jueves, 17 de diciembre de 2015

7) Definición de fotografía y nuevas tecnologías de captación de la realidad utilizadas en las reconstrucciones arqueológicas actuales.

1) Definición de fotografía y nuevas tecnologías de captación de la realidad utilizadas en las reconstrucciones arqueológicas actuales.

El término fotografía se define de manera frecuente como una imagen que se obtiene gracias a la acción de la luz sobre un material fotosensible.  Procede del griego foto: luz, y grafos: escritura o dibujo, pero habitualmente se omite el uso gráfico a favor de la utilización química.

Doifel Videla en su artículo: Detrás de la lupa: ¿pintores o fotógrafos? propone una definición más amplia, en donde se concibe a la fotografía como  el registro de una imagen proyectada ópticamente, ya sea fijada de forma manual (dibujo), por medio de una emulsión química o de manera electrónica.  Videla formula el termino fotóptica,  que significa “luz organizada ópticamente”. Lo importante no es el sistema de registro en sí, sino la relación con esta organización óptica que permite enfocar, encuadrar, elegir un punto de vista o distintas perspectivas, como hace nuestra visión.  “Las imágenes ópticas, por su parte, son mapeos  punto a punto de algún sucedáneo análogo, como la imagen proyectada. Estas necesitan generar un “molde” para trabajar y es esto precisamente lo que la pintura Renacentista hizo; apartándose de su concepto tradicional. Al someterse al patrón óptico, inconscientemente se transformó en una suerte de fotografía.”  (Videla)

La hipótesis que D. Hockney  defiende sobre la utilizaron de la lente desde el Renacimiento se enmarcaría en esta definición más amplia de la fotografía.  La lente proporcionaba una imagen proyectada de la realidad  que sirvió de molde  para que los artistas  realizaran el dibujo. En este caso la imagen se fijaba de forma manual. Este método ha sido  utilizado habitualmente por los pintores hasta el siglo XIX que trajo consigo el nacimiento del Daguerrotipo. Según Hockney con el nacimiento de la fotografía la “mano” del artista desapareció hasta  el reciente  surgimiento del ordenador que vuelve a incluirla.

En las reconstrucciones  virtuales en 3D el modelo se puede crear mediante dibujo,  con programas de dibujo por ordenador CAD o de modelado 3D, pero también es posible utilizar un nuevo tipo de “molde”.  Molde que se obtiene con las nuevas tecnologías de fotogrametría, escáner y técnicas geofísicas que proporcionan la captura de datos espaciales de la realidad.  Se trataría de una nueva tecnología  heredera de la lente renacentista de la que difiere fundamentalmente por su tridimensionalidad, proporcionando una nueva imagen “proyectada” de la realidad. La captura del movimiento por medio de sensores se presentará en el último apartado dedicado a la expresión corporal, pero se trata igualmente de una nueva herramienta de captura de la realidad.

Con las nuevas tecnologías  de captura espacial la posición de los puntos del objeto real se trasladan a los ejes cartesianos  X,Y y Z.  Se incorporan en un espacio tridimensional virtual, diferente del plano bidimensional renacentista que utilizaba los ejes X y Y. Este nuevo espacio tridimensional se hace visible gracias a la tecnología informática, que con un alto nivel de abstracción matemática se materializa en el ordenador.

Mediante la síntesis de herramientas informáticas y las nuevas tecnologías de captación de la realidad se obtiene un molde tridimensional, que formará parte con escasa o notable transformación del futuro mundo virtual. El cuadro, como resultado final de un proceso de trabajo que utilizaba la óptica, es equiparable al mundo virtual, como resultado final obtenido con la ayuda de las nuevas tecnologías de captación de la realidad. En ambos casos el pintor-operador utiliza una herramienta que transfiere información del mundo real, molde bidimensional o tridimensional, para posteriormente utilizando “la mano” crear un cuadro o mundo virtual.

Nuevas tecnologías de captación de la realidad.

A continuación se muestran diferentes tecnologías que proporcionar datos tridimensionales de la realidad. Información geométrica indirecta que resulta de utilidad en las reconstrucciones virtuales arqueológicas.  Se mostrarán únicamente las que tienen interés para este trabajo.

Algunas de estas nuevas tecnologías utilizan radiación lumínica y otras parten de otro tipo de radiación o registro. Se incluirán finalmente algunas técnicas geofísicas, que facilitan información de estructuras enterradas, suministran información bidimensional y permiten ampliar la información tridimensional previa.

Se partirá del protocolo de actuación redactado por el Instituto Andaluz de Patrimonio Histórico (Consejería de Cultura)  de la Junta de Andalucía Recomendaciones técnicas para la documentación geométrica de entidades patrimoniales.  Artículo que proporciona  la metodología necesaria para la generación de modelos geométricos y visuales tridimensionales de las entidades patrimoniales. 

Dicho protocolo enumera los objetivos que hacen necesaria la documentación geométrica en las entidades patrimoniales y la tecnología a utilizar:

Objetivos:

“- Documentar la geometría de la entidad patrimonial (forma, dimensiones, contexto espacial y temporal).

- Constituir un testigo del estado de conservación de la entidad patrimonial en un momento dado. Si se llevan a cabo diferentes trabajos de documentación a lo largo del tiempo, es posible tener una serie temporal que facilite el análisis de posibles deterioros, aberraciones y afecciones que estén afectando a la entidad.

- Conformar un soporte estructural que permita a un equipo de documentación tener una documentación de referencia sobre la que enlazar y contextualizar información temática sectorial sobre el bien.

- Generar cartografía auxiliar de calidad de la entidad patrimonial y su entorno.

-Producir materiales multimedia con objetivos de difusión.”  (Instituto Andaluz de Patrimonio Histórico)

Tecnología:

La toma de datos geométricos  se realiza  actualmente por medio de técnicas indirectas que suelen estar acompañadas de tomas directas previas, ya que estas últimas  proporcionan una infraestructura espacial de referencia.

Al tratarse de una técnica indirecta facilita información geométrica a distancia, sin contacto físico con el objeto. Por ello se hace necesario utilizar algún tipo de radiación, que puede ser capturada directamente del ambiente, los denominados sensores ópticos pasivos, o emitida previamente por un sensor, los sensores ópticos activos.

Sensores ópticos pasivos:

Fotogrametría:

Tecnología muy utilizada en la práctica arqueológica y en las reconstrucciones virtuales. Su origen en los años 60  está ligado a la cartografía y a la topografía pero actualmente se utiliza en muchos otros campos. La fotogrametría terrestre o cercana se aplicó con anterioridad a la fotogrametría aérea, también llamada de vuelo fotogramétrico.

La palabra proviene del vocablo fotograma: de photos: luz,  gramma: dibujo y metron: medir,  es decir: “midiendo sobre fotos”.  Ya se trate de fotografías terrestres o aéreas se puede obtener información geométrica de ellas, de carácter  bidimensional  o tridimensional.  “ Según Boneval, la fotogrametría se define como:  la técnica cuyo objeto es estudiar y definir con precisión la forma, dimensiones y posiciones en el espacio de un objeto cualquiera, utilizando esencialmente medidas hechas sobre una o varias fotografías de ese objeto.

Una definición más actualizada nos la da la Sociedad Americana de Fotogrametría y Teledetección (ASPRS)  es: el arte, ciencia o tecnología para la obtención de medidas fiables de objetos físicos y su entorno, a través de grabación, medida, e interpretación de imágenes y patrones de energía electromagnética radiante y otros fenómenos. Esta última definición es más amplia, abarcando técnicas modernas y  eliminando casi la diferencia existente entre la Fotogrametría y la Teledetección” (Sanchez, pág. 1).

Debido a la comparación que se está llevando a cabo en este trabajo, entre la utilización de tecnología óptica renacentista y las nuevas tecnologías de captación de la realidad, esta segunda definición de carácter amplio resultaría apropiada si englobamos a todas las tecnologías que se detallarán en este apartado como un tipo de fotogrametría.  En esta definición amplia estarían incluidas las tecnologías que proporcionan información geométrica sin la necesidad de utilizar la luz radiante y las técnicas geofísicas que proporcionan información bidimensional. No obstante para este capítulo de fotogrametría se seguirá la primera definición basada exclusivamente en el uso de fotografías.

Los medios tecnológicos necesarios para la aplicación de esta tecnología son sencillos y económicos y por ello bastante utilizados en la práctica arqueológica.  Actualmente de manera profesional se manejan cámaras fotogramétricas digitales de alta resolución, pero de manera económica  es posible utilizar una cámara digital común. En algunos proyectos se recurre al escáner fotogramétrico, encargado de digitalizar imágenes analógicas de alta calidad. Actualmente este último  tiende a desaparecer con el avance tecnológico de las cámaras digitales que proporcionan aplicaciones de teledetección de forma directa.

Fotogrametría a partir de una única imagen: La información que proporciona una sola fotografía es de carácter  bidimensional y se necesita una medición topográfica previa para determinar las coordenadas espaciales que se correspondan con algún punto de la imagen fotográfica.


Mediante la rectificación fotográfica  se puede corregir la deformación de la perspectiva generada por la lente. Se toman fotografías en paralelo al objeto de investigación, fundamentalmente se aplica a objetos planos. Se requiere cuatro puntos de apoyo y la utilización de un programa de retoque. La imagen corregida proporciona información métrica bidimensional del objeto que se podrá importar a un programa CAD o formar parte de una base de datos. Se adjunta un ejemplo del blog: dibujo arqueológico en 3D. Nuevas técnicas en la documentación gráfica del patrimonio  (Imagen 18). 


                                   Imagen 18

La información tridimensional se obtiene mediante el uso de dos o más fotografías, con una zona común de solape, que permitirá a su vez generar una posterior información planimetría y altimétrica del objeto. A continuación se presentaran las técnicas de fotogrametría tridimensional:

Fotogrametría a partir de imágenes estereoscópicas: al igual que la vista humana que proporciona información tridimensional se utilizan pares de imágenes.  “Es necesario calibrar previamente la cámara y orientar los pares estereoscópicos, generalmente mediante dianas sobre la superficie o mediciones directas de la entidad a documentar. Es una técnica que requiere la interpretación de un operador de restitución cualificado, que interpreta y selecciona los elementos más significativos”( Instituto Andaluz de Patrimonio Histórico ).

Fotogrametría a partir de múltiples imágenes: Esta técnica está siendo muy utilizada actualmente para generar modelos 3D y en la investigación  arqueológica,  debido a la facilidad y economía que conlleva. Gracias al uso masivo de la fotografía digital y los numerosos programas que hay en el mercado: proveedores on-line, software libre y programas de bajo coste, esta técnica está resultando uno de los mejores métodos  para generar modelos geométricos texturizados en 3D. No obstante debe estar acompañada de un trabajo topográfico previo de georeferencia y escalado.  Se puede utilizar  cualquier cámara digital y efectuando numerosas fotografías entorno al objeto o espacio de interés (imagen 19) se obtiene un modelo digital tridimensional. Gracias al solape de las imágenes fotográficas se minimizan los errores y se optimiza la obtención de datos geométricos y texturas.



                         Imagen 19 Toma de fotografías

Con este sistema se adquiere la siguiente información de interés arqueológico:

“1.- Generación del modelo 3D mediante software fotogramétrico (Imagen 20).


                         Imagen 20  Modelo 3D 


2.-Generacion de planimetría arqueológica basada en la vectorización de ortoimágenes obtenidas del modelo tridimensional. (Imagen 21).




                                    Imagen 21

3.- Integración de los modelos tridimensionales en bases de datos virtuales que contengan toda la información del proceso de  documentación

4.- Integración de los modelos 3D en motores de videojuego para su difusión y divulgación, tanto científica como lúdica”( dibujo arqueológico en 3D)

El usuario debe realizar las fotografías digitales de forma correcta: mediante solape e iluminación homogénea. Posteriormente con la ayuda de un programa informático podrá obtener modelos tridimensionales. En el blog de dibujo arqueológico 3D se analiza y recomienda de forma detallada algunos servicios on- line y programas existentes en el mercado.  Los proveedores on-line ofrecen un servicio que permite subir las fotografías a sus servidores para ser procesadas, mediante archivos de puntos, triangulación y texturizado. Posteriormente podrán ser descargadas directamente por el usuario en su ordenador aunque ofrece dificultades a la hora  de transferir gran cantidad de datos. Un ejemplo de proveedor on-line es: ARC3D Web (Imagen 22).  




                 




                 Imagen y video 22 Toma de fotografías y modelo 3D




Como ejemplo de programa gratuito se encuentra el Photosynth, como programa de bajo coste de carácter semi-automatico el Photomodeler y por último un programa automático reciente es Z-Scan.


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