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3D

  • Equipaggiamento di un guerriero germanico del II-IV secolo d.C.: oltre la ricostruzione digitale.

    L'analisi computerizzata che impiega modelli 3D di vestiti è ampiamente utilizzata nel design dell'abbigliamento contemporaneo. I vuoti d'aria e le aree di contatto tra il corpo e gli indumenti vengono misurati per garantire che si adattino al fruitore. I programmi informatici possono visualizzare la deformazione dei materiali tessili e la pressione che i medesimi esercitano sul corpo, inoltre un software specifico può modellare il trasferimento di calore per prevedere come i vestiti proteggeranno chi li indossa dalle temperature estreme.

    Le tecnologie digitali vengono utilizzate anche per ricostruire abiti e tessuti storici, in particolare quelli provenienti da un contesto archeologico, che possono presentarsi incompleti, danneggiati o fragili. Il potenziale della tecnologia - come la computer grafica (CG) e la progettazione assistita da computer (CAD) – sino a oggi è stato esperito solamente in  modo parziale.

    Un caso di studio interessante sull'uso di queste tecnologie è in corso di pubblicazione sul Journal of Cultural Heritage, da Aleksei Moskvinb, Martijn A. Wijnhovena, Mariia Moskvinab. La ricerca dimostra che le ricostruzioni digitali non sono solo visualizzazioni scientifiche, ma nuovi e potenti strumenti di ricerca da cui possono scaturire nuove intuizioni sui manufatti archeologici.

    Lo studio si è soffermato sull'equipaggiamento di un guerriero germanico del II-IV secolo d.C:  la panoplia composta da pantaloni, tunica, scarpe, una cotta di maglia, un indumento sotto l'armatura e una cintura. Per esaminare come i capi di abbigliamento interagiscano insieme sono state formulate diverse ipotesi.

    Nell’iconografia, la cotta di maglia è spesso mostrata con una cintura. Finora non era mai stato studiato in che modo la cintura interagisse con la cotta di maglia in condizioni sia statiche che dinamiche. Nella ricerca si sono confrontate due ipotesi. La prima che la cintura trasferisse parte del peso della cotta di maglia dalle spalle verso la vita. La seconda che l'uso della cintura contribuisse a ridurre il momento di inerzia della cotta di maglia rendendo più facile il movimento del guerriero.

    Il lavoro è stato suddiviso in due fasi principali: nella prima il costume è stato ricostruito in realtà virtuale, durante la seconda fase sono stati applicati strumenti CAD (Computer Aided Design) e CG  Computer Graphics per caratterizzare l'analisi della sollecitazione e della deformazione per analizzare i modelli 3D e ottenere i dati a favore o contro le ipotesi formulate. In un primo momento sono stati selezionati i reperti archeologici che compongono il costume del guerriero germanico del II-IV secolo d.C.  

    Per la cotta di maglia è stata scelta quella denominata di Vimose in Danimarca (National Museum Copenhagen, inv. No. C 1078). Questa armatura risale al 150–220 d.C. ed è nota per il suo eccellente stato di conservazione. Il ritrovamento non avvenne durante uno scavo archeologico, ma grazie ad addetti che trascinavano una rete di raccolta lungo il fondo della torbiera di Vimose. La cotta di maglia è quasi del tutto completa e flessibile e denuncia solamente qualche danno risultato di una distruzione intenzionale. In effetti la pratica della distruzione deliberata era una caratteristica comune nei cosiddetti sacrifici di bottini di guerra. La ricostruzione digitale della cotta di maglia di Vimose è trattata in una precedente pubblicazione di due degli studiosi Wijnhoven e Moskvinab.

    Diversamente, la tunica e i pantaloni ricostruiti provengono entrambi dal sacrificio del bottino di guerra a Thorsberg, nel nord della Germania. Proprio come a Vimose, la palude di Thorsberg conteneva migliaia di oggetti, principalmente militari, depositati sul fondo di un lago. La maggior parte dei manufatti provenienti da quest’aria risale alla prima metà del III secolo d.C.

    La cintura ricostruita invece proviene da un altro sito simile: Illerup Ådal, in Danimarca.

    Per la ricostruzione delle scarpe sono state scelte quelle di Obenaltendorf in Germania trovate ai piedi di un corpo maschile dalla torbiera maschile. Sono risalenti approssimativamente al III secolo d.C e riprendono la tipica calzatura della regione germanica durante quel periodo.

    Il passaggio successivo alla scelta dei reperti archeologici è stato l’utilizzo della tecnologia di morphing 3D per la modellazione di un avatar del guerriero germanico, sulla base di informazioni archeologiche e di tabelle di dimensionamento contemporanee. Quindi è stata effettuata la ricostruzione degli oggetti in realtà virtuale con l’utilizzo di due tipi di simulazione al computer: simulazione del tessuto per la tunica, i pantaloni e le scarpe; e una simulazione multi-specie di tessuto e corpo rigido per la cotta di maglia. Per eseguire un’analisi dello sforzo si è passati alla modellazione di un oggetto aggiuntivo, ovvero una rappresentazione semplificata del cappotto di maglia per comprendere l'influsso della cintura sul mantello e altri calcoli aggiuntivi. Infine sono state effettuate le analisi del costume ricostruito in un programma software di adattamento virtuale per vedere il comportamento degli abiti sul corpo del guerriero mentre combatteva con armi diverse.

     

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                                                  Fig. 2 - Avatar del guerriero germanico in diverse pose.

    Per la ricostruzione e lo studio del costume sono stati utilizzati cinque programmi software: Clo3D, Unreal Engine, Blender, Range e PicPick. Per modellare l'avatar, ricostruire gli indumenti e simulare il tessuto, è stato applicato il software Clo3D. Questo software ha consentito di analizzare l'interazione tra il costume e il corpo nelle varie dinamiche. Per eseguire quest’operazione è possibile utilizzare anche altri software di modellazione avatar specializzati come: MakeHuman, iClone e Adobe Fuse di Clo3D.

    Unreal Engine è stato applicato per inserire la cotta di maglia sopra la tunica e i pantaloni. Numerosi pacchetti software (Blender, 3dsMax e Cinema4D) possono essere impiegati per realizzare una simulazione multi-specie di tessuti e corpi rigidi. Tuttavia, i motori di gioco, come Unreal Engine, Unity e CryEngine, utilizzano un'unità di elaborazione grafica per accelerare la simulazione e ridurre il tempo necessario per calcolare le interazioni tra gli oggetti.

    Blender ha poi modellato l'oggetto shell ed è servito per ottenere le sezioni trasversali dei modelli 3D. In alternativa software di modellazione 3D (ad es. 3dsMax, Maya e Cinema4D) o pacchetti software CAD più sofisticati, come Autodesk Inventor, SolidWorks e 3-Matic esplicano la stessa operazione.

    Per simulare e analizzare l'influenza della gravità sulla cotta di maglia gli autori dello studio si sono serviti del software Range. Esistono molti altri pacchetti software per l'analisi degli elementi finiti, programmi come Abaqus, CalculiX, FEBio, FreeCAD, FreeFem, Fusion 360, Inventor, MATLAB, SimScale e SolidWorks hanno praticamente le stesse funzioni e strumenti per l'analisi delle sollecitazioni. Il software PicPick invece ha misurato i parametri degli avatar in posa. Infine per spostare i modelli 3D tra i cinque programmi software sono stati utilizzati formati di file di importazione / esportazione comuni, ovvero STL, OBJ e FBX.

     

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                                                 Fig. 3 – Test di sforzo del guerriero germanico.

    Questo studio dimostra che l'analisi dei manufatti archeologici nella realtà virtuale con i software moderni è in grado di arricchirne la comprensione. Inoltre l'analisi ha portato a tre importanti conclusioni che forniscono maggiori informazioni riguardo l’equipaggiamento di un guerriero germanico. In primis, l'uso di una cintura rendeva molto più agevole l’uso della cotta di maglia perché una parte sostanziale del peso veniva trasferita dalle spalle verso i fianchi. Inoltre il suo uso assicurava che la cotta rimanesse in posizione e chi lo indossasse non dovesse farsi carico di  ulteriori sforzi. In secondo luogo, la cotta di maglia aveva lo spazio sufficiente affinché il guerriero potesse ospitare comodamente un indumento intimo spesso. In questo modo si è dimostrata  l’estrema versatilità del costume militare, utilizzabile con diversi tipi di armamento e in diversi scenari e ruoli tattici sul campo di battaglia.

    Queste ricostruzioni presentano i limiti propri di ogni metodo scientifico, la scelta dei manufatti per la successiva ricostruzione digitale devono presentare un buono stato di conservazione, infatti nel presente caso i singoli manufatti erano tutti ben documentati e ben conservati. Inoltre i reperti risalgono alla stessa epoca e sono prodotti della stessa cultura archeologica.

    La ricerca si concentra su un guerriero germanico di un certo periodo storico e luogo geografico, in altri casi alcuni elementi dell'attrezzatura ricostruita possono risultare anacronistici o di un altro gruppo sociale o culturale.

    È auspicabile che ulteriori sviluppi di metodi scientifici, potrà porre rimedio ad eventuali lacune.

    Fonte: sciencedirect.com


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