAIN OBJECTIVES OF THE MUSEUM’S PROJECT

1. Create a people and artifacts friendly museum with a well controlled environment and adequate lighting.

2. Using IT in documentation, conservation of artifacts, storylines, photos, drawings and diagrams.

3. Create a world-class institute for training personnel in the field of museum studies.

4. Exhibit the artifacts in spacious galleries, especially the 5000 important artifacts of Tutankhamen’ Treasure.

5. Bring out artifacts stored in crates since more than 60 years, make the needed conservation and research and exhibit them in the museum.

The 100.000 artifacts chosen had to be divided in the five main thematic paths proposed in a chronological order. In the meantime, there should be a cross—way display (called Hyper-textual display).

1. The land of Egypt: The Nile Valley and the Deserts

2. Kingship and State: The Dynasties, Building techniques, and Royal tombs.

3. Religion and Afterlife: Rituals, Temples, Popular Religion, Gods, Animal Cult, Funerary Beliefs and magic.

4. Man, Society and Work: Daily Life, Arts and crafts, Fine Arts, Music and Dance, Sports and Games.

5. Scribes and Learning: Writing, Literature, Education, Sciences (Mathematics, Medicine, Astronomy).

Eight areas of real artifacts and digital displays (Photos, plans, diagrams, explanations) were also added:

1. The Gods

2. The Daily life and Entertainment: Games, Sports, Hunting and Fishing, Music and Dancing, Fashion and Cosmetics, Food and Beverages

3. Artistic Innovation ( Jewels, Work Tools, Foundation Deposits).

4. The Dead (False Doors and Stelae), Funerary Texts, Masks, Sarcophagi and Coffins, Seals, Scarabs, Amulets.

5. Warfare and Foreigners

6. Women: Queens and Female Rulers, Ladies and common women, the Mother and Child,

7. Writing and Scribes

8. Pharaohs Gallery (Grand Staircase)

Crowded galleries in the present museum

The collection of king Tutankhamen artifacts had to be added in a separate gallery and shall be divided into sub-themes, such as:

1. Artifacts displaying the Daily life of the King

2. The Afterlife and the funerary equipments

3. A miniature reconstruction of Tutankhamen’s tomb

Information Technology is intended to support the rearrangement of the artifacts from the tomb of Tutankhamen which will allow visitors to relive the emotions of the excavator Howard Carter at the time of the discovery in 1922-1927.


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The Great Egyptian Museum at Giza

One of many jewel pieces of Tutankhamun

Gilded wood statue from Tutankhamun’s treasures

There will be a link between the single artifact to be exhibited and a certain historical period, or the link between the object and a group of objects that can be exhibited either together as a collection or related to another collection or theme.

Online references will be furnished to visitors upon demand.

The funerary Equipments of the tombThe funerary Equipments of the tomb

The entrance of the museumThe entrance of the museum

A visitor can also either:

1. Follow one theme to observe its gradual development throughout the ancient Egyptian history.

2. Follow another path, in which he could pay a visit (or visits) to artifacts belonging to a specific period of time.


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3. Visit only and directly the collection of Tutankhamen as one unit, without passing through other sections.

4. Wander from one theme to another within the same period plan his own visit as he wishes.

A huge granite statue of Ramesses II personifying his name “Ra-mes-su”

One of many mural painting from a six Dynasty tomb (2300 BC). All are going to exhibited in the Great Egyptian Museum. The Gold coffin of

Tutankhamun

Visitors will be allowed to access the display routes and contents offered by the Museum’s large database, and retrieve information according to personal interests.

Special exhibitions for children and people with special needs are also planned.

3. THE ECONOMIC IMPACT OF THE NEW MUSEUM

1. Establishing an economic entity that manages its core activities and services on a non-profit basis and its auxiliary ones on a cost-profit basis.

2. Creating new permanent job opportunities for about 4.000 people.

3. Creating outsource job opportunities for about 1500 people, in the Service Sector (security, cleaning, maintenance, etc.).

4. Creating 5800 induced job opportunities in economic sectors through the multiplier effect especially in the fields of construction, transport, insurance, services, manufacturing, etc.

5. The general impact of the project on Egyptian economy through the multiplier effect of museum construction and operation as well as that of tourism would be around 840 million USD.

6. Promotion of traditional Egyptian arts and crafts that will lead to a positive impact on sector competitiveness.

7. Generating revenues through the museum's commercial activities, such as entry tickets, shops, restaurants and events organization.

8. Enhancing the participation of business community through outsourcing and management contracts.

9. The Information Technology plan of the museum will be managed by a qualified staff to interact and cooperate with specialized external companies and professionals. Thus, the museum could therefore represent a concrete support for the development of the domestic information technology sector.

10. The planning of an attractive commercial area, which will help in developing Egyptian arts and crafts, would encourage craftsmen to carry out their activities, on a professional basis, through a market - oriented approach to increase a locally-generated added value.

11. Upgrading Cairo and Giza tourism services and increasing the number of tourists visiting these cities.

12. The museum would act as an incentive to extend tourists' stay in both Cairo and Giza by visiting the Museum more than once because of its complete collection of Tutankhamen and the new concept of its exhibition and because of its spacious indoor and outdoor areas and services.

The New Museum will help in enriching local museums with artifacts through providing them with temporary special and exchanging exhibitions.

It will contain training and education facilities for museum studies and conservation. It will be possible to qualify staff members of other museums and keep them informed with the latest studies of IT and conservation, documentation, display, lighting, and controlled environment.

The Great Egyptian Museum shall be the main center for studying Egyptology worldwide and shall have an online library, online virtual museum and virtual reconstruction of archaeological sites.


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4. IT AND VIRTUAL REALITY APPLICATIONS

These will offer the following features:

� Make access to artifacts of ancient Egypt in world museums.

� Virtual reconstruction of pieces of same object that exist in different places

� 3D reconstructions of archaeological sites linked to objects on display

� Simulation of thematic displays

� Plans of the galleries showing the location of selected objects which could be printed from the website before setting foot in the museum, allowing a personalized tour to be organized in advance of a visit.

It is possible to electronically reshape the form or the colors of a monument or an artifact.

It is possible to make exact copies of artifacts for the sake of research or to sell as a gifts.

Computer facilities are also intended to support the rearrangement of the artifacts from the tomb of Tutankhamen which will allow visitors to relive the emotions of the excavator Howard Carter at the time of the discovery in 1922-1927.

Many resources will be used to virtually reconstruct the interiors of tombs and temples, make virtual exhibitions, virtual collections (to deepen one own knowledge of the various sections), enabling visitors to learn aspects of ancient Egyptian culture previously and this would help scholars and archaeologists.

Virtual Restoration of a cartonnage mask 18th Dynasty (1400 BC)

There shall be training courses in many fields, such as:

a. Documentation and registration,

b. Design exhibitions and displaying of artifacts,

c. Photography, graphics and printing,

d. Conservation of artifacts according to international standards,

e. Using Geographic Information Systems in locating archaeological sites,

h. Producing multimedia programs and video-projections to show Egyptian environment and nature.

Wooden artifacts Conservation lab

The Great Egyptian Museum will have a special policy to maintain strong relation with other museums nationwide through exchange of artifacts such as:

� Exhibition of newly discovered artifacts in the different regions, which will be exhibited initially in the local museums, then to be displayed temporarily in the Great Museum.

� Exchanging of temporary exhibitions that deal with special subjects or themes between the Grand Museum and local museums.


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� Exchanging artifacts needed to explain or focus on a subject or an artifact which complements a collection or another object.

� Exchanging artifacts through virtual reality to help in illustrating a theme in either the Great Museum or in the local museum or a museum abroad.

� Exchanging artifacts with other museums, especially those which complement a wall painting or a relief, a stela, a statue or any other object.

It will also create a balance between the material and the spiritual life.

After the opening of the Great Museum, the Cairo Egyptian Museum will retain its function as an archeological Museum for exhibiting between 5.000 and 7.000 artifacts from the masterpieces of ancient Egyptian art.

It will follow display concepts contemporary to the period of the inauguration of the museum at the beginning of the 20th century.

The aesthetic values of the masterpieces are going to be enhanced through maintaining better display and lighting.

The Great Egyptian Museum is planning to organize a special exhibition of excavation tools to explain traditional and modern archaeological methods, in order to show how sites and artifacts had bee first discovered, then studied and interpreted.

The date for the soft inauguration will be around September-October 2012.

The total costs of the project will reach about 550 Mil. $.

The Egyptian Government is allocating $ 250 Mil. from its resources, from the revenues of the Supreme Council of Antiquities and from fundraising.

The Japanese Government had allocated $ 300 Mil. as a loan for low interest-rate and long term payments.

Design of the Grand Gallery

The Grand StaircaseThe Grand Staircasewith the rulers of Egyptwith the rulers of Egypt


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SESIÓN PLENARIA / PLENARY SESSION

I ENCUENTRO DE MUSEOS Y SITIOS ARQUEOLÓGICOS PARA EL SIGLO XXI

FIRST MEETING OF MUSEUMS AND ARCHAEOLOGICAL SITESFOR THE XXI CENTURY

THE VIRTUAL MUSEUM OF THE ANCIENT VIA FLAMINIA Istituto per le Tecnologie Applicate ai Beni Culturali, CNR, Roma. Italia.


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Virtual Archaeology and museums, an italian perspective

Augusto Palombini and Sofia Pescarin

Istituto per le Tecnologie Applicate ai Beni Culturali, CNR, Roma. Italia.

Resumen El creciente número de museos y aplicaciones virtuales disponibles en la actualidad plantea diversas problemáticas en cuanto a uso y mantenimiento se refiere. El presente proyecto intenta establecer un análisis del problema a través del estudio de tres proyectos de musealización virtual realizados por el Virtual Heritage Lab en el Istituto per le Tecnologie Applicate ai Beni Culturali del CNR (proyectos realizados en los años 2008, 2009 y 2012(en fase de realización). Tales proyectos se realizan en base a tres aspectos: el mantenimiento, la fiabilidad en la gestión de los datos y la densidad semántica. El estudio aporta una contribución al debate sobre el desarrollo de futuros museos virtuales y las posibles formas de abordar la compleja relación entre el rigor científico y la divulgación.

Palabras Clave: REALIDAD VIRTUAL, MUSEOS VIRTUALES, ARQUEOLOGÍA, FIABILIDAD DE LOS DATOS. Abstract The growing number of virtual museums and applications today available arises many questions concerning the problems connected to their fruition and maintenance. This paper aims at setting up an analysis of the topic, through the steps of three VM projects carried on by the Virtual Heritage Lab (2008, 2010, 2012 (in progress)). Such case studies are taken into account on the basis of three topics: technical maintenance, reliability and semantic density. The analysis aims also at contributing the debate on the future development of VMs and on the management of the relationships between reliability and wide dissemination. Key words: VIRTUAL REALITY, VIRTUAL MUSEUMS, ARCHAEOLOGY, RELIABILITY. Riassunto Il numero crescente di musei virtuali ed applicazioni attualmente disponibili solleva molte problematiche riguardo al loro uso e alla mantenibilità. Questo lavoro cerca di impostare un'analisi della questione attraverso lo studio di tre progetti di musei virtuali condotti dal Virtual Heritage Lab dell'Istituto per le Tecnologie Applicate ai Beni Culturali del CNR (progetti realizzati nel 2008, 2009 e 2012(in progress)). Tali realizzazioni vengono analizzate sotto tre aspetti: la manutenzione, la gestione dell'affidabilità dei dati, la densità semantica. Dallo studio emerge un contributo al dibattito sugli sviluppi futuri dei musei virtuali e sui possibili modi di affrontare le complessa relazione fra rigore scientifico e divulgazione. Parole chiave: REALTÀ VIRTUALE, MUSEI VIRTUALI, ARCHEOLOGIA, ATTENDIBILITÀ

1. THE TEAM AND THE TOPIC

The Institute of Technologies Applied to the Cultural Heritage of CNR-ITABC, since 1981 is a centre of excellence in the field of the advanced researches and technologies. In particular, it is involved in several areas from Geophysical Prospection to VR applications for CH.

The Virtual Heritage Lab team's work (www.vhlab.itabc.cnr.it) is focussed on two research aspects: geo-spatial 3d component of cultural information and communication; on-line VR sharing (VR cooperative environments) and dissemination (VR webGIS). The team has developed 2d and 3d tools for CH, following an open source approach, specifically directed to ancient landscapes reconstruction and 3d exploration.

Since the late 90's the team has worked on many GIS and VR projects, such as the Kazakhstan Project, the Ancient Appia Projects, Virtual Rome, the Ca' Tron VM, as well as the constant

work on the dissemination and support to the Open Source in CH domain, organizing the IV Italian Workshop on Open Source in archaeology (Cignoni, Palombini, Pescarin 2010).

Following such experiences, the Lab often faced some of the most common problems and issues connected to Virtual Museums and their planning, realization, everyday life. The evolution of the different choices in this sense may be a possible way to approach a wider reflection on the state of the art.

The projects taken into account in the present analysis are: the Ancient Via Flaminia Virtual Museum (2008), the Teramo Virtual Museum (2010), the Bologna Virtual Museum (in progress, to be released in 2011).


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2. THE PROJECTS

2.1 The Virtual Museum of the Ancient Via Flaminia

The Virtual Museum of the ancient Via Flaminia is a project financed by ARCUS S.p.A and developed in collaboration with the Archaeological Superintendence of Rome. The application is permanently exposed in a multimedia room at the National Roman Museum-Terme di Diocleziano in Rome (FORTE, 2008).

The final product is a 1 h 20'' multiuser application with short movies connected to interactive 3d environments (in stereoscopy).

Figure 1. the Virtual Museum of the Ancient Via Flaminia: triclinium of the Livia's villa: the yellow pyramid activates a source window (see text)

[courtesy E.Pietroni, M. Di Ioia, L. Vico].

Since the beginning main issues that appeared to be the most problematic have been:

1. Maintanance. The system installation comes together with a specific training program for the Museum's personnel. The personnel has been, for the most part, very interested in the topic, and in all the application needs, such as the daily switch on and off and the maintenance. Anyway, this kind of installation implies different levels of possible problems, in terms of software, hardware, settings, which can not be easily solved by non-expert personnel. This is probably one of the reasons why many Museum applications “dies” so early. The solving of the arisen maintanance issues has requested a level of engagement, in terms of work, time and availability, higher than in any expectation.

2. Interpretation. This is maybe the most discussed problem connected to Virtual Museums: how to manage uncertainty and represent the different reliability levels of the monuments? In current times, the graphic quality of VM applications is rapidly growing, as well as the risk, for the users, to mislead the esthetic quality as an index of the reliability. The development of this project made we often face such a question. The solution chosen was double: on the one hand marking each room of the

monument visited by the avatars with one two or three stars as an index both for the architectural and the decoration reliability (hypothetic, probable, certain); on the other, setting up the faculty, for the users, to open some informative windows representing the monuments used for chronological and functional comparisons.

3. Semantic density. The choice to concentrate in an unique application all the information contents and levels (technical and emotional) in the same applications, resulted in a very heavy product, hard to be fully lived and comprised.

Such problems were the most discussed topics during the analysis of the visitors' reactions in the early opening months. The results of such considerations were the heritage we reached in the perspectrive of experimenting new solutions.

2.2 The Teramo Virtual Museum

The Teramo Virtual Museum is a project started in 2009, on behalf of the local Soprintendenza, focussed on the virtual reconstruction of the St. Maria Aprutiensis Cathedral, destroyed in XIII century.

The current archaeological complex is composed of the ruins of the cathedral and some roman domus, and one of the project needs was to emphasize the evocative effect of such wall remains, whose height rarely overcome one meter.

The final release implied three different outputs:

1. A touch-screen application containing a technical reconstruction of roman domus, in the current and original conditions, in order to provide technical informations for an expert fruition (archaeological plans, historical and chronological details and so on).

2. An interactive VR application, in which a couple of characters, following the story-telling approach, lead the user inside the virtual model of the ancient cathedral, to discover the history of the city.

3. An integrated system of music, movies and random spotlights into the archaeological site, following the visitors tour.

The Teramo project represented, thus, an evolution of the VM's concept, in relation to the three topics stressed above. The semantic density is now shared in three different applications in an increasing scale of interaction and knowledge requested (from 3 to 1).

The maintenance issue was studied in order to reduce as much as possible the personnel actions, which is absolutely null for applications 3 (chronometric auto- switch on and off) and need only a limited effort for the others.

The problems connected with reliability was crucial in this situation, as the ancient cathedral was completely destroyed and its architectural structure, with the exception of the plan, is completely hypothetical. Thus, the situation made particularly important to remark the difference between reality and virtuality. Among the many possible ways, we opted for an experimental meta-narrative approach, making the game explicit through the presence of a special character, Virtuvius, the virtual architect, who explains to the public how hypothesis and virtual buildings are made.


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Figure 2. the Teramo Virtual Museum: Virtuvius, the virtual architect, at work reconstructing the ancient Cathedral [Courtesy of E.Pietroni, M.Di

Ioia, C.Rufa].

2.3 Bologna Virtual Museum

The Bologna Virtual Museum Project is a stereoscopic short movie aimed at bringing visitors of the new City Museum inside 30 centuries of history. Bologna and its territory are reconstructed (from the 9th century BC) through a tremendous scienfic work, dedicated to the communication and the story-telling of its long and complex history. The project is developed by CINECA in cooperation with CNR ITABC and will be released in 2011.

Starting from the whole city model, and its neighbourings, two ouputs will be available:

1. A short movie (about 10 min. long) representing a trip inside and around the city (in stereoscopic view).

2. A very simple interactive application which will allow to explore the same scenarios and reach specific information.

As it is clear that, here too, the maintenance is reduced to a very low level of interaction, the semantic density in this case is thinned down through its distribution on the lenght of the applications (the movie will be about ten minutes long). Anyway, here too, there will be a two level fruition: the first completely passive, the second interactive.

An important research feature of the project, is the use of procedural modeling tools for the city buildings, through the software Blender and City Engine (MUELLER ET AL. 2007). Such a strategy allowed to reduce the modeling work and, thus, to preserve more effort to the graphic quality of the whole context (PESCARIN, PIETRONI, FERDANI, in press). Such an advantage was used to try a new (again meta-narrative) approach to the reliability topic.

The graphic quality was set up avoiding an “hyper-realistic” look, and choosing a “cartoon” graphic color palette.

The particular color atmosphere automatically suggests an idea of “unrealistic reality”, implicitly marking the distance of virtuality from the real world.

Figure 3. The reconstructed city of Bologna (20th century): Courtesy of CINECA: Silvano Imboden and CNR ITABC: Daniele Ferdani

3. CONSIDERATIONS

Trying to sum up the experience of the described works, it is possible to state some indications as possible strategies to be discussed in order to face specifical VM's aspects.

Manteinance: A VM should be planned (both in hardware and software terms) as to limit as much as possible the need of museum operators' technical intervention. Particular effort should be paid to the realization of scripts to automate procedures, and even operations of computer switch-on and shut down – where possible – should be programmed to be automatically activated at time.

Interpretation: In the current state of the art, many solutions have been experimented in order both to express different level of reconstruction reliability and the whole concept of virtuality as something ontologically different from reality. Among all the possible ways in such a direction, it seems interesting the challenge of the meta-narrative approach, to make explicit the virtual reconstruction work, inserting in the virtual world characters or elements referring to it.

Semantic density: This is a hard topic to be faced, as there are not standard solutions. The starting observation is that a very heavy amount of contents (historical, artistic, geographical and so on) may result unshared for the the same application. Possible solution can be found in the content segmentation through different kind of applications, with different knwoledge and interaction requirements, thus sharing more semantic levels levels on different outputs.

Beyond such considerations, it is still important to stress the need of systematic analysis of VMs,, in order to focus their impact on the users and build a theoretically strong corpus of considerations on the topics related to their evolution and life (or death).


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ACKNOWLEDGEMENTS

The authors wish to thank all the scholars contributing to the Flaminia, Teramo and Bologna projects: Stefano Borghini, Carlo Camporesi, Raffaele Carlani, Marco Di Ioia, Daniele Ferdani, Maurizio Forte, Fabrizio Galeazzi, Alessia Moro, Eva Pietroni, Claudio Rufa, Bartolomeo Trabassi, Valentina Vassallo and Lola Vico (CNR-ITABC); Luigi Calori and Silvano Imboden (CINECA). For the liguistic support, a special thank to Belen Jimenez.

REFERENCES

FORTE M. and AA.VV., 2008, “La Villa di Livia, un percorso di ricerca di archeologia virtuale”, L'Erma di Bretschneider, Roma.

MUELLER P, ZENG G, WONKA P AND VAN GOOL L, 2007, Image-based Procedural Modeling of Facades, ACM Transactions on Graphics, volume 26, number 3, article number 85. pages 1-9. Proceedings of SIGGRAPH 2007.

PESCARIN S., PIETRONI E., FERDANI D., in press, “A procedural approach to the modeling of urban historical contexts” in Francisco Contreras & Fco. Javier Melero (Eds) Fusion of Cultures Proceedings of the 38th Conference on Computer Applications and Quantitative Methods in Archaeology Granada, Spain, April 2010.

REINVENTANDO LA DIFUSIÓN: PROYECTOS DE INNOVACIÓN

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