OLOGRAMMI DI OPERE D' ARTE
L’Olografia è una tecnica in grado di produrre immagini tridimensionali. Come è noto la nostra visione è possibile grazie alla luce riflessa dagli oggetti che ci circondano, ciascuno dei quali diffonde uno specifico “fronte d’onda” luminoso, che raggiunge i nostri occhi, sulla cui retina si forma l’immagine.
La percezione della terza dimensione è dovuta al fatto che ciascun occhio vede una porzione diversa di tale “fronte d’onda”. Grazie alla tecnica olografica, su una singola lastra, è possibile registrare e successivamente riprodurre fedelmente il fronte d’onda originato dall’oggetto: ciò rende possibile vedere l’oggetto medesimo come se fosse realmente presente, in 3D, da vari angoli e senza l’ausilio di occhiali o dispositivi speciali. È anche possibile registrare su un’unica lastra diversi ologrammi, ciascuno dei quali è visibile da un diverso angolo di osservazione.
Presso i laboratori dell’ISASI-CNR vengono realizzati ologrammi con un metodo avanzato ibrido, ottico/digitale. Tale metodo permette di produrre ologrammi di grandi dimensioni senza la necessità di disporre di laser di grande potenza, grandi banchi antivibranti e complessi set-up, indispensabili nelle tecniche olografiche tradizionali.
La realizzazione dell’ologramma prevede tre fasi successive:
- Registrazione di una serie di fotografie dell’oggetto a varie angolazioni.
- Generazione al computer, con algoritmi speciali, di un ologramma sintetico (CGH).
- Stampa del CGH su speciale pellicola fotosensibile ad altissima risoluzione.
La prima fase prevede quindi un apparato di registrazione presente al momento presso i laboratori di Pozzuoli dell’ISASI. Nel caso di oggetti di piccole dimensioni, le immagini possono essere registrate facendo ruotare l’oggetto, tenendo la fotocamera in posizione fissa. Diversamente si utilizza una attrezzatura, costituita da una slitta motorizzata che movimenta una fotocamera, a sua volta montata su un rotatore. In ambedue i casi l’apparato di ripresa deve essere controllato da un sistema computerizzato poiché le foto devono essere riprese con step angolari molto piccoli (0.1 gradi).
Per ottenere un ologramma sono necessarie 600-1400 immagini, in funzione delle dimensioni dell’oggetto. Il contrasto dell’immagine e l’illuminazione dell’oggetto devono essere accuratamente controllati. La seconda fase prevede la generazione di un ologramma sintetico, a partire dalla serie di immagini registrate. Metodi avanzati di elaborazione numerica permettono di ottenere un ologramma discretizzato in singoli “olopixel”. Ciascuno olopixel contiene l’informazione sulla intensità del corrispondente pixel delle immagini originali, a ciascun angolo di registrazione.
L’ologramma finale costituito da tutti gli olopixel viene poi registrato, pixel per pixel, su pellicola speciale ad altissima risoluzione contenente tre strati fotosensibili sovrapposti. Ciascuno dei tre strati ha sensibilità spettrale ottimizzata su una delle tre componenti fondamentali per la sintesi additiva del colore (RGB). La riproduzione a colori è resa possibile dal fatto che, nella stampa finale, ciascun “olopixel” è costituito in realtà da tre ologrammi sovrapposti, ciascuno contenente l’informazione relativa a ciascuna componente RGB.
La stampa degli ologrammi viene realizzata da Geola Digital uab –Lithuania. L’istallazione e la fruizione dell’ologramma finale si realizza con illuminazione in luce bianca, lampade alogene oppure LED di alta potenza, forniti di parabola riflettente, in grado di generare un fascio con divergenza ridotta.
Oggetto reale
Arrangiamento di laboratorio per la registrazione delle foto a diversi angoli
L’oggetto utilizzato per la registrazione delle foto è una riproduzione in gesso della statuetta del fauno presente a Pompei nella “Casa del Fauno”. L’ologramma ha dimensioni di 50×60 centimetri e un angolo di vista di circa 80°.
L’oggetto è il testo “Avanzi delle antichità esistenti a Pozzuoli Cuma e Baja (1768 – Ferdinandi IV ann. IX)” di Paolo Antonio Paoli.
È stato realizzato un ologramma di dimensioni 60×50 cm su pellicola fotosensibile di cinque pagine del succitato volume. Per ogni pagina sono state registrate in laboratorio di 450 fotografie acquisite a varie angolazioni con passo angolare di 0.15 gradi. I cinque CGH, corrispondenti alle cinque pagine, sono stati registrati su un’unica lastra di dimensioni 60x50cm. Ognuno di essi è visibile da un diverso angolo di osservazione; quindi l’osservatore, camminando attorno alla lastra, può vedere scorrere le pagine successive del volume. Lo stesso effetto visivo si può ottenere anche per un osservatore fisso, ruotando la sorgente di illuminazione attorno all’ologramma.
Ologramma del fauno a tre diverse angolazioni
Cinque diverse pagine del volume visibili da diversi angoli di osservazione dell’ologramma
L’ologramma dell’uomo preistorico è stato realizzato non da foto di un oggetto reale ma da immagini CAD
L’impegno da parte dell’ISASI in collaborazione con il CNR ha portato alla realizzazione di uno stereogramma sintetico olografico (ologramma) e la sua esposizione in ambito museale.
L’ologramma stampato su un idoneo supporto bidimensionale permette la visualizzazione tridimensionale (3D) di una scena. L’ologramma di uomo preistorico è stato realizzato non da foto di un oggetto reale ma da immagini CAD. Infatti, la scena per la stampa dell’ologramma può essere creata digitalmente utilizzando un programma di modellazione 3D che consenta di configurare una camera virtuale con angolo di ripresa e parametri di movimento personalizzati.
La tecnologia utilizzata si basa sull’Olografia Digitale che è una tecnica in grado di produrre immagini tridimensionali. Com’è noto la nostra visione è possibile grazie alla luce riflessa dagli oggetti che ci circondano, ciascuno dei quali diffonde uno specifico “fronte d’onda” luminoso. La percezione della terza dimensione è dovuta al fatto che ciascun occhio vede una porzione diversa di tale “fronte d’onda”. Grazie alla tecnica olografica, su una singola lastra, è possibile registrare e in seguito riprodurre fedelmente il fronte d’onda originato dall’oggetto: ciò rende possibile vedere l’oggetto medesimo come se fosse realmente presente, in 3D, da vari angoli e senza l’ausilio di occhiali o dispositivi speciali. La realizzazione dell’ologramma stampato prevede tre fasi successive:
– Realizzazione di una serie di immagini dell’oggetto a varie angolazioni.
– Generazione al computer, con algoritmi speciali, di un ologramma sintetico (CGH).
– Stampa del CGH su speciale pellicola fotosensibile ad altissima risoluzione.
Nel nostro caso si è realizzato un modello di uomo preistorico inginocchiato per poter rispettare i limiti imposti per una corretta visualizzazione 3D all’interno delle dimensioni fisiche del supporto di 80cm x 100cm. Una volta definiti tutti i parametri è stata acquisita, come nel caso di oggetti reali, una sequenza di immagini utilizzando la camera virtuale. Per l’uomo preistorico sono state realizzate 1647 immagini, spaziate di 1.6 mm, riprese lungo una linea frontale rispetto al modello.
La realizzazione delle immagini con l’ausilio di programmi di modellazione 3D permette di ampliare i campi di applicazione della tecnica perché, in caso di impossibilità di trasporto delle opere al di fuori dell’ambito museale, la realizzazione degli ologrammi sarà possibile partendo da proiezioni numeriche.
La seconda fase prevede la generazione di un CGH, a partire dalla serie di immagini registrate. Metodi di elaborazione numerica permettono di ottenere un ologramma discretizzato in singoli “olopixel”. Ciascuno olopixel è un micro-ologramma quadrato contenente l’informazione sulla intensità del corrispondente pixel delle immagini originali a ciascun angolo di registrazione. L’ologramma finale è costituito da una matrice di olopixels.
Nella terza fase, infine, l’intero ologramma viene stampato su una pellicola ad altissima risoluzione, contenente tre strati fotosensibili sovrapposti. Ciascuno dei tre strati ha sensibilità spettrale ottimizzata su una delle tre componenti fondamentali per la sintesi additiva del colore (RGB).
L’istallazione e la fruizione dell’ologramma finale si realizza con illuminazione in luce bianca, lampade alogene oppure LED di alta potenza. La soluzione ottimale è un proiettore teatrale. In alternativa, un sistema multiplo di faretti alogeni oppure LED, forniti di parabola riflettente per generare un fascio di luce con divergenza ridotta. L’ologramma è stato istallato presso Biogem, museo di storia della terra e della vita.
OR 3:Tecnologie per la fruizione e valorizzazione del patrimonio museale
Attività 3.4: Tecnologie dell’Human-Computer Interaction (HCI)
Deliverables:D.3.4.1 Report tecnico sulla realizzazione del prototipo e sulle tecnologie dell’HCI in ambito museale.
PARTNER ATTUATORE:
CNR | IIT