Archeomatica 4 2017

mediageo

Tecnologie pr i Beni Culturali

ivista trimestrale, Anno VIII - Numero 4 dicembre 2017

ArcheomaticA

Tecnologie per i Beni Culturali

Datazione Radiometrica

al Carbonio-14

Conservation of Decorative Concrete Finishing

Rilievo 3D per stimolare la Ricerca

Web 3D per archiviare Dati di Restauro

Nuvole di Punti e Modellazione per reintegrare Elementi Lapidei


EDITORIALE

Attendibilità dell’evidenza scientifica

Cosa significa attendibilità scientifica, se poi delle risultanze - come nel caso della

Sindone di Torino, per la quale sono state effettuate analisi al Carbonio-14 in 3 diversi

laboratori del mondo, che ne hanno sostenuto l’epoca medioevale - considerando

l’immagine una reliquia e ben più che una sacra rappresentazione, si ridiscutono i

limiti per ribatterla più antica di circa un millennio?

D’altra parte, vengono proposte tecniche alternative di datazione anche solo

finalizzate a dimostrare che nell’epoca rivelata dal Carbonio-14 non era possibile

realizzare immagini simili o che eventi traumatici hanno variato la composizione

dei materiali costituenti per “ringiovanirli”. Vengono tirate in causa ulteriori

analisi con saggi biologici, ricerche spettroscopiche con strumenti ancora a maggior

risoluzione, fluorescenza a fibre ottiche, analisi spettrofotometrica all’infrarosso,

imaging spettrale, risonanza magnetica nucleare ad alta risoluzione, nuove analisi al

Carbonio-14 ed in ultimo analisi neutroniche per cercare di dimostrare, nell’alone di

misticismo della parvenza, la razionalità.

Se ci trovassimo all’interno di un tribunale per una sorta di “archeomatica forense” si

dovrebbero seguire le semplici regole dell’evidenza scientifica, volte ad armonizzare

il rapporto tra diritto e scienza, solitamente richiamate come “i quattro criteri

dell'evidenza scientifica”. Queste si appellano alla controllabilità o falsificabilità della

tecnica o della teoria che stanno alla base della prova, la percentuale di errore noto

o potenziale e il rispetto degli standard relativi alla tecnica impiegata, la circostanza

che la teoria o la tecnica in questione siano oggetto di pubblicazioni scientifiche e

quindi di controllo da parte di altri esperti e in ultimo il consenso generale della

comunità scientifica interessata.

Il giudizio finale arriverebbe, ma si sa, nei vari livelli di giudizio spesso i fatti si

ribaltano e quello che prima era evidenza di una prova scientifica, potrebbe rivelarsi

un falso con possibilità di assurgere a vero con l’esatto opposto. E’ successo e

succederà.

Ma in altri casi l’attendibilità dell’evidenza scientifica, se non va a toccare temi

legati alla religione e a convinzioni comuni, ci porta a considerazioni rigorose che

potrebbero però essere a loro volta frutto della persuasione, di certo non meno

suggestive.

La sperimentalità della ricostruzione di parti mancanti della Fontana del Bernini a

Castel Gandolfo in provincia di Roma affascina per la possibilità data dalle tecniche

digitali, che consentendo di realizzare un modello 3D di un oggetto deteriorato come

questo, facilitano l’anastilosi dei pezzi mancanti.

Un laser scanner produce una nuvola di punti, consentendo di realizzare un modello

reale di sviluppo della situazione lacunosa attuale. Con la modellistica geometrica si

ricostruiscono i volumi desunti da linee “certe” ancora oggi visibili, ed una semplice

operazione booleana di sottrazione di insiemi ci restituisce il modello digitale del

pezzo da reintegro. Quest’ultimo, realizzato con una macchina utensile a controllo

digitale, che fa un lavoro simile o migliore di quelle che oggi chiamiamo stampanti

3D, andrà a combaciare perfettamente sulle superfici che attendono il reintegro del

materiale asportato dal corso degli eventi. Chi dovrà autorizzare un tale intervento,

nelle more di avvio e nelle fasi di asportazione dei materiali estranei, valuterà bene

se sia più importante consolidare la situazione attuale o ricostruirne una per dar

magnificenza a un “come era” dedotto da analisi digitali e condizioni geometrico -

matematiche.

Buona lettura,

Renzo Carlucci


IN QUESTO NUMERO

DOCUMENTAZIONE

6 Sindone di Torino:

la ricerca scientifica

di Massimo Rogante

In copertina l’immagine emblematica della

Sindone di Torino per la quale è stata realizzata

una datazione radiometrica mediante

Carbonio-14 nel 1988 in tre diversi laboratori

(in Arizona, a Cambridge e a Zurigo) su un

unico campione suddiviso in più

parti, che arrivò a datare l’immagine tra

l’anno 1260 e il 1390, ma sussistono diverse

obiezioni scientifiche e la ricerca è ancora in

corso.

GUEST PAPER

12 The city hall of Camposanto

and the conservation of its

decorative concrete finishing

by Alessandra Alvisi, Giancarlo Grillini

3D Target 2

Coultour Active 43

Geogrà 23

Heritage 6

LabTaf 47

Salone di Ferrara 48

Testo 29

VirtualGeo 43

RESTAURO

18 La Fontana della Piazza di

Castel Gandolfo

Progetto di salvaguardia e

recupero del valore artistico

originario della Fontana berniniana

di Atonino Tinè, Elisabetta Cicerchia, Mario Caporale

ArcheomaticA

Tecnologie per i Beni Culturali

Anno VIII, N° 4 - dicembre 2017

Archeomatica, trimestrale pubblicata dal 2009, è la prima rivista

italiana interamente dedicata alla divulgazione, promozione

e interscambio di conoscenze sulle tecnologie per la tutela,

la conservazione, la valorizzazione e la fruizione del patrimonio

culturale italiano ed internazionale. Pubblica argomenti su

tecnologie per il rilievo e la documentazione, per l'analisi e la

diagnosi, per l'intervento di restauro o per la manutenzione e,

in ultimo, per la fruizione legata all'indotto dei musei e dei

parchi archeologici, senza tralasciare le modalità di fruizione

avanzata del web con il suo social networking e le periferiche

"smart". Collabora con tutti i riferimenti del settore sia italiani

che stranieri, tra i quali professionisti, istituzioni, accademia,

enti di ricerca e pubbliche amministrazioni.

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24 Analisi acustica della

cattedrale di Carinola

di Gino Iannace, Francesco Miraglia

RUBRICHE

22 AGORÀ

Notizie dal mondo delle

Tecnologie dei Beni

Culturali

30 Il restauro della Fontana del

Nettuno a Bologna - Un sistema 3D

web per la documentazione e la

gestione dei dati

di Fabrizio Ivan Apollonio, Vilma Basilissi,

44 AZIENDE E

PRODOTTI

Soluzioni allo Stato

dell'Arte

46 EVENTI

Gabriele Bitelli, Marco Callieri, Dora Catalano,

Matteo Dellepiane, Marco Gaiani, Federico

Ponchio, Francesca Rizzo, Angelo Raffaele

Rubino, Roberto Scopigno

MUSEI

36 Il progetto “D12” - Pruomuovere il

rilievo 3D per stimolare la ricerca

di Federica Guidi, Marinella Marchesi, Giacomo

Vianini, Pier Carlo Ricci, Michele Agnoletti,

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del 19 novembre 2009

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Data chiusura in redazione: 28 febbraio 2018


DOCUMENTAZIONE

Sindone di Torino: la ricerca scientifica

di Massimo Rogante

Nel presente articolo, dopo un'introduzione

di carattere storiografico è rappresentato

uno stato dell'arte relativo all'analisi della

Sindone di Torino, con esposizione dei

principali risultati ottenuti negli ultimi

decenni dalla ricerca scientifica sul tessuto

sindonico e la sua immagine.

Sono quindi brevemente descritti gli studi

e le sperimentazioni condotti dall'autore,

impiegando le tecniche neutroniche

per l'analisi di fibre di lino nuove e

antiche e considerando tali tecniche

per una potenziale investigazione della

Sindone. L'attività è mirata a fornire

informazioni utili e adatte ad essere

inserite nel complesso mosaico di dati per

comprendere il mistero del Telo sindonico.

La Sindone è un lenzuolo di lino di dimensioni medie 4,41×1,13 m,

ove è impressa la figura del cadavere di un uomo torturato e crocifisso.

Tale misterioso lenzuolo è per molti la più significativa delle

Reliquie, per altri un oggetto il cui innegabile rimando alla Passione

di Cristo ne fa una realtà unica dal punto di vista religioso, ma anche

argomento d’interesse di studiosi di svariate discipline; da altri ancora

è considerato solamente un tardo artefatto. Da secoli, eppure, ci si

domanda quale sia la sua origine, e al di là delle posizioni estreme la

Sindone ha sicuramente suscitato sin dal suo apparire grandi emozioni

per la straordinaria figura che racchiude. Gli studi ultimamente compiuti,

pur non avendone chiarito le modalità di formazione, tendono in

maggior parte ad escludere un’origine manuale.

La ricerca sulla Sindone, sino alla fine dell’Ottocento, aveva praticato

soprattutto percorsi storici e in parte teologici, ma tutto sommato

il problema dell’autenticità rimaneva circoscritto a disquisizioni tra

dotti, che difficilmente arrivavano a interessare il vasto pubblico. La

gente, in realtà, era avvicinata alla Sindone dall’aspetto devozionale,

particolarmente diffuso in Piemonte: solo dopo la fotografia del 1898 si

sentì la necessità di un approccio rigidamente critico. La caratteristica

straordinaria dell’impronta sulla Sindone, che sulla lastra impressionata

da Secondo Pia dimostrò di comportarsi similmente ad un negativo

fotografico, sollevò molti dubbi sull’ipotesi - sostenuta da alcuni storici

- di un falso medievale, e parallelamente attrasse gli scienziati per

cercare di capire la possibile origine di un fenomeno così particolare.

E’ ormai definitivamente accertato che l’immagine sindonica non può

essere un dipinto, e al momento è largamente condivisa la conclusione

che si tratti di un’impronta lasciata da un corpo umano. Le caratteristiche

di tale impronta lasciano dedurre che quell’uomo era morto,

come testimoniato sia dalla posizione insolita del corpo spiegabile con

la rigidità cadaverica, sia da forma e natura delle lesioni presenti su

quel corpo (in particolare, quella al costato), incompatibili con la vita.

La morte dell’Uomo della Sindone avvenne certamente in seguito a

torture e al supplizio della croce, come dimostrano con chiarezza le

ferite procurate dai chiodi ai polsi e ai piedi. L’insieme di questi segni

rimanda in modo assai preciso alle modalità per l’esecuzione di Gesù

Cristo esposte nei Vangeli. Riguardo alle impronte che appaiono riferibili

a coaguli di sangue, la presenza di sangue umano del gruppo AB è

stata ipotizzata da ricerche parallele ma indipendenti di Baima Bollone

in Italia e di Adler negli USA (Heller et al. 1981), ma non è stata provata

in modo certo, causa l’indisponibilità ai tempi della misura di Baima di

un antigene specifico (Kearse 2014). A Baima Bollone si devono le indagini

sulla sua tipizzazione. Sulla Sindone, inoltre, sono stati individuati

dei granuli di polline - compatibili con una provenienza mediorientale

- e tracce d’aloe e mirra. Gli statunitensi Jackson e Jumper, nel 1977,

dimostrarono che l’immagine sindonica contiene un’informazione tridimensionale

evidenziabile mediante computer. Tamburelli e Balossino

a Torino, impiegando tecniche più sofisticate, hanno perfezionato le

elaborazioni tridimensionali ricavando tra l’altro - con studi successivi

- l’immagine del volto ripulita dalle ferite ed evidenziando particolari

riconducibili alla presenza sugli occhi di monete dell’epoca di Cristo.

Grande incertezza regna ancora sulle modalità di formazione dell’impronta:

se le immagini delle ferite sono certamente dovute al decalco

di coaguli di sangue sul tessuto, l’impronta del corpo è dovuta

all›ossidazione delle fibrille superficiali dei fili di lino, ma sull’origine

di tale fenomeno non si è ancora fornita una spiegazione del tutto

accettabile. Il problema è rilevante, poiché strettamente legato

alla questione della conservazione del Telo sindonico: è difficilissimo,

6 ArcheomaticA N°4 dicembre 2017


Tecnologie per i Beni Culturali 7

infatti, studiare un sistema ottimale di conservazione di

un’immagine d’origine ignota, anche se esistono tecnologie

sperimentate per la conservazione di tessuti anche più

antichi della Sindone. Il sistema di conservazione già posto

in essere per l’Ostensione del 1998 tiene conto di tutti i risultati

sperimentali sinora ottenuti, cercando d’ipotizzare i

potenziali agenti negativi onde escludere possibili danni. La

Sindone, perciò, è stata posta in una teca a tecnologia avanzata

in atmosfera di gas inerte e a temperatura e umidità

costanti, completamente distesa onde evitare le pieghe e i

danni derivanti dalla precedente conservazione arrotolata

su cilindro ligneo.

L’ultimo esame diretto sulla Sindone, compiuto nel 1988, è

la datazione radiocarbonica che, come noto, farebbe risalire

il tessuto sindonico ad una data compresa tra il 1260 e

il 1390. Questo risultato ha creato un certo sconcerto tra

gli studiosi, non tanto perché mette in dubbio la compatibilità

della Sindone di Torino con la tradizione che la vuole

essere il lenzuolo funerario di Cristo, quanto perché, da un

punto di vista scientifico e logico, pone dei seri problemi di

contrasto con quanto la ricerca ha già assodato: risultati di

esperimenti mostrano che un artigiano medioevale non sarebbe

stato in grado d’ottenere un’immagine superficiale a

livello di fibrilla (Di Lazzaro et al. 2015). Svariate obiezioni

di carattere scientifico circa l’effettivo valore da attribuire

ai risultati dell’esame col Carbonio-14, d’altra parte, sono

state sollevate da tempo, sia dal punto di vista generale,

sia soprattutto nel caso particolare. Il possibile “ringiovanimento”

radiocarbonico del tessuto sindonico potrebbe anche

avere spiegazioni dovute alle sue vicissitudini e ad un

possibile inquinamento di varia natura. La ricerca, quindi,

rimane aperta ed oggi non vi sono elementi definitivi né per

giungere all’epoca di Cristo, né per considerare chiusa la

questione con la datazione medievale. Da un punto di vista

logico e probabilistico, tuttavia, è certo che una provenienza

medievale della sua origine pone più problemi di quanti

ne presenti una più antica.

STATUS ATTUALE DELLA RICERCA SCIENTIFICA

E PRINCIPALI TECNICHE IMPIEGATE

Le attività di ricerca scientifica vera e propria relative

alla Sindone di Torino sono iniziate nel 1978, coinvolgendo

numerose indagini (chimiche, spettroscopiche e forensi,

nonché analisi dettagliate della possibile risoluzione dei

vari problemi di conservazione), in particolare nell’ambito

del cosiddetto Shroud of Turin Research Project (STURP).

Esperti indipendenti, applicando tecniche diverse, hanno

studiato il tessuto, l’immagine frontale e quella del corpo

sulla sua superficie. In particolare, i risultati di ricerche chimiche

e fisiche hanno confermato che l’immagine del corpo

della Sindone non è un dipinto (Jumper et al. 1984). Di seguito,

sono riportate le principali tecniche impiegate finora

e i risultati conseguiti.

Studi fotografici

Tali studi, effettuati in varie regioni dello spettro elettromagnetico

insieme a diverse analisi mediante vari tipi d’algoritmi

informatici, hanno incluso:

4Microfotografie a colori, da cui si è scoperto che il colore

giallo paglierino delle fibre d’immagine del corpo non

corrisponde a quello di una qualsiasi delle forme note di

ossidi ferrosi

4Immagini d’Albedo (semplici riflessioni), d’emissione fosforescente,

da contatto chimico, termiche, di diffusione,

elettrostatiche, da contatto con polvere secca e contatto

scaldante con incisione

4Tecniche di sovrapposizione d’immagini polarizzate, per

facilitare e meglio quantificare i confronti delle immagini

Fig. 1 - Possibile mutazione delle proprietà strutturali dei tessuti di lino rispetto alla

loro età (Rogante et al. 2016a).

in studi iconografici

4Fotografie di riflessione e trasmissione mediante sorgenti

luminose e filtri per ottenere una serie d’immagini fotografiche

fluorescenti ultraviolette, confrontate poi con

quelle fotografiche di riflessione a colori tratte dalle stesse

aree (Miller et al. 1981).

4Termografia a infrarossi, esaminando dipinti per individuare

eventuali evidenze provanti o descriventi struttura

o composizione della vernice: nessuna evidenza è stata

trovata, in accordo con la conclusione che le immagini del

corpo non sono dipinti (Accetta et al. 1980)

4Emissione ultravioletta, riflettanza e fluorescenza ultravioletta-visibile,

da cui sono stati ottenuti spettri di riflessione

visibile e caratteristiche rosso-verde-blu delle

immagini del corpo più simili alle aree leggermente bruciate

(e all’area di cellulosa ossidata) rispetto ai controlli

di lini con rivestimento d’ossido di ferro (Pellicori 1980;

Gilbert et al. 1980)

4 Assorbimetria a raggi X (radiografia), realizzando film

d’alta qualità che hanno chiaramente evidenziato struttura

e variazioni di densità del tessuto, margini della

macchia d’acqua e cuciture del pannello di riparazione. I

risultati hanno confermato l’adeguatezza di tale tecnica

per distinguere i fili nel tessuto di lino: il diametro dei

singoli filetti è stato stimato nell’ordine di 0,15 mm rispetto

ad un intervallo da 0,1 a 0,45 mm per il tessuto di

sostegno, e sono state rilevate inclusioni ad alta densità

sparse per tutta la Sindone (Mottern et al. 1980).

4Spettrofotometria, riflettometria spettrale fotoelettrica

e fluorimetria, effettuando analisi di diverse aree dell’immagine

corporea (ad es., naso, guancia, polpaccio e collo)

con misurazioni di riflessione su punti di sangue selezionati:

i risultati hanno fornito i colori reali delle varie

aree della Sindone (Pellicori 2000).

Fig. 2 - Campione riproduttivo del tessuto sindonico.


Fig. 3 - Campioni

di tessuto e

attrezzatura

impiegati

dall'autore per i

primi esperimenti

di radiografia

neutronica.

Analisi dell’immagine mediante elaborazione elettronica

con tecniche eidomatiche

Tale analisi ha consentito di dimostrare un rapporto costante

tra l’intensità luminosa dell’impronta e il rilievo del corpo

posto nel lenzuolo, consentendo di restituire la figura

tridimensionale del corpo stesso (Jackson et al. 1977; Tamburelli

1978; Balossino 2000). Contestata e assai dubbia la

presenza di segni grafici e tracce di oggetti (monete, fiori).

Analisi chimiche

Indagini chimiche e prove microchimiche sono state effettuate

su materiali rimossi tramite varie tecniche di campionamento

(principalmente, mediante nastro adesivo) per rilevare

la presenza di proteine, confrontandosi con controlli

di campioni chimici preparati in laboratorio, lini moderni,

antichi, riscaldati, rivestiti con proteine, ecc. Il cromoforo

che rappresenta il colore della fibra dell’immagine corporea

è risultato una miscela di strutture carboniliche coniugate

generate all’interno dello stesso polimero di cellulosa. Le

indagini chimiche sono in pieno accordo con gli studi d’immagine,

concludendo che le immagini del corpo non sono

composte da macchie di pigmento applicate o coloranti e

sono state prodotte con un processo diverso da quello dei

segni di sangue (Heller et al. 1981; Jumper et al. 1984).

Analisi spettroscopiche

Tali analisi hanno incluso:

4Radiografia a raggi X, con studio delle macchie d’acqua,

delle zone bruciate e dei dettagli della tessitura, e visualizzazione

precisa dei margini delle macchie stesse

4Fluorescenza a raggi X, effettuando stime di variazioni

elementali tra aree selezionate del tessuto (Morris et al.

1980). Quali risultati, sono state riscontrate: alte concentrazioni

di Calcio, con contenuto distribuito più o meno

uniformemente su tutto il tessuto; distribuzione uniforme

di Ferro su tutto il tessuto, con alcune eccezioni, supportando

la conclusione chimica che il tessuto deriva dalla

produzione di biancheria di lino. Non esistono prove per

minerali di traccia associati a forme mineralogiche di ossidi

di ferro (come Cobalto o Nichel), e nessuna prova di

pigmento applicato (Jenkins 2000).

4Diffrazione dei raggi X, per identificare i composti (fasi) e

il grado di scorrimento: tale analisi ha mostrato la presenza

sul tessuto di piccole quantità di materiale pigmentale

cristallino, quale l’ematite (Jenkins 2000).

4Spettrometria a raggi X a dispersione d’energia, per identificare

in modo comparabile gli elementi presenti nei

campioni esaminati. L’ossido di ferro testato è risultato

“puro”, in contrasto con l’ipotesi che alcun artista possa

aver applicato ossido di ferro in zone del tessuto per creare

macchie di sangue.

4Riflessione a infrarossi, da cui è stata mostrata chiara

prova di uno stato d’ossidazione in aumento in fase di

passaggio dal tessuto di fondo all’immagine corporea per

creare le aree bruciate. Gli assorbimenti amidici tipici associati

a proteine sono stati evidenziati negli spettri del

segnale del sangue ma non in quelli delle immagini del

corpo (Accetta et al. 1980).

4Micro-spettrofotometria ad alta risoluzione e spettroscopia

a infrarossi a trasformazione di Fourier (FTIR), esaminando

fibre e particelle estratte dai campioni di nastro

adesivo prelevati dallo STURP. Ogni tipo di fibra ha mostrato

un modello distintivo d’assorbimento, con indicazione

di tre diverse possibili classificazioni chimiche di base, tra

cui l’ossidazione progressiva. Monitorando i cambiamenti

nell’intensità carbonilica degli spettri a infrarossi, è stata

possibile una classificazione dell’ossidazione; ciò supporta

un processo d’ossidazione per la formazione delle

immagini, spiegando il trasferimento d’acqua di prodotti

d’ossidazione. Tali risultati hanno confermato e ampliato

quelli ottenuti dalla riflessione a infrarossi (Deblase 2000;

Adler 1996).

4Colorimetria, misurando i fattori di riflessione spettrale

di un certo numero di punti della Sindone attraverso uno

spettrofotometro portatile, ottenendo una mappa a colori

completa della Sindone, con facile rilevazione di qualsiasi

deriva di colore. La Sindone è apparsa quasi monocromatica

e le coordinate di cromaticità sono state collocate in

una regione molto piccola del piano (x, y) (Soardo 2000).

4Microscopia ottica ed elettronica a scansione, valutando i

modelli tipici di composizione elementale dei vari tipi di

fibre presenti (Adler et al. 2002).

Datazione radiometrica mediante Carbonio-14

Effettuata nel 1988 in tre diversi laboratori (in Arizona, a

Cambridge e a Zurigo) su un unico campione suddiviso in più

parti, lo datò tra l’anno 1260 e il 1390 (Damon et al. 1989),

ma sussistono svariate obiezioni scientifiche - ad es., (Riani

et al. 2013; Fanti et al. 2010a; Di Lazzaro 2017). Non si prestò

alcuna attenzione:

4al fatto che la Sindone aveva attraversato l’incendio della

chiesa di Chambéry nel 1532, nonché una serie d’altri

eventi suscettibili d’influenzarne il contenuto di radiocarbonio

per “carbossilazione” o per scambio d’isotopi,

in modo ancora non compreso o ripetuto in condizioni di

laboratorio

4alle possibili contaminazioni per muffe, funghi, materiali

organici quali residui batterici o insetti e particelle fini

bloccati nella struttura di cellulosa (Ivanov 2000) e alla

possibilità di un frazionamento isotopico anomalo, che

può essere responsabile della modifica dell’età (Saillard

2000)

4 al gradiente termico osservabile, con possibili variazioni

significative attraverso tutto il tessuto.

Le stime iniziali delle costanti cinetiche per la perdita di

vanillina dalla lignina nei filati d’ordito e di trama prelevati

dal centro del campione prima della sua consegna ai laboratori

per la datazione radiometrica indicano un’età molto più

avanzata del tessuto rispetto a quella indicata dalle analisi

di radiocarbonio. L’analisi mediante pirolisi-spettrometria

di massa dall’area del campione, insieme ad osservazioni

microscopiche e microchimiche, ha dimostrato addirittura

che il campione usato per l’esame di radiocarbonio non

ha fatto parte del tessuto originale della Sindone (Rogers

2005).

Il verosimile “ringiovanimento” radiocarbonico del tessuto

sindonico, inoltre, è spiegabile anche dalle sue vicissitudini

8 ArcheomaticA N°4 dicembre 2017


Tecnologie per i Beni Culturali 9

e a possibili inquinamenti di varia natura.

Infine, stabilire quantità e dimensioni adeguate dei campioni

e soprattutto garantirne la rappresentatività dell’oggetto

studiato, per ottenere risultati credibili, sono principi vitali

allorché si debba considerare l’analisi di un oggetto unico

come la Sindone di Torino: tali principi scientifici, nel caso

dell’investigazione effettuata mediante Carbonio-14, non

sono stati seguiti.

Analisi forense

Tali attività hanno incluso lo studio delle caratteristiche

strutturali della fibra di lino in generale e sul possibile ruolo

della lignina nella formazione delle immagini (Cardamone

2000), nonché l’analisi tecnica del tessuto sindonico e della

sua riproduzione con caratteristiche simili; tra i campioni

investigati, è compresa una parte della striscia tagliata il 21

aprile 1988 per la datazione radiometrica (Vercelli 2000).

Sono stati effettuati, inoltre, esperimenti d’irraggiamento

laser a raggi ultravioletti e ultravioletti a vuoto, cercando

una colorazione analoga a quella dell’immagine sindonica.

Quali risultati, è stata ottenuta una colorazione molto superficiale,

tipo quella della Sindone, di filati di lino in una

gamma limitata di parametri d’irraggiamento, così come

diversi processi fisici e fotochimici che rappresentano sia

la colorazione stessa, sia quella latente, processi eventualmente

coinvolti nella creazione dell’immagine sindonica (Di

Lazzaro et al. 2011). I risultati sono coerenti con quelli di

analisi chimiche, microscopiche, spettroscopiche (inclusa

l’evidenza di livelli elevati di bilirubina indicativi di trauma)

e mediante computer: le immagini del sangue penetrano

nella tessitura, mostrando la cementazione delle fibre l’una

all’altra e il flusso capillare sotto i fili d’attraversamento

del tessuto.

Discussioni scientifiche su aspetti fisici, chimici, biologici,

forensi e storici della Sindone di Torino, confrontandola con

le possibili copie, hanno evidenziato che:

4la potenza radiante totale d’ultravioletto a vuoto (sotto

i 200 nm) necessaria per colorare una superficie di lino

corrispondente a un corpo umano rende impraticabile la

riproduzione dell’intera immagine TS utilizzando un singolo

laser, in quanto tale potenza non può essere erogata

da alcuna delle sorgenti finora realizzate (Di Lazzaro et

al. 2010)

4l’immagine sindonica non è stata certamente prodotta

con mezzi che erano disponibili a un forgiatore medioevale,

in quanto non in grado di produrre un’immagine con

le caratteristiche più critiche di quella sindonica (Heimburger

2010).

È stato definito, infine, un elenco d’evidenze del tessuto

sindonico su cui basare ulteriori discussioni sull’ipotesi di

formazione dell’immagine corporea (Fanti et al. 2010b).

Altre analisi

Tali attività hanno incluso:

4Analisi chimiche per via umida (compresa l’analisi enzimatica

e immunochimica), esaminando materiali rimossi

dalla superficie della Sindone: in particolare, è stato evidenziato

che il margine d’acqua presente non risulta opera

artistica mediante uso d’ossido di ferro, poiché trattasi

di cristalli d’ematite pura, non impiegati dagli artisti per

dipingere “margini d’acqua”.

4Immunofluorescenza, da cui è stata rilevata la presenza

di aloe e mirra sui fili prelevati dalla Sindone subito dopo

l’esposizione del 1978 (Rodante 2000).

PROSPETTIVE FUTURE

Nuove analisi proposte dallo STURP e altri

4Saggio biologico per la micro-flora e la micro-fauna

4Ricerche spettroscopiche con strumenti portatili a risoluzione

maggiore e rapporti di segnale e rumore migliorati:

la riflessione spettrale e le misurazioni della fluorescenza,

rispetto a quelle già impiegate, possono essere estese

a lunghezze d’onda più brevi, ove le specie organiche e

inorganiche hanno un assorbimento elevato e presumibilmente

distinto

4Fluorescenza a fibre ottiche

4Emissione ultravioletta visibile in punti designati

4Analisi spettrofotometrica all’infrarosso

4Tecniche avanzate d’imaging utilizzando appositi filtri e

incluso l’imaging spettrale

4Misura del pH della superficie

4Risonanza Magnetica Nucleare ad alta risoluzione, per

distinguere le diverse specie chimiche presenti fornendo

anche informazioni strutturali sulle prossimità spaziali di

diversi nuclei risonanti

4Tecnica di sovrapposizione dell’immagine polarizzata,

utile nella valutazione e nella conferma nel caso di oggetti

molto simili alle immagini del tessuto sindonico, quali

le monete sugli occhi e alcune delle immagini floreali

4Nuova datazione radiometrica mediante Carbonio-14,

esaminando pochi grammi del panno prelevati da tre o

più posizioni (Meacham 2000).

Analisi mediante tecniche neutroniche

Le tecniche neutroniche contribuiscono alla soluzione d’importanti

quesiti e problematiche correlati alle limitazioni

metodologiche della caratterizzazione tradizionale: il basso

assorbimento dei neutroni rappresenta una delle caratteristiche

essenziali, e i dati ottenuti presentano un alto grado

d’affidabilità, poiché mediati su un volume di materiale

maggiore rispetto ad altre tecniche d’indagine (Rogante

2008; Rogante 1999).

Nello studio recentemente realizzato (Rogante et al. 2016a;

Rogante et al. 2016b), sono discusse le possibili indagini

e analisi della Sindone di Torino mediante tali tecniche,

volte a valutare e determinare - in modo non distruttivo

e complementare ai metodi finora impiegati o considerati

per future campagne d’esame - alcuni parametri utili a

perfezionare le attuali conoscenze e il database sulle caratteristiche

e le proprietà del tessuto sindonico. Le tecniche

considerate, in particolare, sono la diffusione neutronica a

piccoli angoli (DNPA) (Rogante 2008a) e la diffrazione dei

neutroni (Rogante 2008b).

I risultati preliminari delle investigazioni già effettuate su

fibre di lino nuove e antiche - datate dall’antico regno d’Egitto

all’epoca Tolemaica - illustrano alcune indicazioni che

potrebbero essere acquisite in caso d’analisi della Sindone

di Torino. Le caratteristiche nanostrutturali sono apparse

assai differenti: il lino antico, diversamente da quello moderno,

risulta composto da fibre che ne evidenziano il lento

degrado causato dalla formazione di difetti. La struttura dei

tessuti di lino a livello di nano-scala rivelata dalla DNPA, in

particolare, può essere ben distinta:

4 i tessuti di lino moderni, dai filamenti molto sottili (pochi

nanometri di diametro), ramificati e intrecciati (struttura

a rete), hanno dimostrato una natura piuttosto porosa in

massa

4 i tessuti di lino antichi, in cui la degradazione d’invecchiamento

per difetti a livello molecolare conduce al restringimento

dei pori, conseguendo così una struttura più

densa, hanno dimostrato unità strutturali ben definite,


ossia fibre dense con bordi marcati; la superficie di queste

fibre ha una dimensione frattale che si presenta con

l’aumento dell’età del materiale.

La Figura 1 rappresenta uno schema di possibile evoluzione

delle caratteristiche strutturali dei tessuti di lino rispetto

alla loro età.

Tale modificazione da una densità minore propria del materiale

nuovo ad una nanostruttura meno porosa riferibile

ai lini antichi può essere studiata e utilizzata come misura

del processo d’invecchiamento, fornendo approfondimenti

utili, in tal modo, anche alle indagini sulla datazione.

Una prossima analisi che ho programmato d’effettuare mediante

DNPA riguarda campioni di tessuti di lino di varie epoche

immersi in acqua pesante (D 2

O). I risultati stimati sono:

4informazioni aggiuntive sulla struttura, mediante sostituzione

isotopica nel solvente, onde rivelare nuove caratteristiche

delle fibre e mostrare meglio la presenza di

regioni con bassa e alta densità di materiale

4individuazione dei sistemi di nanopori non visibili in H 2 O

e possibile evidenziazione della tecnologia di produzione

impressa nella nano e mesostruttura del materiale antico,

che può essere paragonata a quella moderna

4informazioni sulla geometria dei pori di dimensioni molecolari

e loro distribuzioni dimensionali, individuate e

analizzate in funzione dell’età

4rilevamento della presenza di pori aperti e chiusi.

Tra i campioni moderni in lino, è stato considerato anche

quello di riproduzione del tessuto sindonico (vedasi la Figura

2) , avente le seguenti caratteristiche (Vercelli 2010):

4Peso: 225 grammi/m 2

4Armatura: saia da 4 con effetto a “spina di pesce” composta

da 40 fili in spina destrorsa e 40 in sinistrorsa, ciascuna

in 11 mm circa

4Ordito: 36 fili/cm

4Trama: 24 fili/cm.

Una prossima attività che ho programmato d’effettuare, infine,

riguarda l’investigazione di campioni di tessuti di lino

di varie epoche mediante tecniche radiografiche neutroniche

(Rogante 2008c), e in particolare:

4l’investigazione dei processi d’idratazione e deidratazione

e lo studio della permeabilità di acqua e altri liquidi

nei campioni considerati

4l’acquisizione di nuove informazioni sulle caratteristiche

morfologiche dei tessuti esaminati e per meglio comprendere

lo stesso fenomeno della permeabilità, delineando

anche la cinetica dell’essiccazione.

Studi di bagnatura di materiali porosi rivelano, in genere,

proprietà quali dimensione effettiva dei pori e bagnabilità

dal liquido utilizzato. I tessuti non possono essere protetti

dall’evaporazione mediante rivestimento, senza cambiamenti

sostanziali delle loro proprietà; a ragione dei loro

piccoli spessori, tali sistemi possono considerarsi quasi-bidimensionali

e l’evaporazione del liquido di bagnatura non

può essere ignorata.

Studi sulla migrazione liquida idrogenata all’interno del

tessuto di supporto di quello sindonico potrebbero essere

utili in considerazione delle forme delle macchie nel tessuto

sindonico originale. Le prime indagini sono state già compiute

a livello di fattibilità mediante radiografia neutronica

statica e dinamica sull’imbibizione spontanea di singole

strisce di vari tessuti di dimensioni 20×130 mm disposti su

telaio verticale in plexiglas, col lato piatto parallelo allo

schermo del rilevatore. Il telaio è stato collocato in un contenitore

d’alluminio, dal fondo riempibile con acqua onde

bagnare l’estremità inferiore di ciascun campione. Il sistema

è stato mantenuto a temperatura stabilizzata di 30° C.

Il video radiografico durante il processo è stato registrato

on-line. In Figura 3 sono rappresentati il telaio con due campioni

e il dispositivo impiegato.

I video riprodotti alle pagine web https://youtu.be/HQP1L-

L3HxE e https://youtu.be/Ci57vyWAttY rappresentano la

radiografia neutronica dinamica del processo d’imbibizione

o assorbimento da parte dei due diversi tessuti di cui alla

Figura 3 dell’acqua inviata al fondo del recipiente, rispettivamente

in versione originale e in seguito ad opportuna

elaborazione onde meglio evidenziare le parti bagnate. Anche

se il Telo sindonico è attualmente tenuto in condizioni

d’umidità e temperatura controllate, l’attività considerata

potrebbe fornire un contributo allo studio in generale delle

problematiche inerenti la conservazione e la preservazione:

per meglio comprendere quanto verificatosi durante i

periodi di conservazione passati (ad es., nello studio della

cinetica delle gore d’acqua visibili sul Telo), e per valutare

la possibile incidenza d’eventuali circostanze impreviste in

particolare legate all’umidità (Rogante 2017).

CONCLUSIONI

Dagli inizi del secolo scorso, in qualche modo, la questione

dell’autenticità della Sindone è quasi diventata una forma

di ossessione, e si è rischiato di perdere il senso reale e il

significato della Sindone e di quell’immagine, soffocandoli

sotto il problema dell’autenticità: quindi, uscendo completamente

fuori dal giusto approccio scientifico e dal sano

rapporto tra scienza e fede, oggetto della Pastorale nei confronti

della Sindone che a partire dal 1996 ha portato all’allestimento

delle varie ostensioni che ci sono state in questi

anni. Qualunque siano i giudizi da parte della scienza, e al

di là dell’epoca cui possa risalire, la Sindone è sicuramente

un importante punto d’incontro: essa è l’immagine della

sofferenza e del supplizio, e rappresenta un grande motivo

di riflessione.

RINGRAZIAMENTI

L’autore ringrazia il Prof. Gian Maria Zaccone, Direttore del

Centro Internazionale di Sindonologia, e il Prof. Paolo Di

Lazzaro per utili discussioni.

Abstract

In this article, after a historiographical introduction, a state of the art concerning

the analysis of the Turin Shroud is represented, with an exposition of the main

results obtained in recent decades by scientific research on the Shroud and its

image.

The studies and experiments conducted by the author are therefore briefly described,

employing neutron techniques for the analysis of new and old linen fibers

and considering these techniques for a potential investigation of the Shroud. The

activity is aimed at providing useful and suitable information to be included in

the complex mosaic of data to understand the mystery of the Shroud.

Parole chiave

Sindone di Torino; Tecniche neutroniche; Nanoscala

Autore

Massimo Rogante

main@roganteengineering.it

Studio d'Ingegneria Rogante

www.roganteengineering.it

10 ArcheomaticA N°4 dicembre 2017


Tecnologie per i Beni Culturali 11

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GUEST PAPER

The city hall of Camposanto

and the conservation of its

decorative concrete finishing

by Alessandra Alvisi,

Gian Carlo Grillini

From the direct

observation and the

instrumental analysis to

the restoration project

of the monument: the

design path through the

knowledge of an interesting

example of XX century

architecture, towards the

elaboration and realization

of conservation works

Fig. 1 - The main front of Camposanto city hall before the restoration works (photo Boschetti 2010).

The shared guidelines in conservation consider the survey

as a pre-diagnosis phase and an important tool for

the knowledge of historical building material consistency

and state of conservation. Next to the interpretation

of historical documents, the direct observation of the monument

plays an important role: entering the building, touching

its materials, examining its architectural forms, decorations

and colours consistently and from different points

of view, constitute the best way to actually “understand”

the monument and its values. A conscious survey keeps

track of the building geometry and dimensions, materials

and construction techniques, and highlights its structural

and superficial conservation problems. When necessary, the

knowledge of the monument can be deepened through instrumental

investigations, to be assessed on a case by case

basis in relation to the specific context, the issues arisen

and the objectives defined.

Direct observation and interpretation integrated with

analysis, investigations and historical research lead to a

comprehensive overview of the building and a complete

diagnosis of its issues. These elements altogether constitute

the foundation on which the conservation and restoration

project will be developed.

THE XX CENTURY CAMPOSANTO CITY

HALL AND ITS DECORATIVE CONCRETE FINISHING

The contribution aims at illustrating the role of direct

observation and instrumental analysis in the conservation

and restoration project of Camposanto city hall, a XX century

monument hit by seismic events during the 2012 Emilia’s

earthquake 1 (Fig. 1).

Located in the flat countryside of Modena province, the

town of Camposanto is characterized by small dimensions

(a little more than 3000 inhabitants) and an urban asset organized

in accordance with a regular grid. The building is

situated in the southern part of the city, bounded by the

irregular course of river Panaro, 200 mt away (Fig. 2). The

front of the city hall is facing east, parallel to via Baracca,

but rearmost. The access from the street goes through a

green zone and an area paved with porphyry, a double filter

that permits an outdistanced overview of the city hall.

The building is organized on three main levels with simple

and symmetrical floor plan and a partially accessible basement.

The front, symmetrical too, is horizontally subdivided

by jutting frames. The set of architectural features of the

facades reminds to the first decades of last century with

regular lines, horizontal rhythm of the parts and sober decorations

like string courses, frames and diversified surface

12 ArcheomaticA N°4 dicembre 2017


Tecnologie per i Beni Culturali 13

finishes. One of the main typological characteristics is the

finishing simulating stone, carried out with specific superficial

treatments. The lower section of the facades is finished

simulating travertine bugnato and is bounded above by a

moulding that runs along the whole building perimeter. The

upper part is characterized by plastered walls and architectural

elements coated with decorative concrete.

Analysing the detailed drawings of the monument original

design, dated 1931 (Fig. 3), and studying pictures of the

following decades, it was possible to compare the building

with the situation at the time of its construction, started in

1933. By this time neither structural nor decorative changes

had been produced. Since 1934 (year of its completion) to

date, the building has always been used as municipal hall.

The single and continuous destination of use during this

time is probably the reason of its conservation and absence

of significant alterations.

Fig. 2 - City hall localisation in the small town of Camposanto (Google Maps).

ANALYSIS OF THE MATERIAL CONSISTENCY

AND STUDY OF THE DECORATION

The city hall is composed by masonry bearing walls: full

bricks placed with lime and concrete mortar. The slabs are

made of iron girders with small depressed vaults (full bricks

in foglio) in the basement and girders with filler tiles in the

upper floors; the roof consists of iron beams alternated with

wooden joists, terracotta tiles, concrete screed and Marseille

tiles. Analysing plasters and mortars through a direct

and close observation, they seem to contain a significant

amount of cement. The architectural and decorative elements

are made with a cement grout too and are finished

in order to simulate natural stone, the so-called decorative

concrete (Fig.4).

At the time the city hall was built, stone effect decorations

were commonly used. The practice of simulating nobler materials

is documented in various historical periods; an example

is the simulation of natural stone in the upper parts of

the facades carried out by adding pigments or aggregates

to the plaster preparation. Just before the concrete casting,

salt crystals were added to the shuttering to reach

the pitted effect of travertine. During the hardening, the

salt melted creating an alveolisation typical of natural stone

with vacuolar structure. This procedure came of age at

the beginning of XX century in Rome where travertine was

and is still commonly used in construction. However this

technique is characterized by conservation issues related to

weathering, as Paolo Marconi pointed out in relation to the

easy perishability of finishing with travertine effect of Palazzo

di Giustizia or “Palazzaccio” in Rome (Marconi 1988).

Usually cement binder turned out to be strong and lasting

even in an aggressive environment like the city, characterized

by acid rain and pollution. The features that improve

these qualities are linked with the accuracy in casting the

concrete for decorations, the particle size distribution and

the restrained fluidity of the grout (Torraca & Giola 1999).

The surface treatments, carried out also for the adjustment

of mould-release possible flaws, could be made on both the

fresh concrete and the dry one, obtained polishing with pumice

stone or siliceous sandstone. In the city hall of Camposanto

the alveolisation was probably carried out treating

the surface with wire brushes, possibly wet with iron oxide

or earthenware powder (Cerroti 2008). Also the pitted effect

typical of travertine was probably obtained during the

finishing rather than the casting. The master of stone simulation

Giuliano Chiesi confirmed the practice of using salt

dusted with iron oxides to obtain travertine alveolisation.

Melting salt crystals, the following superficial wetting created

very convincing vacuoles and colour dripping (Cavallini

& Chimenti 2000) (Fig. 5). Finally the simulation of travertine

bugnato was made with wooden plank that engraved horizontal

and vertical lines on the concrete surface (Fig. 6).

A more complex process has probably interested some architectural

elements like the main front columns, characterised

by two-toned striping. The marbling effect was reached

preparing two grouts with the tone of the colours desired,

spreading them in overlaid layers, cutting them into

slices and putting the strips obtained one near the other on

the inner core made of brick masonry (Cavallini & Chimenti

2000) (Fig. 7).

Fig. 3 - City hall construction project drawings (1931).


Fig. 5 -

Decorative

concrete

finishing

detail (photo

Alvisi

2014).

Fig. 4 - Columns, frames and other architectural elements finished with

decorative concrete simulating travertine (photo Alvisi 2014).

PARTICLE SIZE AND MINERALOGICAL

PETROGRAPHICAL ANALYSIS

In order to guide the conservation works from the perspective

of physical and chemical compatibility, particle size

and mineralogical-petrographical analysis were carried out

to know the characteristics of architectural elements made

with decorative concrete 2 . Three plaster/mortar samples

were collected from the shielded areas of external surfaces

that had not undergone previous interventions; so the

data acquired could as much as possible be trustworthy and

give information about eventual superficial treatments not

visible anymore in the macro-areas subject to weathering.

The following analysis had been carried out on the samples:

Fig. 6 - Executive technique to build embossed elements

on site. Above: realization of bozzato horizontal outlines.

Below: creation of single ashlars through the mould vertical

sliding (drawings Cavallini & Chimenti 2000).

4stereoscopic microscope examination for qualitative

analysis of the aggregate and the binder to identify additives

and cementing level;

4acid attack micro-chemical analysis to describe the binder

qualitatively;

4mineralogical analysis through X-ray diffraction (XRD) on

fragments of the sample “as it is” crunched in an agate

mortar;

4aggregate isolation through deionised water and ultrasounds

disaggregation for a particle size and mineralogical

analysis with stereoscopic microscope and following

sieving;

4particle size analysis through sieving disaggregated sample

with the appropriate number of sieves placed on a

mechanical vibrating device;

4thin section mineralogical-petrographical analysis with

polarizing microscope to study compositional, structural

and textural features of the mortars.

These investigations let a scientific characterisation of the

preparation mortars and the superficial finishing and provided

information on the techniques used to carry out architectural

elements and mouldings. The decorative concrete

analysis (Fig. 8) highlighted two layers of different materials:

the inner one, grayish and the external one, off-white.

The first is a mortar made with lime and a plentiful amount

of cement. The aggregate is composed by fluvial sand with

conglomerate or sandstone particle size and granules rounding;

the mineral composition presents quartz, feldspar,

carbonate with metamorphic fragments of mica-schist,

gneiss, ophiolite, and sedimentary fragments of pelite and

marl.

The off-white external layer is composed by a hydraulic

lime grout with sharp edged and average-thin particle sized

carbonate aggregate. The fragments are obtained by the

milling of sedimentary limestone rocks (artificial chippings);

14 ArcheomaticA N°4 dicembre 2017


Tecnologie per i Beni Culturali 15

Fig. 7 - Preparation of decorative concrete simulating

marbles with streaks: layers stacking made with two

different grouts, slices cutting, placement of the strips

obtained on a greasy surface and dough compression

(drawings Cavallini & Chimenti 2000).

these consist of micro-crystalline and micritic

limestone (like Pietra d’Istria) and biomicritic

sandstone with Jurassic fossilized microfauna

(as Biancone and Bianco di Verona).

The information obtained from the laboratory

analysis had been useful to guide, from the

perspective of physical and chemical compatibility,

the preparation of the restoration

mortars for the lacunae integration.

ASSESSMENT OF THE STATE OF CONSERVATION

The visual comparison of different periods photographs

confirmed that the municipal hall had not been subject to

significant changes 3 . However, the architectural and decorative

elements of the facades had been affected by a

pauperisation due to the gradual degradation of material

and finishing, primarily for the exposition to weathering

that caused a chromatic alteration. The close observation

of architectural surfaces, that kept UNI 11182 4 dated 2006

as its points of reference, highlighted some conservation

issues 5 . Two different kind of degradation forms had been

identified: the first has inherent causes, connected with the

characteristics of the cement component in the grout; the

second has external causes, attributable to the weathering

action, especially rain, freezing/thaw, wind and pollution.

The latter kind appeared on the facades with difference

intensity according to the surfaces orientation and location,

protected or exposed to the direct action of weathering.

The degradation forms had been classified depending on the

effects produced; the evaluation was based on visual and

sound inspections, with the aid of optical instruments and

percussion on alleged swellings.

Providing a synthesis of what was detected, the degradation

forms identified can be gathered in three typologies (Fig. 9):

4material deposit: incoherent, cohesive, biological (moss

and lichens), scaling and inappropriate anthropic addition;

4material removal: finishing pulverisation, run-off, erosion,

lacunae development and lack of whole architectural

or decorative elements;

4irreversible shape alteration: superficial and deep cracking,

break in continuity, paint layers or decorative concrete

swelling, detachment of material layers from each

other or from the wall, shelling and iron oxidation.

Fig. 8 - 1. Decorative concrete

plaster/mortar sampling

(sample n. 2); 2. sample stratigraphy:

grayish inner layer

(below) and off-white external

layer (above); 3. grayish

layer: sandy-conglomerate

aggregate separated from the

binder; 4. off-white layer:

micro-chipping aggregate

separated from the binder; 5.

grayish layer: crossed nicols

thin section (4x); 6. off-white

layer: parallel nicols thin

section (4x); 7. grayish layer:

diffractogram (C = calcite,

Q = quartz, F = feldspar, D

= dolomite, M = mica, Se =

serpentine, Cl = chlorite, A =

afwillite); 8. off-white layer:

diffractogram (C = calcite, Q

= quartz).


Fig. 9 - Summary

of the degradation

forms observed on

the city hall facades:

1. superficial deposit;

2. biological

coating; 3. scaling;

4. pulverisation; 5.

run-off; 6. superficial

cracking; 7-8.

deep cracking; 9.

swelling; 10. detachment;

11. paint

layer detachment;

12. lacuna; 13.

whole element lack;

14. iron oxidation;

15. inappropriate

anthropic addition

(photo Alvisi 2014).

ELABORATION OF THE RESTORATION PROJECT

On the basis of the interpretation of analysis outcomes,

the city hall facades had been considered subject both to

physiological degradation of materials exposed to time and

weathering and to the lack of maintenance. The goal established

consisted of treating the issues observed but also

removing to the root the causes identified, where possible.

Preceded by appropriate tests done on sampling areas for

the calibration of executive parameters, the works carried

out on the municipal hall facades are here summarised (Fig.

10).

1) preliminary operations:

4verifying elements stability and plaster adherence to the

wall through knocking on the surface; following manual

removal or attachment of the detaching parts with provisional

work, temporary sealing, prop or bandage as appropriate;

4verifying rainwater outflow efficiency and replacement of

the damaged elements in order to prevent water leak and

percolation on the surfaces;

4doors and windows protection before cleaning;

4superficial and deep cracking: grouting with a low saline

hydraulic mortar prepared on site on the basis of laboratory

tests results and coloured with the addition of organic

and chemically stable pigments; application in layers

where necessary and, after the first hardening, sponging

with deionised water and sea sponge in order to expose

the aggregate; sealing kept at the same level of the surface

to facilitate the water outflow;

4detachment and shelling: attachment of the parts in risk

of falling with stainless steel or fiberglass pins or annealed

steel strings in relation to the element size;

4iron oxidation: cleaning, application of rust restraint

agent and reconstruction of the lacking part;

Fig. 10 - Extract of the restoration project

drawings (final proposal) with identification

of the degradation forms on the facades

and indication of the corresponding

restoration work planned (codes) (project

drawing Alvisi 2014).

2) cleaning: operation carried out by respecting surfaces and

patina of time, removing only what is damaging to the building

conservation:

4incoherent deposits: dry removal with soft natural bristles

brushes and vacuums;

4coherent deposits and scaling: removal with sponge and

water;

4biological coating, moss and lichens: appropriate biocide

application limited to the attacked area and following accurate

surface washing with low-pressure deionised water;

4inappropriate anthropic addition: removal with caution to

avoid damaging the surface;

3) consolidation and integration:

16 ArcheomaticA N°4 dicembre 2017


Tecnologie per i Beni Culturali 17

4lacunae: integration with hydraulic mortar (same composition

of the mortar described for the cracking) with

aggregates characterised by particle size decreasing from

the deeper to the more superficial layers. Verifying the

new mortar-existing surface compatibility, to avoid the

cracking and detachment of the new material because of

the diversified reduction. A number of attempts on site

led to the desired superficial effect, similar to the original

one for colour and texture. The following stratigraphy

had been applied (from the inside out): hydraulic mortar

made with lime and eco-pozzolana; hydraulic mortar containing

sand and brick shards: lime and marble powder

bedding (2 parts of lime, 1 part of sand, 1 part of white

marble and 1 part of yellow marble); superficial finishing

with white marble 6 ;

4lack of whole elements: application of rust restraint

agent, first layer of mortar with a composition such as

to give structure to the element, second layer of lime

mortar and the same finishing described for lacunae. This

procedure had been carried out for the reconstruction of

original geometries with at least 3-4 cm of thickness;

CONCLUSIONS

The works on Camposanto city hall have been carried out

in spring 2016 (Fig. 11). The direct observation of the monument

and the interpretation of its values highlighted the

significant role of its decorative concrete finishing. The implementation

of instrumental analysis, accurately chosen

due to the information needed about materials and compositions,

completed the information-gathering studies,

providing the basis for the elaboration of a conscious and

coherent conservation project. Therefore this experience

shows an interesting example of XX century architecture

restoration, a topic not yet systematically studied and for

which accepted methodologies are neither widely shared

nor consistently adopted.

4) protection: superficial treatment based on siloxanes, water

resistant and colourless.

Fig. 11 - The main front of Camposanto city hall after the restoration works

(photo Alvisi 2016).

Bibliografia

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Custance-Baker A. & Macdonald S. (2015) Conserving Concrete Heritage, Experts

Meeting, Los Angeles June 9 th -11 th , 2014, Los Angeles: J. Paul Getty Trust

Abstract

The contribution intends to illustrate the design path towards the elaboration

and realization of conservation works on the facades of Camposanto city hall

(Modena province, Italy). Built in 1933, the municipal hall is characterized by

simple and regular lines, horizontal rhythm of the parts and sober decorations.

The building is enriched by a decorative concrete finishing that simulates travertine.

In the context of the interventions planned after 2012 Emilia’s earthquake,

seismic improvement, energetic efficiency and facades restoration works were

carried out. The latter needed an in-depth analysis of the material used to understand

its characteristics and forms of degradation and to propose an accurate

calibration of conservation solutions.

Note

1 Camposanto city hall was lightly damaged by the earthquake of May 20 th -

29 th , 2012. The year after, a seismic improvement and restoration project

started. Furthermore it provided energetic efficiency and architectural

barrier removing works. The intervention was carried out between 2015

and 2016. Architectural designer and works director: arch. Alessandra

Alvisi; structural designer and works director: eng. Giancarlo Boschetti;

contractor: Edil Borgonovi.

2 The analysis were carried out by the geologist dott. Gian Carlo Grillini,

after the monument survey and the sampling for laboratory tests (October

2015).

3 It is reported the recent construction of a wheelchair ramp on the main

front of the building.

4 This is the update of Raccomandazioni Normal, especially of the document

Normal 1/88 - Alterazioni macroscopiche dei materiali lapidei: lessico.

5 Here the aspects closely related to architecture and surfaces are analysed.

During the diagnosis they have been put in relation with the structural

issues so as to elaborate, in the following design phase, coherent choices.

Indeed surfaces restoration and structural consolidation are parts of the

same discipline.

6 Although called on site “marble powder”, actually it is milled limestone.

Parole chiave

Camposanto, decorative concrete, simulated travertine, direct analysis,

particle size analysis, mineralogical-petrographical analysis, conservation,

restoration

Autore

Alessandra Alvisi

alealvisi@gmail.com

Architect, historic building conservation specialist

Sapienza Università di Roma

Gian Carlo Grillini

giancarlo.grillini@unife.it

Geologist, specialist of geomaterials and cultural heritage diagnostics,

Adjunct professor at Alma Mater Studiorum-Università di Bologna, Università degli

Studi di Ferrara and Accademia di Belle Arti di Bologna


RESTAURO

La Fontana della Piazza di Castel Gandolfo

Progetto di salvaguardia e recupero del valore artistico originario della Fontana berniniana

di Atonino Tinè, Elisabetta Cicerchia, Mario Caporale

Questo articolo delinea le attività intraprese

dagli esperti del Rotary Club Roma Castelli

Romani volte a salvaguardare e recuperare

il valore artistico originario della Fontana

di Piazza Castel Gandolfo. Utilizzando le

moderne tecniche di scansione 3D una

prima fase ha visto l'analisi della fontana

per comprendere meglio le ragioni di

decadimento della pietra e per ricostruire i

profili del bordo per una successiva fase di

restauro. Saranno prese in considerazione

nuove e promettenti tecniche di restauro.

Fig. 1 – Fontana attribuita a Bernini, Piazza della libertà (Castel Gandolfo).

La fontana di Piazza della Libertà a Castel Gandolfo è

un’opera di pregevole fattura costruita molto probabilmente

assieme all’antico castello; la fontana, attribuita

al Bernini, adorna da circa quattro secoli la piazza

centrale di Castel Gandolfo che, malgrado un primo intervento

del 1929 ed il recente restauro conservativo del 1992,

mostra tutti i segni della sua età. E’ notorio che Gian Lorenzo

Bernini è il più importante sculture del Barocco, lo

scultore a cui si attribuisce la realizzazione della fontana.

Quando ci fu la sistemazione della piazza, Bernini si occupò

della fontana non tanto nel disegno della struttura formale,

ma perché si fece carico al tempo di Papa Alessandro VII

(1599 – 1667), di tutti i lavori che riguardarono Castel Gandolfo.

Bernini, in qualità di architetto della Reverenda Camera

Apostolica, progettò e diresse i lavori per la costruzione

della chiesa di San Tommaso da Villanova (1658-61), sul

lato settentrionale della piazza. In quell’occasione il Bernini

spostò la fontana portandola in una posizione più centrale

anche per migliorare la scarsa pressione delle acque provenienti

dall’acquedotto del Malaffitto che alimentava la zona

di Castel Gandolfo.

La fontana in realtà ha un disegno “dellaportiano” di matrice

cinquecentesca, cioè una grande vasca con una morfologia

mistilinea, con uno stelo centrale, una balaustra

centrale con sopra una coppa da dove fuoriesce l’acqua che

scende giù nella vasca con un effetto sicuramente piacevole.

Si ritiene che dietro la progettazione ci sia un’idea

di Carlo Maderno, poi portata a compimento subito dopo,

infatti sono stati trovati dei pagamenti per la fontana, a

favore di uno scalpellino, un certo Clemente Volpe nel 1630

per 110 scudi, quindi proprio nel periodo in cui si stava lavorando

al Palazzo Apostolico.

Ma osservando attentamente l’intera opera troviamo un

altro elemento molto interessante: nella balaustra della

fontana ci sono dei Serafini e sono presenti gli stemmi di

Benedetto XIV e del Cardinal Colonna. Questo Cardinale era

Girolamo Colonna Junior (1604-1666), il cameriere segreto

del Papa e Prefetto dei Palazzi Apostolici, quindi la persona

che seguiva i lavori di tutte le fabbriche pontificie che facevano

capo al Santo Padre. Infine tutto il complesso della

fontana fu poi restaurato intorno al 1745 sotto la direzione

dell’architetto Ferdinando Fuga.

La fontana è riportata nella forma attuale nella medaglia coniata

per il XV anno di pontificato di Papa Urbano VIII (1637-

1638) con il prospetto della piazza sullo sfondo del palazzo

pontificio e la scritta “suburbano recessu constructo”.

IL PROGETTO DEL ROTARY CLUB ROMA CASTELLI ROMANI

Il progetto del Rotary Club Roma Castelli Romani si caratterizza

per i seguenti aspetti salienti:

1. Salvaguardia e recupero del valore storico artistico originario

dell’opera di Carlo Maderno

(1623), risistemata nella posizione attuale da Gian Lorenzo

Bernini (1660) e rivisitata dall’arch. F. Fuga nel

1745: in particolare si sottolinea che l’ultimo intervento

di risistemazione della pavimentazione della piazza ha

mutilato il bene architettonico della base su cui lo stesso

si ergeva; inoltre è stata significativamente modificata

la protezione al monumento (paracarri e balaustra) che,

seppur accennata in una incisione del 1660 (Fadda), attualmente

è stata reinserita con volumi significativamente

maggiori rispetto alla situazione originaria.

18 ArcheomaticA N°4 dicembre 2017


Tecnologie per i Beni Culturali 19

2. Individuazione delle cause primarie del decadimento della

struttura lapidea e relativa mitigazione degli effetti:

il fatto che Castel Gandolfo goda di una posizione particolarmente

amena tale da divenire meta papale per sottrarsi

alla calura romana durante il periodo estivo, non

esclude che in inverno la temperatura ambientale possa

scendere a valori tali da consentire il congelamento

dell’acqua. La struttura impiantistica dell’alimentazione

idrica, come pure il percorso di scarico dell’acqua (che

alimenta in cascata altre fontane all’interno dei giardini

vaticani) hanno di fatto impedito la messa in atto di

procedure per arrestare l’alimentazione idrica e lo svuotamento

della fontana nel periodo in cui la temperatura

esterna determina il congelamento dell’acqua.

3. Eliminazione delle sovrastrutture che nel tempo si sono

aggiunte: si fa riferimento alla copertura del vaso superiore

con una sorta di “lanterna” in vetro e piombo e dei

ferri di supportazione delle brocche per l’attingimento

idrico diretto dalle cannelle della fontana.

Il progetto elaborato inoltre si caratterizza in due fasi

conseguenti l’una all’altra:

4 La Prima fase prevede i lavori per rimettere in evidenza

la base della fontana, la modifica impiantistica

all’alimentazione e allo scarico idrico e l’eliminazione

di tutte le “sovrastrutture” che nel tempo si sono

sommate. Una quota significativa dell’intervento riguarda

il restauro vero e proprio del materiale lapideo

della fontana stessa e che metterà in tutta evidenza il

degrado, anzi la distruzione, di buona parte del bordo

della fontana stessa.

4È qui che nasce quella che abbiamo definito Seconda

fase: il reintegro del materiale mancante con travertino

che, seppur ricostruito con tecniche e metodologie

digitali attuali, reintegrerà il materiale consumato

(ghiaccio e conseguenti flore insediate) nonché dai

comportamenti antropici non sempre rispettosi del

bene monumentale.

Il progetto prevede le due fasi in un “Unicum” e prevede

di sviluppare le parti mancanti solo dopo aver effettuato

la pulizia, il restauro ed il consolidamento dei

bordi esistenti: ciò consentirà di costruire le porzioni di

bordo mancanti al meglio dell’adattamento all’esistente

con il minimo di materiale per la giunzione.

LA PROPOSTA INNOVATIVA PER IL RESTAURO DEL BORDO

Il Bordo superiore della vasca principale è praticamente distrutto

per oltre 1l 60 % nella parte superiore ed esterna. È

difficile ipotizzare quale fosse il profilo originario.

Fig. 2 - Dettaglio balaustra della fontana.

ne della stessa epoca ed in particolare con quella del

Maderno (originariamente per Piazza Scossacavalli, poi

smontata e trasferita nella piazza di Sant’Andrea della

Valle), praticamente a lunetta.

IL DEGRADO DEI MATERIALI

Il travertino, per sua costituzione è un materiale poroso e

ricco di cavità ed interstizi che, se non opportunamente

stuccati e sigillati, diventano fatalmente micro serbatoi di

umidità/acqua liquida.

Finché la temperatura ambientale si mantiene sopra lo “0”

termico le sacche di acqua possono costituire un substrato

per la formazione di flora batteria, muschi e/o licheni.

Quando la temperatura scende sotto lo “0” termico queste

cavità in cui si forma ghiaccio sono sottoposte a spinte di

notevole pressione (per effetto dell’aumentato volume del

ghiaccio) che disgregano prima e frantumano dopo il materiale

stesso.

L’azione combinata del ghiaccio (soltanto alcune giornate

invernali) e dello stato umido del materiale non stuccato (e

È da considerare comunque che:

4 Appaiono evidenti i materiali non originali (verosimilmente

malte cementizie) posti in opera nei precedenti

interventi di manutenzione di cui, comunque, non si ha

traccia

4 La discontinuità con il materiale sottostante “facilita”

la lettura del degrado attuale

4 la quota in alzata che dovrebbe essere superiore di 3 - 5

mm alla quota della staffa di ancoraggio fra l’elemento

angolare e l’elemento circolare.

4 Il residuo di profilo leggibile può indicare l’entità

dell’aggetto dell’intero coronamento: il suo profilo potrebbe

essere desunto dal confronto con altre fonta-

Fig. 3 – Dettaglio dello stato di degrado del bordo.


Fig. 4 - Intemperie a cui è esposta la fontana.

quindi assorbente) ha comportato e comporterà, in assenza

di idonei provvedimenti, il rinnovarsi dello stato di degrado

attuale.

Il flusso dell’acqua nella fontana deve essere interrotto:

4 Quando la temperatura ambientale si avvicina allo “0”

termico

4 Quando il vento sui getti laterali è di intensità tale da

deviarne il percorso dall’interno della vasca al bordo

Le cause che hanno determinato la situazione di degrado

attuale:

4Il comportamento antropico: l’attingimento di acqua alla

fontana per usi domestici effettuato tramite brocche metalliche,

ha sicuramente contribuito in maniera significativa

ad abradere prima e a sgretolare dopo il materiale

lapideo che, in quanto travertino, di suo non ha un elevato

grado di durezza: anche l’inserimento dei ferri porta

brocche, se da un lato può aver ridotto i trascinamenti

delle stesse sul bordo, dall’altro, con le dilatazioni termiche

indotte dalla differenza di temperatura fra i cicli

stagionali ha contribuito a sgretolare i bordi nelle aree

contigue al relativo inserimento

4La struttura impiantistica del ciclo delle acque: ancora

oggi l’approvvigionamento idrico della fontana avviene

tramite l’acquedotto del Malaffitto gestito da un Consorzio

cui aderisce, il Comune di Castel Gandolfo: le acque

che zampillano in vasca, escono dal troppo pieno ed alimentano,

in cascata, altre due fontane poste all’interno

delle Ville Pontificie.

4Tutta la rete idraulica non è in pressione e la portata è garantita

dalla pendenza motrice dell’acquedotto. La por-

tata dei quattro ugelli è di circa 100 - 110 litri al minuto.

La regolazione della stessa è condizionata dall’equilibrio

di tutto il sistema e qualunque manovra, tesa ad aumentare

o ridurre la suddetta portata, provoca variazioni

nell’equilibrio esistente a monte e a valle.

4L’escursione meteorologica: malgrado le condizioni ambientali

siano tali da fare eleggere Castel Gandolfo a sede

amena in grado di ospitare i Papi sottraendoli all’afa romana

nel periodo estivo, l’escursione termica invernale

porta, seppur per pochi giorni in inverno, a temperature

al di sotto dello zero termico: in queste condizioni le acque

che zampillano e che, magari, gocciolano per rimbalzo

sui bordi della fontana, inevitabilmente congelano.

Questa situazione dura pochi giorni all’anno che, però,

sono sufficienti a creare una situazione distruttiva di primaria

importanza. Il congelamento dell’acqua all’interno

delle cavità porose del travertino, con il suo aumento di

volume, esercita pressioni di entità tale da provocare la

disgregazione meccanica del travertino; il successivo infiltrarsi

in tali cavità di muschi e licheni peggiora ulteriormente

la già grave situazione derivata dal congelamento.

IL RESTAURO DEL BORDO

Le ipotesi di base possono essere così identificate:

4Reintegrare le parti mancanti del bordo con materiale lapideo

compatibile con quello originario (travertino di Tivoli)

scelto in funzione della tessitura riscontrata sul monumento

dopo le operazioni di pulizia e consolidamento.

4In alternativa utilizzare stucchi e malte per ripristinare il

profilo originario distrutto (soluzione sottoposta ad invecchiamento

e a modifiche coloristiche nel tempo).

4Limitare l’intervento alla sola pulizia, consolidamento e

stuccatura essenziale.

REINTEGRO CON MATERIALE LAPIDEO

La metodologia di rilievo della situazione esistente prevede

l’impiego del rilievo 3d per effettuare una analisi preliminare

delle parti mancanti da realizzare per effettuare il

reintegro al profilo originario. La restituzione della nuvola

di punti in modello solido costituirà il modello digitale della

situazione attuale che potrà confrontarsi con l’analogo modello

“teorico” rappresentante il modello nella sua caratterizzazione

originaria.

Essendo nella fattispecie un monumento simmetrico rispetto

all’asse verticale centrale con quattro facce praticamente

identiche la ricostruzione del modello “teorico” appare

semplice in quanto agevolata dalla presenza attuale di porzioni

non degradate.

Il confronto fra i due modelli evidenzierà, per semplice

sottrazione, tutte le parti del monumento che attualmen-

Fig. 5 - Somma

delle 20 “nuvole

di punti”.

Fig. 6 - Rappresentazione spaziale della superficie rilevata con i colori

propri e “neutra.

20 ArcheomaticA N°4 dicembre 2017


Tecnologie per i Beni Culturali 21

Fig. 8 - Rilievo del bordo mancate – Superficie esterna (da modello originario)

e Superficie interna complementare alla superficie rilevata.

Fig. 7 - Nuvola punti da rilievo con Laser Scanner 3D.

te “mancano” (in termini digitali si tratta di effettuare

una sottrazione booleana). Le parti che “mancano”, che

si riferiscono pertanto all’intero monumento e non solo al

bordo, sono riconducibili a tre categorie di base

4Carenze significative per estensione e spessore (orientativamente

la dimensione minima sui tre assi superiore

ai 20 millimetri riproducibili con tecnologia Cam/Cnc

(Computer Numeric Control).

4Carenze superficiali di spessore contenuto (“gusci”) che

possono essere reintegrati da una semplice stuccatura

con materiali idonei a base inorganica da effettuarsi

manualmente sul posto

4Carenze contenute per dimensioni sui tre assi ma volumetricamente

ridotte riproducibili da personale esperto

e direttamente adattabili sul posto

La riproduzione delle parti mancanti, riferite alle carenze

significative, sarà eseguita impiegando la tecnologia CAM

(Computer Aided Manufacturing): sarà impiegata una macchina

a controllo numerico digitale in grado di muovere

l’utensile modellatore più appropriato (per dimensioni e

caratteristiche) secondo i tre assi principali e gli assi secondari

e terziari associati, che, controllata ed azionata

dal programma associato, raggiunge tutti i punti della superficie

da realizzare. Il programma in oggetto prende a

riferimento il modello cad del pezzo da ricostruire.

La riproduzione del pezzo da montare effettivamente potrà

essere eseguita solo dopo aver effettuato la pulizia ed

il consolidamento della parte esistente: dopo questa operazione

sarà possibile, tramite un nuovo rilievo 3d limitato

alle superfici interessate, avere i riferimenti certi della

superficie di contatto fra pezzo nuovo ricostruito e materiale

di base originario. In questa fase di ricostruzione il

sistema Cad/Cam terrà in debito conto lo spessore dello

strato di materiale legante che sarà frapposto fra le parti.

VALUTAZIONI DELLA SOVRINTENDENZA

In merito al progetto viene sostanzialmente confermata la

condivisione del Ministero su quanto proposto e, allo stesso

tempo, viene sottolineata l’attenzione che un intervento

di questo tipo merita per il valore artistico, simbolico e

storico che la fontana rappresenta.

In virtù di ciò viene preannunciata una stretta supervisione

a tutte le lavorazioni previste nella prima fase di intervento,

quali gli aspetti impiantistici, la rimozione degli

elementi incoerenti presenti ad oggi nella fontana, e la

prima importante fase di intervento di restauro che è la

pulitura dell’elemento architettonico.

Sarà l’esito di questa prima fase ad indicare la strada per

il vero e proprio intervento di restauro, quando sarà possi-

Fig. 9 - Risultato finale dopo reintegro (con i bordi ricostruiti) e restauro.

bile effettivamente valutare la proporzione tra le mancanze

e la parte esistente e di conseguenza optare per una conservazione

dello status quo o per una eventuale reintegrazione.

Questa seconda ipotesi poi, sarà valutata, secondo

le due proposte inviate, in base all’esito di prove di piccole

porzioni di restauro.

Bibliografia

MIBACT (1992), Le fontane del Lazio, Ed Fratelli Palombi Editori

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Focolare Editore

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storica delle ri-sorse idriche aniensi, Delta Grafica di Città di Castello

L. M. Pagnanelli (2010), Castel Gandolfo in cartolina, Tipografia Santa Lucia a

Marino per BCC Ca-stelli Romani

Abstract

This article sketches the activities undertaken by the experts of the Rotary Club

Roma Castelli Roma-ni aimed at safeguard and recuperate the original artistic

value of the Fountain of Piazza Castel gan-dolfo. Utilizing modern 3D scanning

techniques a first phase have seen the analysis of the fountain in order to better

understand the decay reasons of the stone and in order to reconstruct the border

pro-files for a subsequent phase of restauration. New promising techniques of

restauration will be consid-ered.

Parole chiave

Restauro; scanner 3D; CAM/CNC; materiali lapidei; fontana

Autore

Ing. Atonino Tinè

Antonino.Tine@gmail.com

Arch. Elisabetta Cicerchia

elta.c@alice.it

Ing. Mario Caporale

mario.caporale68@gmail.com

Rotary Club Roma Castel Gandolfo


AGORÀ

Alla ricerca dell'architettura barocca

- Come è possibile esplorare

la complessità del Barocco da diversi

punti di vista? Il Barocco è uno stile

noto per la ricchezza di dettagli

e che si presta a molteplici interpretazioni.

Ancora oggi, le logiche

progettuali di alcuni capolavori architettonici

barocchi sono ricche di

segreti tutti da scoprire.

Andrew Saunders, Professore Associato

di Architettura all’Università

della Pennsylvania, ha voluto aff

ontare questa sfi con occhi nuovi

e ha puntato sulla tecnologia più

avanzata per ottenere una rappresentazione

digitale dettagliata di

alcuni capolavori dell’architettura

barocca, partendo da alcune delle

più significative strutture religiose

presenti in Italia. Per raggiungere il

suo obiettivo, il professor Saunders

si è trasferito per sei settimane in

Italia e, armato di un Laser Scanner

CAM2 Focus X130, è andato a caccia

di architetture barocche da poter

studiare nella loro interezza sin nei

minimi dettagli.

Come spiega lo stesso professor

Saunders, “la tecnologia della scansione

laser mi ha permesso di realizzare

con successo qualcosa di mai

tentato prima: un archivio di modelli

tridimensionali completi ad altissima

risoluzione e accuratezza, che

permetteranno a ricercatori e studenti

di tutto il mondo di studiare e

interpretare le diverse topologie di

questo stile architettonico così aff e

e complesso”.

Saunders ha trascorso quattro settimane

a Roma e due settimane

in Piemonte, località scelte per la

ricchezza di esempi che testimoniano

la vivace evoluzione stilistica

dal primo e alto Barocco fi al tardo

Barocco. Il Laser Scanner CAM2 Focus

X130 fornito da CAM2 è stato il

suo fedele compagno di viaggio, instancabile,

discreto e, soprattutto,

leggero e compatto, tanto da poter

essere trasportato in un comune zainetto.

Racconta Saunders: “Non avevo mai

usato uno scanner laser prima di affrontare

questo progetto. Dopo due

settimane di formazione a cui ho partecipato

nella sede centrale di CAM2

sono partito per l’Italia e l’utilizzo

dello strumento si è rivelato così

semplice ed efficace da avermi permesso

di effettuare molte più scansioni

di quante mi fossi immaginato

prima di partire. Paradossalmente,

la difficoltà maggiore dell’intero

progetto è stata quella di ottenere

i necessari permessi per accedere

agli edifici religiosi monumentali. Al

contrario, le attività di scansione laser

degli interni delle chiese si sono

rilevate molto più rapide di quanto

mi aspettassi. Nel giro di qualche

ora sono sempre riuscito a terminare

l’acquisizione dettagliata degli ambienti

interni delle chiese, pur lavorando

da solo, e ciò mi ha permesso

di recuperare ampiamente il tempo

perduto inizialmente nell’organizzazione

delle visite.”

Grazie alla produttività e alla semplicità

di utilizzo del Laser Scanner

CAM2 Focus X130, nel corso del progetto

sono state acquisite le informazioni

complete e dettagliate su

diverse strutture religiose progettate

da Francesco Borromini, Bernardo

Vittone, Gian Lorenzo Bernini, Pietro

da Cortona, Guarino Guarini e Carlo

Rainaldi. Le misurazioni dell’intera

struttura delle chiese sono state effettuate

con risoluzione dell’ordine

dei mm, che ha permesso di ricavare

modelli accurati dei più piccoli e

complessi particolari delle articolate

forme artistiche barocche, nonché

delle imperfezioni costruttive o legate

all’invecchiamento delle strutture,

arrivando a identificare fin le

più sottili crepe presenti nei muri.

Le scansioni effetuate dal professor

Saunders sono poi state trasformate

in modelli digitali tridimensionali

completi grazie a una laboriosa attività

di post-elaborazione effettuata

con tecniche di cloud computing in

collaborazione con Autodesk.

I modelli digitali così ottenuti sono

già stati utilizzati per la riproduzione

di modelli fisici con tecniche

di manifattura additiva, che hanno

costituito una delle principali attrazioni

di una mostra organizzata

a Filadelfi dedicata all’architettura

barocca. Inoltre, costituiscono un

prezioso patrimonio informativo per

le attività didattiche dell’Università

della Pennsylvania e verranno messe

a disposizione della comunità mondiale

di ricercatori interessati ad

approfondire le tematiche legate

all’architettura barocca.

Quattro buoni motivi per scegliere il

Laser Scanner CAM2 Focus X130

1 Semplicissimo da usare anche da

parte di chi non ha precedenti esperienza

con la scansione laser;

2 Leggero e compatto, si trasporta

comodamente in uno zainetto;

3 Elevatissima risoluzione che consente

di effettuare rilievi dettagliatissimi

anche di strutture di grandi

dimensioni come le chiese;

4 Emettitore laser non pericoloso e

utilizzabile in piena sicurezza anche

all’interno di spazi pubblici.

www.faro.com

22 22 ArcheomaticA N°4 dicembre 2017


Tecnologie per i Beni Culturali

23

Scansione 3D e restauro virtuale

dei manufatti in legno del sito

di Poggetti Vecchi -

La ricerca si è occupata della

scansione tridimensionale e della

ricostruzione di diversi frammenti

che facevano parte di manufatti

in legno di circa 171 mila anni

fa, rinvenuti nel sito archeologico

di Poggetti Vecchi, all’interno

di un area di acque termali, in

provincia di Grosseto.

Il gruppo di lavoro che ha svolto

l’indagine, guidato da Biancamaria

Aranguren della Soprintendenza

di Siena e Grosseto,

comprende ricercatori del CNR,

dell’Università di Trento, dell’Istituto

Italiano di Preistoria e

Protostoria e del PIN, un centro

di ricerca di Prato specializzato

nelle applicazioni informatiche

all’archeologia, che ha effettuato

le scansioni 3D e le successive

ricostruzioni.

I manufatti, a causa della conformazione

del sito archeologico,

erano completamente immersi

nell’acqua. La rappresentazione

tridimensionale degli oggetti in

legno è stata ottenuta impiegando

lo scanner a triangolazione

NextEngine Desktop 3D scanner.

A causa della particolare condizione

dei frammenti in legno,

completamente bagnati ed estremamente

fragili, è stata eseguita

una parziale asciugatura delle superfici

prima di ogni sessione di

scansione. Sono stati scansionati

36 frammenti appartenenti a 9

manufatti in legno.

A seguito delle scansioni, in collaborazione

con gli archeologi e

i restauratori sono stati riposizionati

virtualmente i frammenti

in modo da ottenere una prima

ricostruzione degli utensili in

legno, operazione non possibile

direttamente per l’estrema fragilità

dei reperti.

La presenza di alcune aree bruciate

nei manufatti rappresenta

la prima testimonianza che i

Neanderthal lavoravano il legno

con il fuoco. Pertanto gli oggetti

rappresentano una preziosa documentazione

storica delle tecniche

di lavorazione del legno dei

Neanderthal.

I modelli 3D generati sono un

potente strumento per preservare

la geometria e il volume dei

manufatti. Infatti, proprio per le

caratteristiche specifiche del legno

bagnato, la forma originaria

dei singoli frammenti e, di conseguenza,

l’esatta ricostruzione

dei manufatti possono essere per

sempre compromesse anche con

un attento restauro.

I risultati della ricerca, comprendenti

anche numerose analisi

scientifiche, sono stati pubblicati

su Proceedings of the National

Academy of Sciences.

www.vast-lab.org

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Phone +39.0386.62628

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RESTAURO

Analisi acustica della cattedrale di Carinola

di Gino Iannace, Francesco Miraglia

Scopo del presente contributo è lo studio delle caratteristiche

acustiche della cattedrale di Carinola, al fine di renderla fruibile

sia per il culto sia per conferenze e spettacoli musicali.

Le misurazioni per analizzare i parametri acustici sono state

eseguite in situ con una sorgente sonora sferica

omnidirezionale sull'altare e microfoni posizionati nell'area in

cui siede il pubblico. Inoltre, utilizzando un modello geometrico

tridimensionale, elaborato con un software dedicato di acustica

architettonica, è stato simulato il campo sonoro all'interno della

chiesa, per renderla maggiormente fruibile. Questa procedura ha

Fig. 1 - Le due tavole vibranti presso il

Centro Ricerche ENEA Casaccia.

permesso di valutare le caratteristiche acustiche dell'ambiente e

di prevedere eventuali interventi di correzione acustica passiva.

Fig. 1 – Carinola (CE), cattedrale, fronte, portico tripartito realizzato con spolia

di strutture romane.

Fig. 2 – Carinola (CE), cattedrale, interno, navata centrale, arco trionfale e sistema absidale.

Di origine altomedievale, Carinola è situata nel territorio

della Campania denominato in età classica ager

Falernus, oggi in provincia di Caserta. Si è originata

dalla coltivazione di un banco tufaceo emergente, circondato

da due piccoli torrenti, Pozzano e Malerba, alla base

di un’estesa fascia collinare confinata dai monti Pecoraro,

Tre Croci, Massico, Petrino e Cicoli. Carinola è ben nota

per le diffuse testimonianze della cultura architettonica

catalana, presenti sotto forma di edilizia civile, religiosa e

militare, nonché di finestre, portali e decorazioni. La dominazione

aragonese, inizialmente favorita dai governanti

autoctoni, ridefinì, con la realizzazione di nuovi edifici e la

ristrutturazione di quelli preesistenti, la forma urbana ed i

caratteri del tessuto edilizio del sito, conferendogli tratti

distintivi ancora persistenti. Al volgere della suddetta dominazione,

a causa dell’isolamento geografico, l’espansione

di Carinola subì una fase di arresto: eccezion fatta per

piccoli interventi riguardanti la riconfigurazione di alcune

arterie stradali, essa conserva sostanzialmente la caratterizzazione

quattrocentesca.

Quella che sino al 1848 è stata la cattedrale della diocesi

di Carinola (Figg. 1-2), deve il primigenio impianto a san

Bernardo, vescovo di Foro Claudio (attuale frazione di Ventaroli),

che trasferì la cattedra nel vicino insediamento

che, in epoca altomedievale, sarebbe divenuto Carinulum.

La chiesa, sulla quale è disponibile ampia letteratura, fu

realizzata attigua ad un antico sacello cristiano, al quale si

giungeva percorrendo uno spazio coperto posto a sud delle

tre navate che componevano l’edificio sacro. All’iniziale

intervento seguirono ulteriori intraprese costruttive per

l’ampliamento della chiesa, nel XII secolo, per far fronte

all’aumento dei fedeli.

24 ArcheomaticA N°4 dicembre 2017


Tecnologie per i Beni Culturali 25

Nel XIV secolo, durante la dominazione angioina, l’edificio

sacro fu oggetto di interventi finalizzati all’ampliamento del

presbiterio e alla realizzazione di un sistema absidale pentagonale,

molto simile a quello della chiesa napoletana di S.

Eligio Maggiore. Nei secoli successivi, la chiesa fu interessata

da ulteriori interventi: la realizzazione di alcune cappelle

affiancate alla navata sinistra, del pronao cinquecentesco

e di un secondo campanile, sulla piazza antistante, in sostituzione

dell’originario, di cui permane la base, dietro lo

spazio absidale.

Successivi interventi, quali la realizzazione di stucchi sulle

pareti interne e l’edificazione della cappella del Santissimo,

nonché il restauro della cappella di S. Bernardo (nella quale

si possono ammirare ampi lacerti di un pavimento in tessellato

marmoreo policromo del periodo paleocristiano con

inserti di gusto cosmatesco) sono ascrivibili al XVIII secolo.

DESCRITTORI ACUSTICI

Sotto il profilo acustico, le chiese sono luoghi complessi,

per la presenza di altari, nicchie, colonne e volte, nonché

di superfici riflettenti, come intonaci, stucchi e marmi. Il

parametro acustico più utilizzato per analizzarle è il tempo

di riverberazione. Quando il suono è emesso da una sorgente

sonora in un ambiente chiuso, è riflesso dalle superfici

di confine, in modo che il suono diretto che giunge al “ricevitore”

sia seguito dalle mutue riflessioni sulle pareti; le

riflessioni dipendono dalla posizione relativa della sorgente

e del ricevitore.

Ad esempio, una riverberazione corta corrisponde ad un ambiente

sordo, in cui le superfici assorbono la maggior parte

dell’energia sonora incidente, come avviene in campo libero.

Una riverberazione più lunga corrisponde ad un ambiente

le cui superfici riflettono il suono su di esse incidente.

Nelle chiese si svolgono generalmente due tipi di attività:

l’enunciazione della parola (che richiede tempi di riverberazione

brevi) ed il canto, accompagnato dalla musica (che

richiede tempi di riverberazione lunghi). I descrittori per lo

studio delle caratteristiche acustiche degli ambienti sono riportati

nelle norme UNI EN ISO 3382 “Acustica - Misurazione

dei parametri acustici degli ambienti”.

Il descrittore maggiormente in uso è il tempo di riverberazione

(RT), ossia il tempo necessario affinché, dopo l’interruzione

dell’emissione sonora di una sorgente, il livello

di pressione sonora nell’ambiente diminuisca almeno di 60

decibel (dB). Il valore di questo parametro varia in funzione

del volume della sala e dell’assorbimento acustico totale

delle superfici. Variando l’assorbimento dei materiali al variare

della frequenza, anche il descrittore RT va calcolato

alle varie frequenze.

Spesso in un ambiente non è possibile ottenere un decadimento

sonoro di 60 dB, a causa della presenza di rumore

antropico o per difficoltà oggettive: in queste condizioni, il

decadimento del livello sonoro per la valutazione del tempo

di riverberazione avviene su una diminuzione di 30 dB ed il

relativo parametro è definito T 30

.

Altri parametri per la valutazione delle caratteristiche acustiche

sono: EDT, Definizione (D 50

), Chiarezza (C 80

), STI e

SPL.

EDT (Early Decay Time): tempo impiegato perché il livello

sonoro decresca da 0 a -10 dB; tiene conto del suono diretto

e si avvicina alla percezione soggettiva del tempo di decadimento.

Viene denominato “riverbero iniziale” o “tempo di

primo decadimento” e si considera che rifletta più chiaramente

il modo in cui percepiamo il riverbero in una stanza.

Fig. 3 – Carinola (CE), cattedrale, valori medi dei parametri acustici misurati:

EDT, RT, C80 e D50.

Il tempo di primo decadimento si dimostra un parametro

particolarmente sensibile alla localizzazione del microfono,

in relazione alla sua distanza dalla sorgente; infatti, l’indice

diminuisce con l’allontanarsi del microfono dalla sorgente e

diventa un parametro significativo per confrontare diversi

punti di una stessa sala.

D 50

: comprensione del parlato. In un ambiente in cui sono

presenti un riverbero ed un rumore eccessivo, riuscire a

comprendere le parole può risultare particolarmente difficile.

La definizione rappresenta la capacità di distinguere

suoni che si susseguono nel tempo o che giungono simultaneamente

da diverse sorgenti sonore.

C 80

: misura della chiarezza, pari a dieci volte il rapporto

logaritmico tra l’energia sonora che giunge all’ascoltatore

nei primi 80 ms e quella totale successiva; è il rapporto

tra energia diretta unita all’energia delle prime riflessioni

e all’energia delle successive. L’indice della chiarezza è

ben correlato alla trasparenza della percezione in termini di

successione dei suoni e della loro contemporaneità. La chiarezza

è funzione del tempo di riverberazione e quindi dipende

dalla vivezza; è anche funzione della distanza dell’ascoltatore

rispetto alla sorgente sonora e quindi dipende

dall’intensità soggettiva del suono diretto. La sensazione di

chiarezza di un tono musicale è intesa come percezione del

Fig. 4 – Carinola

(CE), cattedrale,

variazione del

livello della pressione

sonora con

la distanza lungo

la navata centrale.

Fig. 5 – Carinola

(CE), cattedrale,

variazione del

tempo di riverberazione,

alla

frequenza di

1.0 kHz, con la

distanza lungo la

navata centrale.


segnale, tenendo conto che l’orecchio stabilisce una relazione

tra la prima parte del segnale e la successiva.

STI (Speech Transmission Index): è un valido strumento per

la definizione oggettiva dell’intelligibilità del parlato in

ambienti per i quali tale tipo di fruizione è di interesse.

L’indice STI ha lo scopo di quantificare in modo oggettivo

l’intelligibilità del parlato in una specifica posizione di un

ambiente, quando viene prodotto attraverso un segnale

normalizzato in un’altra specifica posizione dell’ambiente

stesso. Il metodo STI risulta particolarmente utile per valutare

gli effetti di modifiche introdotte (presenza di persone,

modifiche geometriche, presenza di materiali per la correzione

acustica). Inoltre, dimostra utilità anche nella previsione

della qualità dell’intelligibilità del parlato quando si

confrontano ambienti diversi o un canale di comunicazione.

SPL (Sound Pressure Level): è il livello della pressione sonora,

ossia la variazione di pressione rispetto alla condizione

di quiete causata da una perturbazione che si propaga (sotto

forma di onda sonora). È espresso in dB.

Nell’ambito dell’acustica architettonica, per offrire buone

prestazioni una sala deve rispettare i valori dei parametri

definiti in Tab. 1, in funzione della destinazione d’uso.

Pertanto, una sala destinata alle conferenze deve avere un

tempo di riverberazione breve (non superiore ad un secondo)

per consentire una buona comprensione del parlato.

Una sala destinata all’ascolto musicale, invece, deve avere

un tempo di riverberazione più lungo per generare riflessioni

mutue che ne migliorano la percezione. Una sala, in funzione

della destinazione d’uso, deve presentare un tempo

di riverberazione ottimale.

MISURE ACUSTICHE

La cattedrale di Carinola è composta da una navata centrale

ampia e tre laterali più piccole, una disposta sul lato sinistro,

le altre due su quello opposto; è coperta con volte a

crociera e lateralmente presenta delle nicchie.

La sorgente sonora sferica omnidirezionale (S), posta in corrispondenza

dello spazio presbiterale della fabbrica religiosa,

nel punto in cui il sacerdote celebra la messa, è stata

alimentata elettricamente con segnali pseudocasuali MLS

(sequenze a massima lunghezza) e collegata ad un computer

che genera l’impulso.

Il microfono ricevente è stato collocato, in successione, in

22 punti (R1, R2, …, R22), posizionati pressoché ad altezza

corrispondente alla testa di una persona seduta, nella navata

centrale, in quelle laterali e nelle cappelle.

Tab. 1. Valori ottimali dei parametri acustici per le diverse condizioni di ascolto.

La deconvoluzione del segnale di alimentazione della sorgente

rispetto ai segnali rilevati dai microfoni ha consentito

di ottenere le risposte all’impulso, le quali, una volta filtrate

in bande, hanno restituito descrittori acustici monoaurali

in frequenza in bande ottave. Le misure sono state eseguite

a sala vuota.

La Fig. 3 riporta i valori medi dei parametri acustici misurati,

da cui si evince, alla frequenza di 1.0 kHz, che EDT e RT

superano i 3,0 s; C 80

è inferiore a -2 dB e D 50

non supera

il valore 0,25. Dal confronto dei valori medi misurati con

quelli della Tab. 1 risulta che la chiesa, nella configurazione

attuale, non presenta condizioni ottimali – comunque migliorabili

a seguito di interventi specialistici – per l’ascolto

della musica o del parlato.

Inoltre, è stato possibile misurare la variazione del livello

della pressione con la distanza sorgente-ricevitore lungo la

navata centrale; la Fig. 4 mostra l’andamento del livello

della pressione sonora con la distanza, uniforme a causa del

contributo al campo sonoro dovuto alle riflessioni del suono

sulle superfici di confine; i punti riceventi nella navata sono

situati nel campo sonoro riverberante.

La Fig. 5 mostra l’andamento del tempo di riverberazione

RT (in secondi) con la distanza lungo la navata centrale,

uniforme a causa dei contributi delle riflessioni del suono

dalle pareti. L’uniformità di questo parametro denota che la

chiesa si considera un campo sonoro perfettamente diffuso

(le caratteristiche acustiche non variano con la distanza).

MODELLO TRIDIMENSIONALE

Scopo di un rilievo acustico è la misura dei parametri più significativi

di un ambiente: le misure acustiche ne forniscono

dati medi e/o puntuali.

Ulteriore obiettivo del presente studio è la valutazione spaziale

delle caratteristiche acustiche della chiesa, necessaria

a fornire mappe delle distribuzioni medie dei parametri

considerati. Non potendo ottenere misure puntuali in situ

per economia di tempo, queste vengono realizzate attra-

Fig. 6 – Carinola (CE), cattedrale, modello tridimensionale.

Fig. 7 – Carinola (CE), cattedrale, pianta, modello

realizzato in ambiente Odeon tm . In rosso

la sorgente, in blu i 22 ricevitori.

Fig. 8 – Carinola (CE), cattedrale, vista assonometrica,

modello realizzato in ambiente Odeon

tm . In rosso la sorgente, in blu i 22 ricevitori.

26 ArcheomaticA N°4 dicembre 2017


Tecnologie per i Beni Culturali 27

Fig. 9 – Carinola (CE), cattedrale, mappa generata in ambiente Odeon tm indicante

l’andamento globale del descrittore EDT (Tempo di primo decadimento).

Fig. 10 – Carinola (CE), cattedrale, mappa generata in ambiente Odeon tm indicante

l’andamento globale del descrittore T30 (Tempo di riverbero).

Fig. 11 – Carinola (CE), cattedrale, mappa generata in ambiente Odeon tm indicante

l’andamento globale del descrittore D50 (Definizione del parlato).

Fig. 12 – Carinola (CE), cattedrale, mappa generata in ambiente Odeon tm indicante

l’andamento globale del descrittore C80 (Chiarezza).

verso l’impiego di un software di simulazione per l’acustica

architettonica. Per il presente studio è stato utilizzato l’applicativo

Odeon tm , sviluppato nel 1984 nel Dipartimento di

Tecnologia Acustica della Technical University of Denmark

con la consulenza di compagnie esterne. Le attività di ricerca

e sviluppo oggi continuano attraverso la società commerciale

Odeon A/S. Questo software consente di prevedere e

programmare l’acustica di un ambiente interno partendo da

un modello tridimensionale realizzato con applicativi Cad,

attraverso l’analisi di una serie di parametri acustici.

L’elaborazione è resa possibile dalla preliminare implementazione

di un modello tridimensionale virtuale della chiesa,

realizzato con un accurato rilievo metrico. La creazione di

un modello tridimensionale dello spazio fruibile della cattedrale

è scaturita dalla mediazione di due opposte esigenze:

la massima semplicità della geometria, utile a diminuire i

tempi di calcolo; la riproduzione fedele dell’ambiente analizzato.

Ha interesse constatare, a tal proposito, che l’approccio

ottimale nasce dalla conoscenza accurata della geometria

da descrivere e degli algoritmi di calcolo, che consente di

comprendere se e quali particolari forme possono essere

trascurate.

Mentre è evidente che un’eccessiva grossolanità del modello

potrebbe nuocere all’accuratezza dell’analisi, è meno

noto che la riproduzione di particolari troppo piccoli può

allungare i tempi di calcolo, inficiando la correttezza della

simulazione, che opera in approssimazione geometrica.

La realizzazione del modello tridimensionale si basa su superfici

che simulano quelle di ogni elemento della chiesa

(Fig. 6). In considerazione della complessità e dell’estensione

dell’edificio sacro, soprattutto per quanto riguarda il

sistema voltato, il numero di facce tridimensionali utilizzate

per il modello è stato particolarmente elevato, creando

difficoltà di importazione nel programma di simulazione

acustica; per tale motivo, si è proceduto ad una sua semplificazione

(Figg. 7-8).

Il software utilizzato simula il campo sonoro in un ambiente

mediante la teoria dell’acustica geometrica. Il suddetto

campo sonoro è simulato da infinite rette che partono dal

punto sorgente propagandosi in tutte le direzioni dell’ambiente.

Quando una retta interseca una parete, è riflessa

da questa, in analogia a quanto accade ad un raggio di luce

riflesso da una superficie, in accordo con la legge di Snell.

Il raggio riflesso dalla parete ha una direzione opposta rispetto

al raggio incidente ed avrà un contenuto di energia

ridotto del valore del coefficiente di assorbimento acustico

della parete medesima.

Dopo aver importato il modello in Odeon tm , si è proceduto

all’inserimento, all’interno del programma, di una sorgente

sonora omnidirezionale, posizionata al centro dell’altare

maggiore, alla quale è stato assegnato un livello di potenza

sonora pari a 80 dB. In seguito, sono stati inseriti i 22 ricevitori

in vari punti della chiesa (Fig. 14).

Una volta collocati sorgente e ricevitori, si è proceduto al

settaggio, con l’ausilio della libreria dell’applicativo, dei

materiali con caratteristiche simili a quelli costituenti la

fabbrica sacra, quali marmo e intonaco. I coefficienti di assorbimento

del marmo variano da 0,03 (a 125 Hz) a 0,08 (a

4000 Hz); quelli dell’intonaco, invece, da 0,11 (a 125 Hz) a

0,16 (a 4000 Hz).


Fig. 13 – Carinola (CE), cattedrale, mappa generata in ambiente Odeon tm indicante

l’andamento globale del descrittore STI (Indice di trasmissione del parlato).

Posizionata la sorgente ed assegnati i materiali, si è provveduto

a settare i parametri generali di calcolo, scegliendo

il metodo di scattering di Lambert. L’introduzione del

coefficiente di scattering è necessaria per tenere in conto

la diffusione del suono sulle superfici periodiche, come ad

esempio gli scranni lignei. Sono stati utilizzati, allo scopo,

500.000 raggi per il calcolo dei diversi descrittori acustici;

per la risposta all’impulso, invece, si è considerato un tempo

di 4000 ms.

La diffusione del suono può essere intesa come un meccanismo

di riflessione sonora omnidirezionale rispetto a quanto

accade ad una riflessione in unica direzione. La diffusione

del suono, in definitiva, migliora il comportamento del campo

sonoro, rendendolo più uniforme.

RISULTATI

Il modello virtuale viene calibrato facendo coincidere il T 30

misurato con quello calcolato. Una volta calibrato il modello

è stata avviata la simulazione acustica, che ha fornito i

dati relativi ai diversi descrittori, creando mappature che

ne riportano l’andamento per tutta la chiesa. Le Figg. 9-13

descrivono le mappe con l’andamento globale di ogni singolo

descrittore, alla frequenza di 1000 Hz.

CONCLUSIONI

L’esecuzione di musica “profana” all’interno di edifici sacri

non è un evento raro. Spesso, però, l’acustica non ottimale

dei grandi ambienti impoverisce l’esecuzione musicale,

restituendo all’ascoltatore una qualità sonora confusa, dunque

poco coinvolgente.

La cattedrale di Carinola, sulla base dei risultati ottenuti

dalle misure strumentali e dalle elaborazioni numeriche, in

particolare dalla mappatura del descrittore acustico C 80

,

che restituisce valori compresi tra -2,5 e 2,0 dB, può essere

considerata luogo sufficientemente adatto all’ascolto della

musica. Nello specifico, l’indice di chiarezza è il descrittore

del campo acustico riferibile alla bontà dell’esecuzione

musicale di un ambiente. I valori ottimali sono compresi tra

-2 e +2 dB; tuttavia, per la musica d’organo possono essere

accettati anche valori del descrittore C 80

pari a -9 dB.

La comprensione del parlato, invece, risulta modesta, come

si evince dalla mappatura del descrittore D 50

, che ne misura

l’intelligibilità. Le mappe alla frequenza di 1000 Hz del

suddetto descrittore restituiscono valori, riferiti alla chiesa

nel suo complesso, rientranti nel range 15-30%.

Pertanto, pur nel rispetto del carattere di palinsesto architettonico

della struttura, si ritiene opportuna l’integrazione

di pannellatura o, ove possibile, di intonaco fonoassorbente,

da collocarsi sulle superfici del contorno, così da aumentare

la comprensione del parlato, affinché il tempo di riverbero

sia ridotto. Ulteriore soluzione potrebbe individuarsi

nell’utilizzo di arredi opportunamente studiati e collocati,

con funzione di assorbitori acustici.

Bibliografia

Iannace G., Miraglia F. (2014), L’acustica della cattedrale di Carinola. Analisi

e prospettive di fruizione, Terra Laboris. Itinerari di ricerca, 16, Armando

Caramanica Editore, Marina di Minturno.

Ianniello C. (2008), Il suono negli ambienti chiusi, in Spagnolo R. (a cura di),

Manuale di acustica applicata, CittàStudi, Torino, pp. 652-683.

Cundari C., Carnevali L. (2003), Carinola e il suo territorio. Rassegna dei

beni architettonici, Edizioni Kappa, Roma.

Ianniello C., Parametri oggettivi per la caratterizzazione dell’acustica per il

pubblico nei teatri d’opera (Atti del Convegno “L’acustica dei teatri storici:

un bene culturale”, Ferrara 4 Novembre 1998), a cura di N. Prodi, Ferrara.

Barron M. (1993), Auditorium Acoustics and Architectural Design, E & FN

Spon, London.

D’Onofrio M., Pace V. (1981), Italia romanica. La Campania, Jaca Book, Milano,

pp. 96-108.

Abstract

The goal of this paper is to analyze the acoustic characteristics of the cathedral

of Carinola in order to make it available for both cult and conference

and musical performances. Measurements to analyze the acoustic parameters

were performed “in situ” with an omnidirectional spherical sound source on

the altar and microphones placed in the area where the audience sits. In this

way, using a three-dimensional geometric model, designed with architectural

acoustics software, the sound field within the church was simulated to evaluate

improvements to make it more usable. This procedure has allowed us

to assess the acoustic characteristics of the church and to provide for passive

acoustic correction.

Parole chiave

Restauro; acustica ambientale; analisi acustica; modello tridimensionale;

Autore

Gino Iannace

gino.iannace@unicampania.it

Professore Associato di Fisica Tecnica Ambientale

Francesco Miraglia

francescomiraglia@gmail.com

Ispettore Onorario MiBACT e Cultore della Materia in Restauro

Fig. 14 – Carinola (CE), cattedrale, interno, rilievi acustici, cassa omnidirezionale

(sorgente) collocata nello spazio absidale.

Dipartimento di Architettura e Disegno Industriale -

Università della Campania "L. Vanvitelli"

28 ArcheomaticA N°4 dicembre 2017


Tecnologie per i Beni Culturali 29

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Gaiani, Federico Ponchio, Francesca Rizzo, Angelo Raffaele

Rubino, Roberto Scopigno

In questo lavoro sono presentate le caratteristiche di un

innovativo sistema di documentazione, realizzato per il

restauro della Fontana del Nettuno di Bologna. Il Sistema

Informativo usa un accurato modello tridimensionale

per archiviare i dati raccolti in modo referenziato

alla geometria 3D, per accedere agli stessi usando il

modello 3D come indice spaziale ed infine per realizzare

mappature direttamente sulla superficie dell'artefatto

Fig.1 - La Fontana del Nettuno (Bologna, Italia).

digitale analogo a quello dell'opera.

Nel corso del 2015, di fronte alla evidente condizione di degrado in cui versava la Fontana del Nettuno,

il Comune di Bologna ha intrapreso i lavori per la sua conservazione, ponendo come elemento centrale

del progetto conservativo la costituzione di un Sistema Informativo capace di supportarne la complessità

nonché la variegata articolazione della compagine volta a realizzare la diagnostica e il restauro.

La risposta, formulata da un programma congiunto tra Università di Bologna, Istituto Superiore per la

Conservazione ed il Restauro (ISCR) e Istituto ISTI del CNR, è stata la creazione di un Sistema Informativo

basato su un modello tridimensionale digitale in grado di assicurare una gestione innovativa, efficiente e

user-friendly dell’intero processo di raccolta, conservazione e consultazione delle informazioni e dei dati

relativi alla diagnostica e agli interventi di restauro.

Il Sistema Informativo permette, infatti, una sistematica mappatura georefenziata dei dati che riguardano

i vari elementi costitutivi la fontana, la loro archiviazione e il loro recupero ai fini della gestione tecnico/

scientifica dell’intervento conservativo.

Si tratta di una piattaforma in grado di garantire l’integrazione di processi oggi separati, una costante collaborazione

tra i soggetti coinvolti ed un crescente grado di automazione.

Alla sua base è uno straordinario rilievo della fontana (realizzato dalla Università di Bologna, a cura del

gruppo di Geomatica del Dipartimento DICAM coordinato dal prof. Gabriele Bitelli e della ditta Studio MCM).

Il rilievo è stato realizzato integrando diverse metodologie di acquisizione ed ha permesso la costruzione

di un modello 3D di 610 milioni di triangoli dotato di un livello di precisione sub millimetrico nella codifica

della geometria, caratterizzato da elevata fedeltà percettiva di riproduzione dei colori e reso completamente

disponibile e fruibile mediante una codifica multi-risoluzione (Ponchio 2016), anche su dispositivi

poco potenti e con limitata larghezza di banda della rete.

30 ArcheomaticA N°4 dicembre 2017


Tecnologie per i Beni Culturali 31

LA FONTANA DEL NETTUNO

La fontana del Nettuno è il complesso monumentale forse

più emblematico di Bologna e ne costituisce l’icona assieme

alle due torri. Direttamente commissionata dal vice legato

pontificio, il vescovo Pier Donato Cesi, quale espressione della

munificenza di papa Pio IV nei confronti della città, la fontana

rappresenta l’episodio finale di una serie di iniziative

che, con la costruzione del Palazzo dell’Archiginnasio, della

facciata del Palazzo dei Banchi e del Palazzo del Podestà,

ridefinisce la zona attorno a Piazza Maggiore (Tuttle 2015). Il

progetto e la realizzazione della fontana del Nettuno furono

affidati alla collaborazione e all’opera di due artisti, l’architetto

e pittore palermitano Tommaso Laureti e lo scultore

fiammingo Jean de Boulogne di Douai detto il Giambologna,

che tra il 1563 e il 1567 realizzarono quello che rappresenta

probabilmente uno dei più spettacolari esempi di fontane

rinascimentali ad acqua lenta esistenti. La concezione

della fontana fu quella di una struttura simmetrica, intesa

come pura esperienza visiva, in cui diversi gruppi scultorei

in bronzo (delfini, sirene, teste di leoni, volute, mascheroni

con conchiglie, stemmi araldici, putti e venti) ornano un

castello in pietra d’Istria alla cui sommità svetta la figura

del dio delle acque.Si tratta di un complesso assolutamente

straordinario per le dimensioni (solo la statua del Nettuno

è alta 3,35 metri), per qualità del dettaglio, per capacità

ingegneristica nella statica, nel sistema idraulico e nelle soluzioni

atte a garantirne il perfetto funzionamento.

LE IPOTESI DEL LAVORO

Il sistema informativo è stato sviluppato a partire da un caso

concreto, coinvolgendo nella fase di design i suoi diversi potenziali

utenti. L’obiettivo consisteva nel realizzare una soluzione

user-friendly in merito a due differenti problematiche:

gestire il processo di documentazione come un processo

analitico di approfondimento e produttore di una notevole

mole di dati estremamente differenziati (testi, immagini,

fotografie, risultati di diagnostica, grafici, etc.); gestire il

restauro in quanto processo complesso che si basa sulla interazione

di professionalità differenti (chimici, fisici, biologi,

ingegneri idraulici, strutturisti, esperti di geomatica, restauratori,

storici dell’arte e dell’architettura, informatici, documentaristi,

economisti,…)

Fig. 2 - Organizzazione dei modelli 3D: il modello globale è stato suddiviso in

livelli e componenti, connessi gerarchicamente.

Molte sono le precedenti esperienze di documentazione digitale

del processo di restauro. In passato sono state sperimentati

sia data base canonici sia sistemi GIS 2D (come ad

esempio il SICAR, ampiamente usato nelle attività coordinate

dal MIBACT) o anche sistemi di disegno computerizzato 2D

(come ad esempio il sistema AutoCAD, usato recentemente

dall’ISCR per realizzare le mappature dello stato di conservazione

del Colosseo).

L’ osservazione metodologica di base è stata quella di proporre

l’utilizzo del modello digitale 3D, visto come un vasto

e ordinato database di informazioni spaziali, quale strumento

operativo che può essere modificato e arricchito nel tempo.

Le proprietà dei modelli 3D digitali consentono infatti

sia la rappresentazione visiva delle caratteristiche di forma,

sia quella di nozioni astratte; fungono da piattaforma per

testare ipotesi (ricostruzioni, decostruzioni e interpretazioni

alternative); permettono di integrare i vari tipi di dati in una

forma visiva. Un modello 3D, per sua natura interfaccia altamente

intuitivo di un sistema informativo che descrive l’og-

Fig.3 - Form di data entry per l'inizializzazione di un nuovo inserimento nel sistema (a); nel caso in cui l'azione intrapresa richieda una specifica referenziazione

sulla superfice dell'opera il sistema propone la visualizzazione del componente selezionato e dell’interfaccia per selezionare una singola

posizione puntuale, una poligonale o un'area: nel caso presentato nell'immagine a destra (b) l'obiettivo è la definizione di una nuova regione poligonale.


Fig. 4 - Esplorazione dei dati contenuti nel sistema informativo: interfaccia di selezione del livello e della componente di interesse (a), visualizzazione

della lista di azioni di documentazione inserite sul singolo componente corrente (b).

getto rappresentato con altri mezzi, consente di presentare

informazioni entro un appropriato ‘contesto’ e permette di

integrare semanticamente gli oggetti 3D con dati eterogenei

di varia natura, favorendo gli utenti per le ricerche mirate a

specifici ambiti e contenuti.

Nel caso del Nettuno, l’opportunità fornita dalla volontà di

adottare metodologie 3D di referenziazione e accesso ai dati

è servita a riprogettare le funzionalità e l’architettura del

sistema di documentazione. Uno degli obiettivi principali ha

riguardato la progettazione di un’interfaccia che garantisse

agli operatori del restauro un accesso diretto al sistema, alle

funzionalità di archiviazione e all’analisi dei dati, senza l’intermediazione

di un operatore esperto informatico. Ciò ha

determinato sia un lavoro di ricognizione di quelle funzionalità

effettivamente necessarie agli operatori sia la loro riduzione

ad un nucleo ristretto, per facilitarne l’uso e diminuire

i tempi di training. Ma l’obiettivo finale della piattaforma

digitale è divenire il riferimento unificato dell’informazione

non solo per l’odierno progetto di conservazione ma anche

per l’intero lifecycle del bene: uno sfaccettato processo che

include la conoscenza, la fruizione, la comunicazione e la

gestione (Benedetti et al. 2008). Per soddisfare questo requisito

la piattaforma digitale è stata progettata come applicazione

fruibile mediante i comuni browser web, così che essa

possa essere utilizzata in modo cooperativo sia in cantiere

che a distanza dall’opera, utilizzando portatili di fascia bassa

e larghezza di banda della rete Internet anche limitata.

ARCHITETTURA DEL SISTEMA E ORGANIZZAZIONE DEI DATI

La soluzione proposta consiste in un Sistema Informativo 3D

web-based, capace di garantire una gestione innovativa, efficiente

e user-friendly dell’intero processo di raccolta, conservazione

e consultazione di informazioni e dati pertinenti.

Alla base del sistema c’è ovviamente un data base, che ha

il compito di gestire in modo strutturato l’insieme dei dati

di base e quelli inseriti dagli utenti. Il data base è stato realizzato

con tecnologia standard (DBMS relazionale Postgres

e linguaggio php); esso fornisce una interfaccia di query disponibile

agli utenti, ma di fatto è reso quasi invisibile agli

utenti in accesso, visto che ricerca e data entry sono risolti

da una interfaccia grafica interattiva.

Il Sistema Informativo è stato progettato, organizzato e implementato

cercando di rispondere ad alcuni obiettivi specifici

che ne hanno definito la struttura:

4 garantire la piena archiviazione digitale dei dati relativi

al monumento, alle azioni di restauro pregresse e a quelle

in corso, coprendo tutte le tipologie di dati;

Fig. 5 - Un altro esempio di esplorazione del contenuto del sistema: in questo caso è visualizzato l'intero modello dell'opera, insieme alle informazioni

di contesto che permettono di localizzare la fontana all'interno della piazza Maggiore.

32 ArcheomaticA N°4 dicembre 2017


Tecnologie per i Beni Culturali 33

4 permettere di navigare liberamente sul modello 3D

dell’opera, sia per analizzarla in remoto sia per avere

accesso ai dati indicizzati;

4 fornire strumenti di facile uso per creare collegamenti

tra i diversi elementi della documentazione (testi, documenti

pdf, report di analisi scientifiche, immagini, grafici,

disegni) e le relative porzioni dell’opera a cui questi

fanno riferimento (localizzazione della documentazione):

tutti i dati devono poter essere immessi sul sistema

localizzandoli in modo spaziale, garantendo una loro

facile ricerca e visualizzazione, e il loro inserimento nel

database deve essere il più trasparente possibile all’operatore;

4 supportare la realizzazione di elaborati grafici permettendo

all’utente di disegnarli direttamente sulla superficie

dell’opera (inserimento interattivo di punti, polilinee

o regioni e degli associati metadati).

La gestione della multiutenza collaborativa è stata garantita

da un sistema di gestione degli accessi che fornisce account

differenziati (sola lettura o modifica / inserimento dati).

Organizzazione dei dati 3D

La grandezza e la complessità della Fontana del Nettuno

ha richiesto una organizzazione dei dati ad hoc che tenesse

conto delle caratteristiche di forma e degli elementi costitutivi

dell’opera. È stato pertanto ritenuto opportuno

scomporre il modello globale in modo da garantire anche

un accesso per livelli e per componenti (Fig.2): una parte

ipogea (ossia i locali di servizio sotterranei, non mostrati in

Fig.2) e sei livelli fuori terra in cui è stato diviso il monumento.

Questi ultimi sono: i gradini del basamento (L0); la

vasca principale (L1), suddivisa in quattro porzioni; la parte

bassa del castellum (L2) con i suoi bacini e i suoi bronzi (sirene,

delfini, teste leonine, cartigli e conchiglie); la parte

intermedia del castellum (L3), con le volute e gli stemmi

in bronzo; la parte apicale del castellum (L4), con gli altri

bronzi: i putti, i venti ed infine la statua del Nettuno (L5).

Le denominazioni associate ai vari componenti, specificate

in Fig.2, seguono la dislocazione spaziale (usando i punti

cardinali come tag).

La suddivisione logica dell’opera si ripercuote ovviamente

nell’organizzazione dei dati 3D: accanto al modello globale

dell’intera opera, sono stati ritagliati e rappresentati in

modo autonomo tutti i predetti livelli e le singole componenti.

In tal modo, ove l’utente decida di lavorare solo su un

livello o su una delle sue componenti, il sistema caricherà il

relativo sotto-modello 3D (riducendo i tempi di trasmissione

dei dati e ottimizzando le prestazioni in visualizzazione).

Implementazione del sistema

Il Sistema Informativo è stato realizzato come applicazione

web, usando HTML5 per la realizzazione dell’interfaccia

grafica e la libreria WebGL per quanto attiene la gestione e

la visualizzazione dei dati 3D.

L’interfaccia del sistema prevede un accesso prevalente

mediante navigazione dei modelli 3D, sia in inserimento

dati che in navigazione e ispezione. Per tale ragione è di

vitale importanza che il sistema garantisca tempi di scaricamento

dei modelli 3D e di visualizzazione adatti ad un

contesto di uso interattivo e su macchine di fascia mediobassa.

A tal fine, tutti i modelli 3D sono stati convertiti nel

formato multirisoluzione Nexus sviluppato da ISTI-CNR (Ponchio

et al. 2016). Il Sistema Informativo si avvale di una

serie di tecnologie di base (3D data streaming, visualizzazione

view-dependent, compressione dei dati 3D) che sono

parte della piattaforma open-source di visualizzazione su

web 3DHOP, sempre sviluppata da ISTI-CNR (Potenziani et al

2015, http://www.3dhop.net/).

Organizzazione delle azioni di documentazione

Il workflow adottato dal sistema ruota intorno ai concetti

di operatore e operazione: l’operatore è la persona responsabile

dell’inserimento nel sistema di un determinato dato;

l’operazione invece è la singola azione con cui inseriamo un

singolo dato o una serie di dati concatenati.

La definizione dell’operatore è implicita (dipende dall’user

prescelto in fase di login al sistema). L’operazione è invece

definita da una serie di campi:

4 l’ambito di intervento prescelto (documentazione storica,

indagini, metalli, materiali lapidei);

4 il tipo di attività di riferimento (analisi dello stato, pianificazione

dell’intervento, intervento, manutenzione);

4 l’elemento specifico preso in considerazione in questa distinta

azione di documentazione (sarà uno dei componenti

predefiniti nella suddivisione gerarchica del modello 3D);

4 il modo in cui si vuole referenziare tale azione di documentazione

sull’opera (per punti, linee o regioni);

4 alcuni dati testuali di caratterizzazione, quali titolo,

breve testo descrittivo o una serie di tag, che potranno

essere successivamente utili anche per azioni di ricerca

guidate da tag o testo sul database;

4 la possibilità di collegare l’azione di documentazione corrente

a precedenti azioni già inserite nel sistema (questa

funzione permette di ridurre la ridondanza);

4 infine, una volta descritta compiutamente l’azione, l’operatore

può inserire qualsiasi file multimediale (una immagine,

una fotografia, un file pdf, un grafico), che diverrà parte

integrante di questa azione di documentazione (vedi il bottone

“Aggiungi documento” in fondo al form in Fig.3.a).

L’interfaccia di specifica della referenziazione sulla superficie

dell’opera (Fig. 3.b) è il componente che ci permette di

realizzare anche complesse azioni di caratterizzazione delle

aree (es. mappe di degrado). Il lavoro fatto dall’operatore,

disegnando in modo semplice regioni sulla superficie dell’opera,

si traduce nella memorizzazione nel database di ogni

singola regione e dell’organizzazione di queste in azioni di

caratterizzazione, che potranno essere presentate visivamente

sia sulla superficie del singolo componente che nel

contesto della visualizzazione dell’intero monumento. Ovviamente,

ove si faccia un uso estensivo di questa funzione,

la visualizzazione per componente sarà preferibile per evitare

l’effetto disordinato e caotico legato alla visualizzazione

di troppe aree.

Il sistema, in fase di accesso per visualizzazione, evidenzia

quale sia la lista di caratterizzazioni disponibili per ogni

componente selezionato e dà la possibilità di accendere o

spegnere in visualizzazione ognuna di queste. L’utente può

avere visibili una o più caratterizzazioni nella stessa sessione

interattiva.

Mentre l’interfaccia di tracciamento delle aree/linee/punti

è semplice, il conseguente calcolo delle primitive geometriche

da associare alla singola azione di rilievo è un compito

non facile, soprattutto in considerazione del fatto che il sistema

adotta una rappresentazione multi-risoluzione. Ogni

singola area deve essere definita, a prescindere dalla risoluzione

con cui questa è stata visualizzata in fase di data

entry o sarà visualizzata a tempo di accesso ai dati, e deve

essere opportunamente codificata come entry del data base

sottostante.

Navigazione del Sistema Informativo

In accesso per consultazione la prima scelta richiesta all’utente

è di definire il contesto di interesse (ossia l’intera opera,

un singolo livello o un singolo componente all’interno

di quel livello, Fig.4.a). Una volta prescelto il contesto di

interesse il sistema presenta una schermata suddivisa in due


aree (Fig.4.b): nella porzione a sinistra si può navigare interattivamente

il modello 3D, in quella a destra sono possibili

le azioni di documentazione inserite nel sistema collegandole

a un componente. L’utente può consultare la descrizione

di ognuna di queste azioni, aprire i file associati (immagini,

documenti) o chiedere che l’eventuale caratterizzazione in

regioni sia visualizzata sull’immagine corrente del componente

3D.

FEEDBACK DALL’USO IN CANTIERE

Una delle caratteristiche chiave della piattaforma è l’integrazione

in un unico strumento delle funzionalità di documentazione

necessarie a tutti gli specialisti e operatori

coinvolti nel processo di restauro.

I test di usabilità hanno mostrato un elevato livello di soddisfazione

degli utenti riguardo alla caratteristica più innovativa

del sistema: consentire agli operatori di lavorare direttamente

navigando lo spazio 3D, caricando e visualizzando

contenuti e informazioni anche in cantiere, con diversi tipi

di dispositivi e differente livello di connettività.

Relativamente all’uso dell’interfaccia 3D sono stati indicati

come pregi rilevanti:

4la possibilità di visualizzare interattivamente alcune zone,

come quelle altrimenti in sottosquadro da una consueta

vista frontale (ad esempio nel caso in cui il documento

visuale di riferimento sia una fotografia);

4la mappatura georeferenziata, rilevatasi estremamente

utile per la registrazione precisa e puntuale, che permette

di definire riferimenti spaziali non ambigui (essenziale

ad es. nella fase diagnostica o per i futuri controlli e operazioni

di manutenzione), e per la possibilità di collegarla

direttamente al risultato dell’indagine diagnostica (utile

ad esempio nel caso dei numerosi tasselli di riparazione

eseguiti sul Nettuno);

4la gestione della scomposizione in elementi, che facilita il

lavoro di mappatura consentendone una rapida contestualizzazione

nell’insieme e nel contesto vicino.

Una seconda categoria di funzionalità rilevate come distintive

ha riguardato l’integrazione dei dati:

4la presenza di funzionalità multiple e materiali documentali

eterogenei connessi in un unico strumento (documentazione

testuale, fotografica e grafica);

4la possibilità di visualizzare le mappature grafiche congiuntamente

ad eventuali note e fotografie (l’associazione

del dato di mappatura grafica ad una fotografia rappresentativa

rende il lavoro svolto meno discrezionale e soggettivo);

4la facilità di acquisizione e archiviazione di dati e loro correlazione

in forma diretta e semplice.

Inoltre la maggior parte degli utenti non ha mostrato difficoltà

nel processo di consultazione / ricerca delle informazioni

e nell’inserimento dati. Per entrambi i processi gli utenti

finali hanno sottolineato la semplicità d’uso dell’interfaccia

grafica (leggibilità dei contenuti, chiarezza dei comandi e

delle funzioni disponibili, visibilità del processo di sviluppo).

CONCLUSIONI

Il Sistema informativo realizzato per il restauro della Fontana

del Nettuno di Bologna si caratterizza per la sua inerente

impostazione tridimensionale, resa possibile dal notevole

consolidamento di tre fattori: le tecnologie di digitalizzazione

3D, le tecnologie di gestione efficiente di modelli ad alta

risoluzione ed infine le tecnologie per la grafica 3D su web.

E’ la prima volta che un restauro di questa complessità e la

relativa mole di dati vengono gestiti in tempo reale su un sistema

3D web-based. Dopo i primi sette mesi di uso il sistema

presentava più di 2.000 operazioni di data entry realizzate

in modo cooperativo da un nutrito gruppo di lavoro, per un

totale di quasi 20.000 oggetti digitali. Ciò costituisce un popolamento

già molto ricco del sistema, che rende la portata

dell’operazione e ci ha permesso di valutarne l’efficacia.

Sarebbe intenzione degli autori estendere il lavoro svolto al

fine di creare una piattaforma open source che possa diventare

uno strumento di largo uso nel campo della documentazione

di restauro, sia per progetti di alto profilo (di cui il

Nettuno è un ottimo esempio) sia per interventi più semplici

ma di cui è importante preservare memoria e un libero accesso

a dati e conoscenze accumulate.

Bibliografia

Benedetti B., Gaiani M., Guzzo P.G., (2008) Scientific knowledge and information

representations in historical-technical archives of archaeological

sites: Pompeii as a case study, in Responsibilities and opportunities in architectural

conservation conference proceedings, 2008, 1, pp. 275-290.

Ponchio F., Dellepiane M., (2016) Multiresolution and fast decompression for

optimal web-based rendering, Graphical Models, Volume 88, page 1-11.

Potenziani M., Callieri M., Dellepiane M., Corsini M., Ponchio F., Scopigno R.,

(2015) 3DHOP: 3D Heritage Online Presenter, Computer & Graphics, Volume

52, page 129--141.

Tuttle R. J., The Neptune fountain in Bologna. Bronze, marble and water in

the making of a papal city, New York, 2015.

Abstract

Restoration actions are characterized by an impressive amount of documentation,

usually produced by many different professionals. The restoration of the

Neptune Fountain in Bologna gave us the possibility to design an innovative

Information System, built around the 3D representation of the artefact to

be restored. It is a web-based Information System, accessible with common

web browsers. An accurate 3D representation of the fountain is the central

element of the system, since we aim to directly reference all data to the 3D

geometry and to use the 3D model to index and navigate the data. High fidelity

visualization of the models, easy navigation, and mechanisms for adding

geo-referenced data on the 3D model were achieved by extending open source

technology (3DHOP) and implementing novel mechanism to overcome the limitations

of WebGL and remote rendering in general. The Information System

is currently in use on-site.

Parole chiave

Documentazione del restauro; Modelli digitali 3D; Digitalizzazione;

Visualizzazione Interattiva

Autore

Fabrizio Ivan Apollonio, fabrizio.apollonio@unibo.it

Professore Ordinario,

Gabriele Bitelli, gabriele.bitelli@unibo.it

Professore Ordinario,

Marco Gaiani, marco.gaiani@unibo.it

Professore Ordinario

Francesca Rizzo, f.rizzo@unibo.it

Professoressa Associata,

Università di Bologna, Bologna

Vilma Basilissi, vilma.basilissi@beniculturali.it

Restauratrice,

Angelo Raffaele Rubino , angeloraffaele.rubino@beniculturali.it

Fotografo

Dora Catalano, dora.catalano@beniculturali.it

Storica dell’arte

Istituto Superiore per la Conservazione ed il Restauro, MIBACT, Roma

Marco Callieri, m.callieri@isti.cnr.it

Ricercatore,

Matteo Dellepiane, m.dellepiane@isti.cnr.it

Ricercatore

Federico Ponchio, f.ponchioi@isti.cnr.it

Ricercatore

Roberto Scopigno, r.scopigno@isti.cnr.it

Dirigente di Ricerca

Istituto di Scienza e Tecnologie dell'Informazione "Alessandro Faedo" (ISTI),

Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Pisa

34 ArcheomaticA N°4 dicembre 2017


Tecnologie per i Beni Culturali 35


MUSEI

Il progetto “D12”

Pruomuovere il rilievo 3D per stimolare la ricerca

di Federica Guidi, Marinella Marchesi, Giacomo Vianini, Pier Carlo Ricci, Michele Agnoletti, Andrea Rossi

Sperimentazioni di diagnostica e rilievo

digitale tra Fotogrammetria, Structure

from Motion e analisi policromatica di

alcuni reperti provenienti dal Museo Civico

Archeologico di Bologna.

Fig. 1 – La stele Ducati 12 nella sua collocazione presso il Museo Civico

Archeologico di Bologna.

Il Museo Civico Archeologico di Bologna negli ultimi cinque

anni, nel solco di una tradizione che lo vede molto

attento alle innovazioni in campo informatico, ha cominciato

a sperimentare l’applicazione di tecnologie di rilievo

tridimensionale e digitale su alcuni particolari oggetti della

propria collezione. Queste prime esperienze sono state possibili

già a partire dal 2010, grazie alla collaborazione del

Dipartimento di Architettura dell’Università degli Studi di

Bologna, e hanno interessato due situle etrusche in bronzo

decorate a sbalzo e incisione. Per la natura del decoro i due

recipienti si ponevano come una complessa sfida per la definizione

dei particolari da acquisire (Manferdini, Garagnani

2011a e 2011b). Lo scopo di tali operazioni era, da un lato,

raccogliere maggiori informazioni di carattere scientifico,

dall’altro creare modelli digitali ad alta definizione, per usi

connessi alla ricerca, ma anche finalizzati ad una migliore

valorizzazione dei beni archeologici.

Di pari passo, prendevano avvio indagini relative alla permanenza

di tracce di policromia su diversi monumenti lapidei,

realizzate dal Dott. Andrea Rossi e dal Prof. Pietro Baraldi

dell’Università degli studi di Modena e Reggio Emilia.

Oggetto delle analisi sono state un gruppo di stele di età

orientalizzante (VII secolo a.C.), delle quali fino ad allora

era pressoché sconosciuta la consistenza cromatica (Marchesi

2011).

L’occasione dell’incontro tra questi due filoni di indagine,

l’acquisizione e la modellazione digitali e gli studi sulla permanenza

del colore, si è concretizzata grazie all’analisi del

torso loricato in marmo dell’imperatore Nerone, conservato

nell’atrio del Museo e sottoposto ad un intervento di pulizia

e restauro per il prestito ad una mostra. Alla rilevazione dei

pigmenti residui si ritenne opportuno affiancare la realizzazione

del modello digitale 3D, con la restituzione virtuale

delle parti mancanti della scultura (Gasperoni 2013-14) e

con l’intenzione, per il futuro, di applicare al modello un’ipotesi

ricostruttiva anche della policromia originale (Manferdini

et alii 2016).

Questi i prodromi dell’ideazione del progetto denominato

“D12”, finalizzato alla realizzazione di uno studio digitale

coniugato all’analisi della policromia di alcuni reperti.

Attualmente compongono il gruppo di ricerca Federica

Guidi e Marinella Marchesi del Museo Civico Archeologico,

Pietro Baraldi dell’Università di Modena e Reggio Emilia,

Andrea Rossi, Giacomo Vianini della società 3DFlow, Pier

Carlo Ricci e Michele Agnoletti della Ditta Artificio Digitale.

Fino a questo momento nel corso del progetto “D12” è stato

svolto il rilievo digitale e la ricostruzione 3D, la modellazione

poligonale, lo studio e la ricerca della policromia originale

di alcuni oggetti archeologici di proprietà del Museo,

che sono stati selezionati sulla base dei seguenti criteri:

36 ArcheomaticA N°4 dicembre 2017


Tecnologie per i Beni Culturali 37

• l’eterogeneità del materiale costitutivo dei reperti;

• l’appartenenza alla cultura etrusca;

• la certezza della presenza della policromia originale, ormai

evanescente o perduta;

• la diversità degli apparati decorativi, talora resi a bassissimo

rilievo, pertanto difficilmente rilevabili, in altri casi

a rilievo quasi a tutto tondo;

• la diversità delle dimensioni tra gli oggetti considerati.

L’oggetto che ha dato il nome al progetto è una la stele felsinea

in arenaria, nota come “Ducati 12”, dal nome dell’archeologo

Pericle Ducati, che per primo intraprese uno studio

dettagliato di questa peculiarissima classe di monumenti

funerari etruschi, tipici per forma ed apparato decorativo

della Bologna etrusca di VI-IV secolo a.C.. La stele proviene

dal sepolcreto etrusco dei Giardini Margherita di Bologna ed

è datata alla seconda metà del V secolo a.C. (Ducati 1911,

cc. 373-374, n. 12; Maggiani 1999 ). Sue caratteristiche

principali sono le grandi dimensioni, l’ampio spessore (h.

cm 124; la. max. cm 86; spessore cm 34) e una ricca decorazione

figurata, corredata da iscrizioni, che si sviluppa su

tutta la superficie del corpo, modellato nella caratteristica

forma “a ferro di cavallo”. Tracce di una lavorazione precedente,

di recente individuate, permettono di asserire che

un originario monumento di età orientalizzante (VII secolo

a.C.) sia stato obliterato e riutilizzato per creare la stele,

probabilmente in virtù della difficoltà di procurarsi blocchi

di arenaria di tali dimensioni. Per tutti questi motivi la stele

Ducati 12 rappresenta uno degli esemplari più interessanti

e peculiari della scultura funeraria bolognese tra VI e IV

sec. a.C., che annovera circa 200 monumenti, sia interi che

frammentari (Govi 2014).

Gli altri reperti esaminati sono un’urna cineraria etrusca

in alabastro, con coperchio configurato, databile al III sec.

a.C., di manifattura volterrana, e una simile urnetta in terracotta

di produzione chiusina, del II sec. a.C., entrambe

appartenenti alla collezione Etrusco-Italica del Museo. La

prima, di dimensioni considerevoli, presenta sul lato lungo

della cassa la scena mitologica dell’uccisione del cinghiale

calidonio da parte di Meleagro, resa ad altissimo rilievo,

mentre sui lati campeggiano due animali mostruosi (inv.

n. IT 1275). L’altra è invece realizzata a stampo e reca la

diffusissima figurazione del duello tra Eteocle e Polinice,

ripetuta serialmente su un enorme numero di urnette coeve

(inv. n. IT 1284).

Anche se in fase iniziale, il progetto Ducati 12 è quindi

improntato ad un approccio multidisciplinare ai reperti archeologici,

coniugando differenti professionalità e competenze:

storico-archeologiche, tecnico-informatiche, chimico

fisiche. Manca - e questa è una lacuna sicuramente da

colmare - la componente economico-manageriale destinata

al reperimento di fondi, che permettano all’esperienza di

Fig. 2 - L'urna cineraria con coperchio antropomorfo durante l’acquisizione

del rilievo.

uscire dal confine del caso di studio per entrare nel reale

campo applicativo-sperimentale.

Allo stato attuale, gli obiettivi che appaiono realizzabili

sono:

4studiare la presenza di tracce di policromia rimaste sugli

oggetti in esame, al fine di stabilire presenza, qualità e

provenienza dei pigmenti;

4testare il rilievo digitale 3D di oggetti archeologici tramite

tecnologie non invasive e di costo contenuto;

4ottenere dalla combinazione dei dati informatico-modellativi

e chimici sia modelli fedeli all’originale, mostrandone

lo stato di conservazione attuale, sia modelli

“ideali”, che riproducano l’oggetto come doveva apparire

all’origine, con le forme intatte e i colori, ove possibile,

restituiti.

4valutare se e quali tecniche di stampa 3D e quali materiali

- resine plastiche oppure pietra - si possono applicare ai

fini espositivi, didattici ed eventualmente commerciali.

Figg. 3 e 4 – Da sinistra a destra, rilievo fotogrammetrico dell'urna Meleagro e dell'urna Eteocle e Polinice con il software 3DF Zephyr 3.7.


Fig. 5 – Mesh della stele Ducati 12.

LA PROCEDURA DI RILIEVO 3D TRA FOTOGRAMMETRIA E

STRUCTURE FROM MOTION

Il metodo di rilievo fotogrammetrico tramite algoritmi di

Structure from Motion è stato ampiamente testato in diversi

campi di applicazione (Pollefeys et alii 2001; De Luca et

alii 2006; Westoby et alii 2012), sia in termini di resa geometrica

della restituzione 3D sia in termini di accuratezza

metrica e georefenziazione del dato (De Reu et alii 2013).

Le principali problematiche nel concretizzare una procedura

di rilievo all’interno di un contesto museale, a prescindere

dalla tecnologia impiegata, sono individuate nella difficoltà

di movimento attorno al soggetto da rilevare e alla

presenza di ostacoli che impediscono o riducono la corretta

acquisizione del dato.

Queste problematiche hanno interessato due dei tre manufatti

su cui è stato impostato l’approccio multidisciplinare

svoltosi all’interno delle mura del Museo Civico Archeologico

di Bologna. Il primo, la stele funeraria Ducati 12, è stata

collocata, lungo l’esposizione museale della collezione

etrusca, in una zona vicino al muro perimetrale di una delle

sale del museo che ha messo in seria difficoltà la possibilità

di osservare la stele lungo il suo profilo sinistro (Fig. 1).

Relativamente alla seconda opera, l’urna cineraria con coperchio

antropomorfo (IT 1275), la fase più complessa del

rilievo è stata l’acquisizione della parte posteriore, nascosta

non solo dalla struttura su cui l’urna stessa poggiava ma

anche dai manufatti immediatamente alle sue spalle.

Tali impedimenti hanno reso impossibile il rilievo fotografi-

Fig. 6 – Rielaborazioni 3D del reperto.

38 ArcheomaticA N°4 dicembre 2017


Tecnologie per i Beni Culturali 39

co della parte posteriore dell’urna (Fig. 2).

L’unico manufatto che non ha rappresentato problemi legati

al movimento e alla visibilità in fase di rilievo è stata l’urna

cineraria cosiddetta “di Eteocle e Polinice” (IT 1284), poiché,

dati le dimensioni e il peso ridotti, prima di cominciare

l’acquisizione fotografica la stessa è stata fisicamente spostata

e collocata in un’area che ha concesso un movimento

a 360° rispetto l’urna e una ripresa ad assi convergenti con

una percentuale di sovrapposizione tra gli scatti ottimale,

compresa tra il 70% e l’80%.

In un ambiente interno quale è la sala di un museo, l’illuminazione

non è mai quella più adeguata per un rilievo

fotogrammetrico. Pertanto, oltre all’utilizzo di un treppiede,

sono state utilizzate due luci ad incandescenza opportunamente

collocate. Queste hanno permesso di produrre

sulla scena un’illuminazione diffusa, tale da non creare un

chiaroscuro troppo marcato nelle zone d’ombra offerte ad

esempio dai bassorilievi delle due urne.

Nei tre differenti rilievi fotogrammetrici è stata sempre

adottata una ripresa fotografica ad assi convergenti (Figg.

3-4), distribuita su più distanze rispetto al soggetto e su più

altezze (ideale per oggetti di piccole e medie dimensioni,

questa ripresa permette di all’operatore di ottenere una

percentuale elevata di sovrapposizione tra gli scatti). Nelle

immediate vicinanze di ciascuno dei tre manufatti sono

stati posizionati target differenti allo scopo di riportare in

scala il modello tridimensionale. Inoltre sono state prese

alcune misure direttamente sulle opere, così da poter verificare

l’accuratezza metrica al termine del processo di ricostruzione

3D.

L’attrezzatura per l’acquisizione fotografica ha compreso

una fotocamera Nikon D90, montata su treppiede, con sensore

CMOS APS-C (23.6 mm x 15.8mm) da 12.3 Megapixel e

un’ottica zoom Nikkor AF- S DX 18-105mm f/3.5 - 5.6G ED

VR, con lunghezza focale effettiva di 27-157mm. Tutte le

immagini sono state scattate in formato raw e successivamente

convertite in formato .jpg high quality, mantenendo

una risoluzione in pixel di 4288 x 2848 in cui le dimensioni

del singolo pixel corrispondono a 5.5 μ.

Il rilievo fotografico della stele Ducati 12 ha prodotto un

dataset di 92 immagini, mentre l’urna raffigurante la scena

dell’uccisione del cinghiale da parte di Meleagro ha richiesto

un totale di 121 immagini. Per il rilievo dell’urna di

Eteocle e Polinice sono state realizzate complessivamente

83 immagini.

Nell’ambito delle soluzioni software dedicate alla fotogrammetria

e alla Computer Vision esistono applicazioni freeware

e open-source che tuttavia soffrono di diverse limitazioni

(numero di fotografie utilizzabili limitato, compressione del

dato fotografico, poca accessibilità a strumenti di editing

e di esportazione, ecc.). Per il progetto D12 la software

house italiana 3Dflow ha messo a disposizione la versione

3.7 di 3DF Zephyr, un’applicazione proprietaria (Toldo et

alii 2013) già impiegata in ambito archeologico (Finotti et

Fig. 7 -Displacement per ottenere la geometria ricostruita dei disegni scolpiti in

tutti i loro dettagli.

alii 2015; Toldo et alii 2015) che consente la ricostruzione

tridimensionale di una scena o di un oggetto a partire

da fotografie o video, attraverso l’impiego di algoritmi di

Structure from Motion e fotogrammetria.

Il processo di ricostruzione 3D all’interno dell’applicativo si

articola in quattro fasi principali: orientamento delle fotocamere,

generazione della nuvola di punti densa, creazione

della mesh poligonale e generazione della texture fotografica.

Per ognuno dei manufatti presi in analisi il processo di ricostruzione

è avvenuto utilizzando i settaggi semi-automatici

del programma preferendoli alla regolazione manuale dei

singoli parametri delle quattro fasi, anche per testare la

bontà del procedimento automatico.

Per ciascuna fase della ricostruzione 3D, l'elaborazione è

stata avviata selezionando i preset a dettagli elevati, su

una workstation dotata di processore Intel Core i7 – 7410MQ

a 2.50 Ghz, memoria RAM a 16 Gb e scheda grafica Nvidia

Geforce GTX 970M DDR 5 a 6 Gb.

Le tempistiche di elaborazione dei dati vengono riportate

nella tabella in basso:

Tabella 1. Tempi di elaborazione del software 3DF Zephyr 3.7–settaggi delle fasi a

dettagli elevati

Fig. 8 - Ritorno alla fisicità con i vari tipi di Stampa 3D.


Di seguito vengono riportate le proprietà delle singole nuvole

di punti e mesh dei tre diversi manufatti in analisi, e gli

errori finali ottenuti:

Tabella 2. Dettagli delle nuvole di punti e delle mesh generate

Fig. 9 – Stampa in pietra di porzione della stele D12.

Tabella 3. Errori ottenuti a

seguito della scalatura dei

modelli 3Dtramite misure

prese su target posizionati

sulla scena.

RIELABORAZIONI DIGITALI - LA MESH DEL REPERTO

Tutti i sistemi di rilievo tridimensionale con tecniche di

campionamento (SFM, laserscanner, luce strutturata, sensori

di profondità, ...) producono un risultato finale composto

da una serie di punti colorati posizionati nello spazio

3D (normalmente, e da ora in poi, denominata pointcloud).

Purtroppo, una pointcloud non è molto utile alle operazioni

comuni di visualizzazione e indagine, perché non rappresenta

ancora un oggetto con proprietà fisiche (sebbene digitali)

di superficie. L’interpretazione più automatica possibile

e che richiede il minor scostamento dalle misure di rilievo

dirette è la mesh, ovvero una maglia di triangoli, uniti

gli uni agli altri, che segue in modo statisco l’andamento

della pointcloud. Una mesh, più o meno fitta e pesante a

seconda della qualità geometrica richiesta, rappresenta il

modello matematico più semplice e generico col quale si

può rappresentare in modo digitale un oggetto fisico; tutti

i software dell’ambito della modellazione tridimensionale

sono in grado di leggerla e gestirla, ovviamente con strumenti

e potenzialità differenti. Nel nostro caso, applicando

tecniche di rilievo fotografico, abbiamo anche a disposizione

l’informazione del colore dei punti: informazione che

la mesh conserva sotto forma di immagine raster associata

all’oggetto (texture; Fig. 5).

Per lo sviluppo di questa parte di ricerca è stato adottato

Blender quale software 3D di visualizzazione, gestione, manipolazione

delle superfici mesh tridimensionali per una serie

di motivazioni: gratuito, multipiattaforma, non richiede

hardware specifico, dispone di un set completo di strumenti

in ogni ambito del 3D richiesto (modellazione poligonale,

texturing, sculpting, rendering), richiede una curva di apprendimento

lineare. Purtroppo, le mesh derivate da procedimenti

di campionamento sono spesso difetti che è bene

risolvere prima di procedere oltre, così che le fasi successive

siano più efficienti e snelle.

Le operazioni si possono raggruppare tipicamente in:

4filtraggi statistici automatici; calcoli complessivi da applicare

sulla base di parametri (rimozione dei punti isolati,

levigatura di punte di rumore, interpretazione mesh, decimazione,

etc …)

4interventi con strumenti assistiti; interventi puntuali su zone

specifiche del modello in cui valutare e correggere problematiche

dei risultati o mancanza di informazioni (chiusura di

piccoli fori, rimozione di triangoli intersecati, etc …)

4modellazione di completamento; creazione di parti mancanti

o non risolte sufficientemente bene dagli algoritmi

di rilievo (incavi troppo pronunciati, superfici inaccessibili,

incoerenza dei dati fotografici, etc…)

40 ArcheomaticA N°4 dicembre 2017

Figg. 10, 11 – Residui pigmentari sulla stele individuati attraverso microscopia.


Tecnologie per i Beni Culturali 41

Figg. 12, 13 - Evidenti tracce di colore sull’urna IT1275 con identificazione dei pigmenti attraverso le indagini

Se il lavoro di rilievo fotografico e di restituzione è stato

fatto con una buona attenzione, in realtà queste operazioni

sono piuttosto di routine e non necessitano di competenze

avanzate ma solo di un buon protocollo di applicazione.

Il prodotto di questa fase intermedia di trattamento dati è

una mesh, della più alta qualità ottenibile dal rilievo, con

relativa texture a colori, possibilmente chiusa in uno o più

solidi. L’esperienza insegna che in questa fase è molto utile

produrre, oltre la mesh di alta qualità che resta sorgente

delle indagini, una o più versioni a diversa definizione (LOD

contrazione di Level Of Details), così da poter soddisfare le

diverse esigenze di livello di approfondimento successivo:

una mesh per la pubblicazione on line richiede un numero

massimo di triangoli piuttosto limitato con una buona texture

di colore, così come un modello per la stampa 3D può

accettare un dettaglio più accurato della forma, ma non

sempre necessita del colore. Inoltre, la mesh di alta qualità

può essere talmente dettagliata da richiedere hardware di

buon livello - spesso eccessivo rispetto all’indagine in corso

- per essere interrogata nella sua forma completa (Fig. 6).

Rielaborazioni 3D del reperto

La mesh di alta qualità permette una serie di rielaborazioni

particolarmente interessanti in svariate aree di indagine e

speculazione scientifica.

La prima applicazione pratica sperimentata è la ricostruzione

del manufatto riportato all’integrità della sua forma

ipotetica appena realizzato.

La stele D12 si presta molto bene a questo tipo di intervento

perché si può distinguere la sua forma principale (sostanzialmente

un semplice solido di estrusione) dai dettagli

scolpiti su di essa in bassorilievo. La tecnica utilizzata è

stata pertanto quella del displacement: dopo aver creato

il modello del solido principale, è stata creata un’apposita

texture map con descrizione dei livelli di grigio associata

alla profondità del rilievo della superficie, così da ottenere

la geometria ricostruita dei disegni scolpiti in tutti i loro

dettagli. (Fig. 7)

Il vantaggio di questa tecnica, applicabile solo in determinati

contesti, è la possibilità di intervenire rapidamente sulla

texture (una semplice immagine bitmap) per controllare i

disegni e il loro rilievo, così da poter esplorare diverse ipotesi

di completamento dei dettagli, fino a trovare il giusto

equilibrio fra disegno e profondità.

Il modello dell’urnetta cineraria di Eteocle e Polinice purtroppo

risultava incompleto per la parte interna (inaccessibile

alla tecnica fotografica) e la superficie sottostante:

pertanto è stato necessario modellare una sorta di piedistallo

e le superfici interne, dando però loro un carattere

estremamente lineare così che fosse evidente la loro estraneità

dal reperto originale.

Ritorno alla fisicità

Sull’urnetta cineraria di Eteocle e Polinice IT 1284 si è indagato

il ruolo delle potenzialità di prototipazione rapida

(stampa 3D e calchi) per creare riproduzioni in scala dell’oggetto

rilevato così da valutare due tecniche di pittura con

finalità completamente distinte:

4una verniciatura con shading diluito, per esaltare gli incavi

della geometria e leggere meglio i dettagli di forma;

4la ripittura di un calco in gesso bianco e in gesso colorato

per verificare varie ipotesi di pigmentazione originale.

Di tutti gli oggetti rilevati in modo completo sono state riprodotte

copie in scale diverse tramite stampante 3d in ABS

così da avere ausili fisici di confronto in ogni sessione di

gruppo di lavoro per valutare possibilità di ulteriori indagini,

idee di comunicazione, dettagli da approfondire (Fig. 8

a, b, c).

Attualmente è in fase verifica la stampa di una copia in pietra

alleggerita in scala 1:1 della stele. Per il momento sono

state fatte prove di stampa a campione di alcune porzioni

significative. L’aspetto più delicato di questa fase è la valutazione

delle finalità che un oggetto di questo tipo possa

permettere al di là di una semplice riproduzione dell’originale.

La disponibilità di materiali di stampa e di rivestimento

superficiale con caratteristiche del tutto peculiari

(ad esempio la fotoluminescenza...) aprono la strada a tecniche

di comunicazione visiva tutte da esplorare in campo

museale (Fig. 9).

Risultati dopo la prima fase di avviamento:


4promuovere una semplice campagna di rilievo tridimensionale

a costo minimo “costringe” ad una catalogazione

digitale di altre informazioni del singolo oggetto;

4il modello tridimensionale permette un confronto collaborativo

scientifico snello e multidisciplinare;

4la replica prototipale in scala dell’oggetto stimola e agevola

il confronto scientifico multidisciplinare;

4le informazioni digitali complete permettono una adeguata

programmazione delle indagini di approfondimento;

4il modello 3d a colori leggero permette una pubblicazione

on line su diverse piattaforme web di divulgazione.

LA POLICROMIA RIEMERGE

Il progetto ”D12”, dal punto di vista scientifico, intende

dare nuova luce agli studi riguardanti la policromia sui manufatti

di epoca etrusca.

Se tali studi sono ben sviluppati sulla statuaria classica e in

generale sulla produzione artistica anche del mondo etrusco

(Barbieri 2015, Brøns et alli 2016), manca una ricerca

approfondita e puntuale sulle stele felsinee: il Museo Civico

Archeologico di Bologna, grazie alla sua preziosa collezione,

è sicuramente il punto di riferimento per questo tipo

di analisi.

Già negli anni passati si è sviluppato un progetto di studio su

un corpus di stele di età orientalizzante della collezione del

Museo: i risultati ottenuti hanno permesso di sviluppare con

entusiasmo nuove prospettive di ricerca anche sulle altre

stele di epoca successiva (Marchesi 2011).

Oltre alle stele nella ricerca sono state incluse due urne

etrusche sempre conservate nelle collezioni del Museo Archeologico:

la comparazione dei dati provenienti dai due

diversi manufatti, per quanto riguarda la policromia, può

aiutare a ricostruire una storia dell’uso del colore in ambito

etrusco.

Per la mappatura del colore ci si è avvalsi dell’uso della fluorescenza

ultravioletta (UV), al fine di identificare i residui di

materiale sopravvissuto: va ancora una volta specificato che

l’uso della tecnica UV, anche in presenza di fluorescenze caratteristiche,

non è definitivo per discriminare il pigmento,

ma fornisce un supporto utile ad identificarne la presenza.

Grazie ai risultati derivanti dalle indagini svolte negli anni

passati, l’UV è stata utilizzata anche per provare a riportare

alla luce quelle parti di iconografia perduta a causa del

degrado della pietra.

Definire uno standard di applicazione delle metodologie

scientifiche basate sull’uso delle radiazioni provenienti dal

campo elettromagnetico più prossimo al nostro campo visivo,

appare di non facile attuazione per quanto riguarda

lo studio delle stele: è infatti la natura del manufatto a

giocare un ruolo fondamentale. L’arenaria può presentare

caratteristiche molto differenti anche in blocchi di pietra che

derivano da una stessa cava e per questo il supporto può

rispondere in maniera differente alle sollecitazioni derivanti

dall’irraggiamento UV o da altre luci solitamente usate per

le indagini diagnostiche. Per questa ragione le immagini UV

sulla stele Ducati 12 sono state catturate utilizzando filtri

diversi rispetto a quelli utilizzati per altre stele, dopo aver

provato differenti combinazioni di filtri per l’assorbimento

delle radiazioni UV.

Oltre al parziale recupero dell’iconografia, l’altro obiettivo

delle indagini è l’identificazione del colore sui manufatti in

arenaria; è oramai indubbio che le stele fossero policrome,

ma in qual misura è ancora tutto da definire: vi sono esempi

di stele monocrome, ma nella collezione del museo non vi

sono evidenti esempi di policromia sopravvisuta.

L’UV non ha mostrato quelle tipiche fluorescenze che fanno

ricondurre all’uso del colore e si è quindi passati ad un’ispezione

del manufatto attraverso l’utilizzo di un microscopio

con ingrandimenti fino a 900x. L’analisi della stele attraverso

microscopia ha reso possibile riconoscere minime parti di

residui pigmentari, che non consentono un riconoscimento

esatto del tipo di colore utilizzato ma che confermano l’esistenza

di policromia sulla stele (Figg. 10 e 11).

Un diverso tipo di approccio è stato riservato alle urne etrusche,

in cui sussistono evidenti tracce di colore (Fig.12): l’identificazione

dei pigmenti attraverso le indagini multispettrali

(Fig. 13) e quelle chimiche potrà consentire uno studio

approfondito non solo sulla tecnica utilizzata, ma anche una

prima definizione sull’uso simbolico delle cromie.

CONCLUSIONI

La ricerca sul campo ha dimostrato che le possibilità tecnologiche,

anche a basso costo e impatto, sono ormai disponibili

e mature, semmai la difficoltà sta proprio nel valutare

quali di esse e con quali modalità inserire nell’operato

abituale e quotidiano di un’istituzione museale, senza che

divenga un impegno gravoso di apprendimento e di risorse.

Il più grande ostacolo è superare quell’inerzia culturale-mentale

ancorata ai sistemi analogici tradizionali, a

fronte di un mondo digitale che ha già più di una volta deluso

le aspettative concrete, vendendo sogni futuribili poco

consistenti. Persiste dietro ogni progetto di sviluppo virtuale

il rischio di scivolare in realizzazioni troppo viziate da

un effetto gadget, a discapito dei contenuti estremamente

concreti ottenibili con qualche piccolo supporto professionale

in sede di programmazione.

Le tecnologie digitali possono affiancare le tradizionali

esperienze museali senza nulla togliere, anzi, aggiungendo

enormi potenzialità esperienziali per un pubblico che -sempre

di più- desidera capire, oltre che essere affascinato.

Gli strumenti digitali stanno comunque diffondendosi e,

prima o poi, sarà necessario adeguarsi all’offerta comunicativa:

muovendosi in anticipo sarà più facile controllare il

risultato finale, garantendo una buona qualità con il tempo

necessario per predisporla. Bastano poco lavoro e poco denaro

per ottenere vantaggi enormi.

Questa ricerca, così come deve essere nell’ambito sperimentale,

è un “work in progress” e continuerà ad esserlo, nell’idea

di un laboratorio multidisciplinare aperto; questi risultati

sono solo la prima parte di un programma più ampio.

Attualmente in programmazione sono stati già individuate

sperimentazioni di altre tecnologie di rilievo (es. scanner

a luce strutturata), lo sviluppo della piattaforma di condivisione

e dell’interfaccia di gestione dati, l’esplorazione

delle potenzialità comunicative delle stampe 3d, l’ampliamento

dei reperti di casi studio.

Abstract

The Archaeological Museum of Bologna has tested the application of digital

technologies on some objects within the project "D12", aimed to connect 3D

documentation with polychromy data. An Etruscan stela from Bologna, called

“Ducati 12”, gives its name to the project.

3D scanning tests made on some Etruscan artifacts within the project prove

that nowadays archaeological and artistic material can be investigated through

a low-cost, time-saving and reliable approach.

Several 3D virtual data digital technologies were tested and after the postprocessing

treatment some real applications on 3D data were realized.

Multispectral and chemichal investigations were carried out on the objects.

The results achieved allow to undertake an effective research project for the

reconstruction of the polychromy in Etruscan age.

42 ArcheomaticA N°4 dicembre 2017


Tecnologie per i Beni Culturali 43

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Parole Chiave

Musei; Archeologia; documentazione; SFM; 3Dscannning; photogrammetry;

diagnostic

Autore

Federica Guidi

federica.guidi@comune.bologna.it

Marinella Marchesi

marinella.marchesi@comune.bologna.it

Museo Civico Archeologico di Bologna

Giacomo Vianini

giacomo.vianini@3dflow.net

3Dflow S.r.l.

Pier Carlo Ricci, Michele Agnoletti

box@artificiodigitale.com

Artificio Digitale Snc

Andrea Rossi

laboratorio.diar@gmail.com

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100 MASSIMA

PRECISIONE

DI RILIEVO E

PERFORMAN-

CE AVANZATE

Topcon Positioning

Group

annuncia la

nuova stazione

totale GM-

100 progettata

per fornire un potente distanziometro assieme ad

una tecnologia di comunicazione avanzata.

"Ha le ultime tecnologie in un disegno contenuto ed intelligente"

ha dichiarato Ray Kerwin, direttore generale

dei prodotti per il rilievo. "Qualsiasi operazione di rilievo

si stia realizzando sia di run sito che di un rilievo

a fine costruzione, lo strumento da il massimo delle

performance con la migliore precisione della sua classe

fino a 6000 metri di misura della distanza con un errore

di 1.5 mm + 2 ppm con un prisma e fino 1000 m e 2 mm

+ 2 ppm senza riflettore."

La stazione totale GM-100 è dotata di una compensazione

dual-axis progettata per garantire misure stabili

anche per rilievi su terreni difficili, correggendo in automatico

sia gli angoli orizzontali che verticali.

Lo strumento offre una tecnologia Bluetooth integrata

senza antenna esterna, necessaria per la connettività

con il controller.

Altre caratteristiche includono 50.000 punti di memoria

interna e fino a 32 GB di memoria USB, così come fino

a 28 ore di durata della batteria e certificazione IP66.

Per ulteriori informazioni, visitare:

topconpositioning.com.

44 ArcheomaticA N°4 4 dicembre 2017


Tecnologie per i Beni Culturali 45

Crediti: 3DResearch srl

PROGETTO MUSAS: DIGITALIZZAZIONE 3D DEI REPERTI

DI EGNAZIA

Lo scorso agosto è iniziato il progetto MUSAS "Tutela,

valorizzazione e messa in rete del Patrimonio Archeologico

Subacqueo" (Campania, Calabria e Puglia). Ad oggi

sono state completate le operazione di acquisizione tridimensionale

dei reperti archeologici di provenienza

subacquea conservati al Museo Archeologico Nazionale

‘Giuseppe Andreassi’ di Egnazia (Fasano, BR) grazie al

meticoloso lavoro dei tecnici della 3D Research, spinoff

del Dipartimento di Ingegneria Meccanica dell’Università

della Calabria.

Questa operazione di digitalizzazione rientra nel progetto

MUSAS, diretto dall’archeologa dell’Istituto Superiore

per la Conservazione e Restauro Barbara Davidde

Petraggi (direttore anche del progetto Restaurare

sott'acqua che ha permesso di fissare strategie, modelli

e best practices per la messa in sicurezza e il restauro

del patrimonio archeologico subacqueo). Lo scopo

del progetto MUSAS è quello di sperimentare su scala

sovraregionale un modello integrato di monitoraggio e

valorizzazione del patrimonio archeologico sommerso,

nelle collezioni museali e in situ, in modo da realizzare

metodologia applicabili anche ad altri siti. Tutte le ricostruzioni

3D fra cui tantissime anfore, ancore litiche,

un’enorme dolium e una statuetta bronzea femminile

saranno inserite su un portale web per la fruizione del

Museo Virtuale dell’Archeologia Subacquea, al momento

è in fase di progettazione. La peculiarità del progetto

MUSAS è la realizzazione di un sistema di esplorazione

aumentata del sito di Egnazia e la creazione di una

rete di sensori sottomarini innovativi e flessibili per il

monitoraggio ambientale, fondamentali per studiare lo

stato di conservazione dei siti subacquei. Oltre alle

acquisizioni 3D, sono previste attività di ricognizione e

analisi del porto cittadino, le cui strutture sono in parte

sommerse dinanzi l’acropoli. Anche in questo caso

un’analisi tridimensionale dei manufatti consentirà di

aumentare le possibilità di fruizione e conoscenza del

sito archeologico di Egnazia.

Dopo Baia ed Egnazia, il progetto MUSAS si sposterà più

a Sud: le prossime tappe previste sono Crotone e Capo

colonna.

MULTISATION LEICA NOVA MS60

Per soddisfare le esigenze di un mondo in continua crescita

ed evoluzione, Leica ha sviluppato l’unica MultiStation al

mondo che unisce tutte le tecnologie di misura in un unico

strumento. Ed ha reso questo strumento ancora più intelligente.

La MultiStation Leica Nova MS60 è l’unica MultiStation

al mondo dotata di apprendimento automatico, in grado di

adattarsi autonomamente e continuamente a qualsiasi ambiente.

L'esperienza d'uso è stata migliorata attraverso la sovrapposizione

di nuvole di punti, dati misurati e modelli 3D,

il tutto in un'unica vista. La visualizzazione è stata ottimizzata

grazie ad un nuovo schermo da 5''. Le capacità uniche

della MultiStation Leica Nova offrono realmente una nuova

esperienza nel campo della misura.

Software coinvolgente

La MultiStation Leica Nova MS60 è caratterizzata dal rivoluzionario

software Leica Captivate, in grado di trasformare

dati complessi in realistici e pratici modelli 3D.

Con applicazioni facili da utilizzare e l’intuitiva tecnologia

touch, qualsiasi tipo di misura e di dati del progetto può essere

visto in ogni dimensione.

Leica Captivate gestisce tutti i campi di applicazione con

poco più di un semplice tocco, indipendentemente che lavoriate

con il GNSS o con le Stazioni Totali o entrambi.

Il Customer Care a un solo click di distanza

Grazie ad Active Customer Care (ACC), la rete globale di professionisti

è a solo un click di distanza per aiutarvi a risolvere

qualsiasi problema. Eliminate i ritardi con un efficiente

servizio di supporto tecnico, terminate i lavori più velocemente

con un eccellente servizio di consulenza. Ottimizzate

i tempi grazie al servizio di ricezione ed invio dati dal campo.

Scegliete il CCP più adatto alle vostre esigenze, assicurandovi

copertura sempre e comunque.

Pacchetti software diversi, una soluzione coinvolgente

Una gamma di software intuitivi per qualsiasi applicazione,

che offre la possibilità di scegliere come si intende lavorare:

Leica MultiWorx per AutoCAD, Leica Cyclone, Leica GeoMos,

Leica Infinity, diversi pacchetti software Hexagon possono essere

integrati nel flusso di lavoro per creare soluzioni personalizzate

per ogni specifica esigenza. Qualunque cosa scegliate,

potrete godere di un'esperienza coinvolgente che va ben al di

là della semplice gestione di dati.

www.geomatica.it

www.3dresearch.it


EVENTI

21 – 23 MARZO 2018

XXV edizione del Salone del

Restauro dei Musei e delle

Imprese Culturali

Ferrara (Italy)

Website: http://www.

salonedelrestauro.com

26 – 29 MARZO 2018

3rd International Conference

on Innovation in Art Research

and Technology - inArt 2018

Parma (Italy)

Website: www.inart2018.unipr.it

17 – 20 APRILE 2018

Archiving 2018: Digitization,

Preservation, and Access

Washington (USA)

Website: https://goo.gl/

SpnVFm

16 - 17 MAGGIO 2018

Conferenza Esri Italia 2018

www.esriitalia.it

Roma

16 - 18 MAGGIO 2018

Salone Biennale dell'Arte e del

Restauro di Firenze

Firenze (Italy)

Website: www.

salonerestaurofirenze.com

23 – 25 MAGGIO 2018

YOCOCU 2018 – Dialogues in

Cultural Heritage

Matera (Italy)

website: www.yococu2018.com/

24 - 25 MAGGIO

2018Culture and Computer

Science

Berlino (Germany)

inka.htw-berlin.de/kui/18/

3-7 GIUGNO 2018

ISPRS Symposium "Towards

Photogrammetry 2020"

Riva del Garda (Italy)https://

goo.gl/1c5muu

18 – 20 GIUGNO 2018

Museum Next Europe 2018

Londra (United Kingdom)

Website: www.museumnext.com

24 - 27 GIUGNO 2018

SALENTO AVR 2018

Otranto (Italy)

www.salentoavr.it

3 – 6 LUGLIO 2018

34° Convegno Internazionale

Scienza e Beni Culturali

Bressanone (Italy)

www.scienzaebeniculturali.it

22 - 27 LUGLIO 2018

Scientific Methods in Cultural

Heritage Research - Gordon

Research Conference

Castelldefels (Spain)

www.grc.org/scientificmethods-in-cultural-heritageresearch-conference/2018/

26 – 28 SETTEMBRE 2018

XXI NKF Congress – Cultural

heritage facing catastrophe:

prevention and recoveries

https://www.nkf2018.is/

ReyKjavik (Iceland)

46 ArcheomaticA N°4 dicembre 2017


Tecnologie per i Beni Culturali 47

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