Sapere Scienza

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La Forza, il laser ed i modelli 3D per i beni culturali

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Fonte: www.screenweek.it Fotogramma di uno degli episodi della saga di Guerre Stellari Fonte: www.screenweek.it Fotogramma di uno degli episodi della saga di Guerre Stellari

Fonte: www.screenweek.it Fotogramma di uno degli episodi della saga di Guerre Stellari

 

Molti di noi avranno sentito parlare di laser per la prima volta guardando il temibile fascio con il quale Goldfinger cercava di annientare James Bond nel terzo film dedicato all’Agente 007 o la spada dei cavalieri Jedi in Guerre stellari.

 

Laser è l’acronimo inglese di Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation, ossia amplificazione di luce tramite emissione stimolata di radiazioni. Fu Albert Einstein, nel 1917, ad intuire che fosse possibile indurre un atomo ad emettere un determinata radiazione se illuminato da una radiazione dello stesso tipo. Il laser presenta delle particolari caratteristiche che lo rendono molto utile in numerosi ambiti di ricerca. È unidirezionale, infatti la luce laser si propaga in una direzione ben definita; è monocromatico, possiede un’unica lunghezza d’onda; è coerente, il fascio laser è costituito da onde della stessa frequenza e della stessa fase che si sommano l’una all’altra.

 

Come già accennato, il laser è uno strumento dalle grandissime potenzialità, adoperato per la lavorazione di materiali, nelle telecomunicazioni e fibre ottiche, per misure industriali, civili ed ambientali, in applicazioni mediche – tanti sapranno che si può operare in questo modo chi è affetto da miopia - e nelle scienze pure, ad esempio, per evidenziare fenomeni particolari dell’interazione radiazione – materia. Naturalmente, anche nello studio e nel restauro dei beni culturali, questo particolare fascio di luce svolge importanti compiti. Tra le innumerevoli declinazioni dell’utilizzo di questa tecnologia ritroviamo il Laser Scanner: ne avrete già sentito parlare in articoli riguardanti lo studio delle cattedrali gotiche e la loro diffusione in Francia nel XII e XIII secolo nel progetto “Mapping Gothic”. Altro esempio è l’acquisizione digitale ad altissima precisione dell’iscrizione sacra risalente al 575 a.C. presente nel santuario arcaico sottostante il Lapis Niger, nel Foro Romano. 

 

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A sinistra la nuvola di punti raccolta mediante laser scanner per il rilievo della cattedrale di Notre Dame de Chartres per il progetto Mapping Gothic. A destra la scansione dell’iscrizione di Lapis niger, a Roma.

 

Questa strumentazione permette di ricostruire modelli tridimensionali attraverso la registrazione di scansioni singole o multiple di oggetti o edifici. L’apparecchiatura, generando un impulso laser infrarosso, registra parte del segnale riflesso dell’oggetto analizzato. L’intervallo tra l’emissione del segnale e l’impulso di ritorno è rilevato per ogni singolo punto acquisito, il quale viene posizionato nello spazio mediante coordinate. È registrata anche l’intensità di segnale in funzione della riflettività - il rapporto fra l’intensità dell’onda di ritorno e quella di emissione, per una definita lunghezza d’onda - del materiale colpito.

 

Le scansioni permettono così di acquisire in tempi brevi milioni di punti in modo automatico, associando alla velocità d’esecuzione un’elevata accuratezza. Per quanto riguarda la precisione, a seconda della distanza di ripresa e del sistema di acquisizione, la misura porterà un errore nell’ordine di grandezza dei millimetri o anche meno.

 

La “nuvola di punti” ottenuta dovrà quindi subire una successiva elaborazione tramite software CAD – Computer Aided Design - e programmi per la modellazione 3D al fine di rendere la mole di dati fruibile ed eliminare eventuali anomalie o oggetti estranei allo scopo della ricerca (se stiamo analizzando la facciata di un edificio sarà bene eliminare, ad esempio, i punti riferiti ad un colombo comodamente appollaiato su una sporgenza del fabbricato).

 

I modelli 3D costruiti a partire dai dati raccolti dal laser scanner sono impiegati, nel nostro caso, per la creazione di archivi digitali, di copie fisiche da sostituire agli originali durante restauri o prestiti ad altri musei o per il Computer Aided Restoration, quindi come supporto al restauro quale strumento d’indagine o di documentazione. Inoltre si può procedere con la ricostruzione virtuale ossia ricostruire e simulare l’aspetto di manufatti in parte distrutti; con il monitoraggio dello stato di conservazione di un’opera, controllandone deformazioni, spaccature, usure o altre alterazioni attraverso il confronto con modelli precedentemente acquisiti e memorizzati. Ancora, si è in grado di riprodurre ambienti virtuali, ricreando intorno ad un bene il suo contesto originario, e diviene possibile la fruizione remota per quanto riguarda aree e opere inaccessibili, lontane o interdette perché in fase di restauro.

 

Quasi meglio della spada laser di Obi-Wan Kenobi. E che la Forza sia con voi!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Alessia Colaianni

Giornalista pubblicista, si è laureata in Scienza e Tecnologia per la Diagnostica e Conservazione dei Beni Culturali e ha un dottorato in Geomorfologia e Dinamica Ambientale. Divulga in tutte le forme possibili e, quando può, insegna.

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