Castelo Caldonazzo – Das ruínas à reconstrução arqueológica 3D

For who speaks English, please see this link: http://arc-team-open-research.blogspot.com.br/2013/12/caldonazzo-castle-from-ruins-to.html

No ano de 2009 conheci uma tecnologia chamada SfM, ou Structure-from-Motion, onde através de uma série de fotografias e uma espécie de engenharia reversa usando os dados da câmera, conseguimos reconstruir os objetos fotografados em uma nuvem de pontos em três dimensões. Depois de muitos estudos percebi que não era uma tarefa trivial conseguir bons resultados, mas não desisti, até que encontrei um material muito interessante no blog ATOR.

Eu já havia me deparado com o impressionante 123D Catch, mas o objetivos com essa tecnologia eram 2. 1) Conseguir digitalizar objetos usando apenas software livre e 2) A digitalização precisaria ter uma precisão na casa dos milímetros.

No site ATOR acessei excelentes materiais que me permitiram aprender o funcionamento do PPT-GUI e alcançar resultados surpreendentes para mim na época. Nem faz tanto tempo assim, isso ocorreu em maio de 2012.

Como é de costume, enviei um e-mail de agradecimento ao pessoal do ATOR e aproveitei para congratulá-los pelo excelente serviço apresentado nos posts. Falei que eu me interessava muito pela área deles, a arqueologia e que estava disponível caso precisassem de alguma coisa relacionada a 3D.

A resposta veio rápido e foi bastante positiva. O pessoal do Arc-Team, grupo de pesquisas e trabalhos arqueológicos, mantenedores do blog ATOR, me congratulou pelos trabalhos que desenvolvi com software livre e me convidaram a escrever no site, o que aceitei prontamente. Além disso, me perguntaram se eu me interessava em participar de um projeto desenvolvido por eles fazendo a reconstrução de um castelo ao qual eram responsáveis pelo sítio onde suas ruínas repousavam. Segunda proposta também aceita prontamente. Ali nasceu uma parceria que dura há um ano e meio e tem rendido bons e robustos frutos.

Caldonazzo

Caldonazzo é um vilarejo turístico localizado em Trentino, no norte da Itália. Famoso por seus lagos e montanhas, abriga um conjunto de ruínas do que fora um grande castelo, construído entre os séculos XII e XIII.

Desde 2006 essas ruínas são objeto de estudo e valorização patrimonial, sob responsabilidade da Superintendência Arqueológica de Trento, representada pela Dra. Nicoletta Pisu.

O Arc-Team, grupo ao qual fui integrado, tem o objetivo de fazer o levantamento arqueológico, organização dos documentos históricos e também ficou incumbido de digitalizar o espaço em três dimensões, bem como reconstruí-lo digitalmente. É justamente nessa última parte que entra o meu trabalho.

A Reconstrução

Apesar do meu conhecimento em modelagem arquitetônica, nunca havia trabalhado com prédios arqueológicos. O grande desafio foi começar algo do nada. Acima temos a planta baixa humanizada e criada a partir do 3D, mas no início da modelagem nós não contávamos com muita informação e durante as pesquisas algumas características da obra iam se alterando, conforme novas referências eram encontradas.

Da Itália o pessoal do Arc-Team me enviava via Dropbox todos os dados que eram levantados. As digitalizações feitas a partir de fotografias, as observações sobre as obras, as plantas baixas e fachadas básicas, etc.

Pensando em facilitar o trabalho optei por usar o Inkscape para alinhar os elementos digitalizados com as plantas e ir preparando terreno para a modelagem arquitetônica.

Com a planta e o posicionamento dos elementos, bastavam levantá-los em 3D.

Recebi as curvas de nível do terreno e as converti em uma malha, para que recebesse pouco a pouco o castelo, de modo a já ir adaptando tudo ao relevo.

Não deixando em momento algum de seguir os dados básicos das plantas e cortes enviados da Itália.

A texturização já era configurada, em conjunto com a vegetação. Quando trabalhamos com modelagem arquitetônica pelo menos, as pessoas esperam ver os resultados visuais o mais rápido possível. Assim, ao colorir e mapear a cena, oferecemos uma visão prévia de como ele ficará, animando o time, de certa forma e mantendo a todos motivados.

Assim que mais dados chegavam e a modelagem internet progredia, a parte do pátio do palácio também recebia vegetação e uma tímida humanização.

Detalhes como a configuração das escadas foram extensamente discutidos, isso por que elas representam uma ferramenta estratégica de defesa. No caso do castelo Caldonazzo, segundo levantamentos, eles contavam com uma escada retrátil para o acesso à torre. Assim, caso o castelo fosse invadido, os ocupantes teriam como se defender enclausurando-se na torre. Ao guardar a escada, dificultariam o acesso dos invasores à parte interna da torre.

Durante a modelagem da área do pátio do castelo, também foi trabalhado o posicionamento das câmera, para mostrar tudo da forma mais didática e elegante possível.

Depois de alguns meses de trabalho a parte externa do palácio fora totalmente modelada, restando apenas alguns poucos detalhes a serem finalizados. As câmeras principais já se encontravam posicionadas e a humanização fazia-se completa.

A estrutura estava pronta, esperando a filmagem feita por drones (veja o posto sobre a filmagem que vale a pena!), para inserir o castelo virtualmente nelas, através de uma técnica chamada camera tracking, onde o programa captura o deslocamento da câmera real e transporta ela para a cena 3D. Assim, através de uma composição de imagens, pode-se fundir real+virtual.

Alguns testes de cruzamento foto + 3D já haviam sido feitos, como a imagem que aparece acima, visando trabalhar a “palheta de cores” do ambiente real.

Durante a modelagem da parte externa do castelo, foram levantados os dados e feitos os refinamentos das divisões internas da edificação. Com a planta baixa definida, pouco a pouco foram sendo compostos os ambientes internos, tanto na configuração de mobiliário quando da iluminação.

Acima temos a sala de refeição do castelo. Curiosamente, mesmo estando esta no primeiro andar o piso em questão não é só de madeira. Sobre o assoalho fora colocada uma argamassa, muito parecida com os pisos que temos hoje, mas fosca. A parede, ao contrário, fora revestida por lâminas de madeira.

Diferente de uma modelagem interna para fins arquitetônicos modernos, esse tipo de trabalho é feito usando como referência dados documentais. O artista não faz o que quer, ou mesmo o que fica mais agradável aos olhos. Ele segue as observações dos arqueólogos, que uma por sua vez foram guiados por documentos, quadros e pela escavação do sítio.

A cozinha contava com acessórios bastante simples em relação aos que temos hoje.

Durante as escavações, encontraram algumas partes do reboco pertencente a parede do último andar, onde seria o quarto. Usando um gráfico de revolução, foi criado um padrão gráfico para ornamentar a parede da modelagem 3D.

O quarto então fora modelado, sempre segundo as observações dos arqueólogos.

Para tornar a visualização da obra mais didática, fora composto um corte com leve perspectiva, abordando o maior número de ambientes possíveis. Assim podemos ter uma boa noção da estrutura da edificação, escalas e afins.

Também foi desenvolvida uma planta baixa, para servir como base de apresentação do sítio e da reconstrução. Sempre usando o Inkscape.

Assim que a filmagem por drone foi feita. Chegou-se o momento de cruzar a cena real filmada, com a cena vitual levantada por digitalização por fotogrametria.

Os trabalhos estão ainda na fase inicial. Por se tratar de um monte natural, temos na irregularidade deste um grande desafio para adequar a cena real com a virtual.

Felizmente o processo foi facilitado pela robustez das ferramentas de tracking e composição presentes nativamente no Blender. Acima temos uma imagem, com a cena no 3D View à esquerda e renderizada à direita.

Agora temos duas renderizações representando quadros diferentes. Perceba que a cena 3D se adequa a cena ao fundo, que se trata do vídeo.

No início do post foi mostrado o resultado prévio dos estudos de tracking. Ainda há muito trabalho pela frente, mas aos poucos podemos ter uma boa ideia de como era o palácio Caldonazzo nos seus áureos tempos e tudo feito com software livre e gratuito.

Espero que tenham apreciado.

Deixo aqui meus agradecimentos ao Arc-Team pela oportunidade de trabalhar com eles nesse fantástico projeto. Espero que seja o primeiro de muitos.