Il museo virtuale dei mosaici

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1 Il museo virtuale dei mosaici Giuseppe Maino e Daniele Visparelli ENEA, Centro Ricerche E.Clementel, via Fiammelli 2, Bologna, maino@bologna.enea.it Nell ambito del progetto internazionale di ricerca GIANO (acronimo di Grafica Innovativa per il patrimonio Artistico Nazionale e per l Occupazione giovanile), promosso e coordinato dall ENEA di Bologna, è stato realizzato un sistema informatico prototipale per la gestione e la fruizione di decorazioni musive. Il progetto si è posto, come obiettivo principale, quello di sfruttare le potenzialità insite nelle più progredite tecniche matematiche ed informatiche, nelle attuali metodologie di elaborazione di immagini e simulazione di realtà virtuale, per lo studio e la divulgazione di tali beni. Introduzione Lo scopo principale del progetto descritto in questo lavoro - svolto nell'ambito del programma di ricerca GIANO è stato quello di ottenere un sistema aggregato di informazioni e documentazione, il più possibile esaustivo e che opportunamente canalizzato in un sistema informatico potesse costituire un primo passo verso la realizzazione di un museo virtuale dei mosaici parietali del Mediterraneo dal IV al XIV secolo. Come risultato dello sviluppo e dell implementazione di tale sistema software, ci si propone una maggior diffusione culturale e una più ampia possibilità di fruizione pubblica della documentazione relativa alle decorazioni musive e alla loro storia, un monitoraggio e un protocollo per eventuali interventi conoscitivi e conservativi e, soprattutto, un valido strumento a disposizione dei ricercatori della UE e più in generale dei paesi mediterranei, anche in connessione a recenti iniziative quali la costituzione a Ravenna di un Centro Internazionale per la documentazione del mosaico. A tal fine, si è inteso nell ambito del progetto GIANO - sviluppare un quadro di conoscenze organiche intorno ai mosaici parietali, al loro stato di conservazione, mettere a punto una metodologia analitica per lo studio dei materiali costitutivi del tessuto musivo e delle tecniche di realizzazione; creare un sistema di banca dati anche e soprattutto per immagini. La natura del progetto è stata pertanto prettamente interdisciplinare in quanto fondata sull'integrazione di ricerche di differente estrazione, sia di carattere storico-umanistico, sia tecnico-scientifico. I mosaici parietali in situ databili tra il IV e il XIV secolo sono essenzialmente concentrati nei paesi che si affacciano sul bacino del Mediterraneo centro-orientale. Tale distribuzione coincide con l'area di appartenenza o di influenza dell'impero bizantino e attualmente interessa principalmente le seguenti nazioni: Italia, Croazia, Albania, Grecia, Turchia, Cipro, Siria, Giordania, Israele, Egitto. La massima concentrazione di testi musivi è oggi dislocata in Italia, in Grecia e ad Istanbul, l'antica Bisanzio. In Italia si conserva il maggior numero di mosaici parietali in centri distribuiti su tutto il territorio. Le sedi più importanti sono Roma (IV-XIV secolo), Milano (IV-V e IX secolo), Ravenna (V-VI secolo e XII), la Sicilia (XII-XIV secolo) e Venezia (XI-XVIII secolo). Ugualmente significative sono le testimonianze musive conservate in Grecia: a Salonicco, Daphni, Hosios Lukas, Arta, Chios. Particolare interesse destano infine i mosaici della Moschea di Damasco, della Moschea della Roccia a Gerusalemme e della Moschea di Cordoba in quanto espressione rarissima della temperie culturale di radice islamica. Al di fuori del bacino del Mediterraneo centro-orientale, mosaici parietali in situ sono presenti in Georgia, in Ucraina a Kiev, in Spagna, come già ricordato, ed in Francia. Nel corso dei secoli, a cominciare dal XVI secolo, per varie ragioni sono stati smantellati alcuni complessi musivi di cui sopravvivono frammenti. Fra le principali strutture museali che accolgono mosaici staccati si segnalano le seguenti istituzioni: Musei statali di Berlino; Museo Puskin di Mosca; Victoria and Albert Museum a Londra; Città del Vaticano (Grotte Vaticane). Per quanto riguarda la classe delle icone a mosaico portatili, essa comprende circa cinquanta esemplari presenti in luoghi di culto o in collezioni pubbliche e private. Nel censimento complessivo, di cui si è finora svolta solo una prima necessariamente limitata parte, oltre ai dati essenziali pertinenti alla localizzazione e alla fisionomia storico-artistica del manufatto, si intende effettuare la stima dell'estensione e analizzare la morfologia delle superfici. Parte integrante del censimento è la ricerca e l'indicazione del materiale fotografico edito, nonchè di quanto conservato in fondi e archivi fotografici. Saranno presi in considerazione anche mosaici successivi al XIV secolo qualora siano contestuali a complessi musivi compresi nel periodo storico di interesse del progetto, in quanto possono essere potenziali fonti di informazione nei riguardi dello stato di conservazione e di valutazione di quelli più antichi. L'esempio più significativo al riguardo è rappresentato dalla stratificazione presente nella Basilica di San Marco a Venezia.

2 Per organizzare, correlare, elaborare il quadro di conoscenze relativo alla categoria di mosaici parietali, si ritiene utile svolgere due percorsi. Il primo è relativo alla acquisizione di dati su basi visive e documentarie di varia natura (ricerche bibliografiche, ricerche d'archivio, documentazione fotografica e grafica), aggregabili secondo lo schema analitico corrispondente alla scheda appositamente elaborata e descritta nella prossima sezione. Il secondo percorso ha invece come obiettivo l'impiego di metodologie e strumentazioni scientifiche; prevedendo l'uso sia di risorse preesistenti presso i laboratori delle strutture partecipanti al progetto, sia l'acquisizione di nuova strumentazione e la messa a punto di metodologie di indagine per gli scopi specifici. La scheda e le tecniche di analisi e documentazione hanno come oggetto il mosaico nelle sue componenti: 1. il testo musivo nel suo insieme, 2. supporti murari, intonaci e malte di allettamento, 3. tessere, 4. disegni preparatori e campiture cromatiche di base ed eventuali finiture policrome sulla superficie delle tessere. L'esigenza di progettare una scheda per lo studio del mosaico si fonda sulla specificità del mosaico rispetto gli altri generi pittorici (dipinti murali, dipinti su supporti mobili, ecc.), a causa della coesistenza di materiali differenti, che nel testo musivo conservano la loro spiccata identità. La scheda, divisa in moduli e sviluppabile in più livelli di approfondimento, prevede la registrazione di una serie di informazioni secondo le seguenti tematiche: 1. dati storico-artistici, 2. materiali costitutivi, 3. tecniche di esecuzione, 4. stato di conservazione. La necessità di una messa a punto specifica di metodologie e strumentazioni scientifiche sul 'mosaico 'nasce dalla riflessione sulla situazione attuale. Solo di recente e solo su alcuni manufatti di particolare rilevanza storico-artistica sono state realizzate indagini di un certo rilievo. Emblematico è il caso delle malte di allettamento, la cui conoscenza non è confrontabile con la mole di informazioni relative alle malte degli intonaci costitutivi dei dipinti murali. A tale riguardo non è ipotizzabile la mera trasposizione dei dati dal campo dei dipinti murali a quello dei mosaici, poiché è diversa la funzione specifica delle malte nelle due tecniche artistiche. Al riguardo, recenti studi hanno dimostrato la presenza di sostanze organiche (olii) nella composizione delle malte di alcuni mosaici, non individuata negli intonaci delle pitture murali. Relativamente all'individuazione dei materiali impiegati, particolare attenzione deve essere riservata a quelli appartenenti a rifacimenti o restauri. In alcuni casi ciò potrebbe permettere la determinazione di fasi non sempre documentate e difficilmente individuabili nella storia conservativa del manufatto e far luce su problemi tipici del mosaico, quali il riuso o il riciclo di materiali. Già le fonti storiche indicano lo smantellamento di tessuti musivi per reimpiegarne i materiali nella realizzazione di altri; è inoltre frequente il riutilizzo delle tessere di un mosaico nell'ambito di rifacimenti al suo interno. Tra le operazioni da eseguirsi per la migliore lettura della superficie musiva occorre procedere alla determinazione delle caratteristiche geometriche e dimensionali, alla caratterizzazione morfometrica, alla determinazione delle caratteristiche metriche di unità quali tessere e interstizi. A tale scopo sono state sperimentate con successo tecniche innovative di acquisizione di immagini di mosaici tramite laser scanner 3D ad alta risoluzione. Per quanto concerne invece la caratterizzazione chimica e fisica dei materiali, le informazioni utili sono: 1. la composizione chimica qualitativa e/o quantitativa dei materiali, 2. la caratterizzazione delle specie cristalline presenti, 3. la caratterizzazione petrografica dei materiali lapidei, 4. l'identificazione dei prodotti di alterazione, 5. la valutazione dell'integrità fisica e strutturale del manufatto, 6. lo stato cromatico delle superfici, 7. la struttura dei materiali, 8. la datazione di alcuni materiali impiegati. Per composizione chimica va intesa sia quella elementale, ossia il riconoscimento e una valutazione relativa della presenza dei diversi elementi chimici, sia la determinazione dei composti chimici in essi contenuti. Infine, per quanto concerne la documentazione del mosaico nel suo complesso si richiedono: 1. documentazione fotografica, 2. documentazione fotogrammetrica, 3. riprese con tecniche fotografiche speciali (micro e macro fotografie, a luce radente, IR, UV, ecc.), 4. riprese nell'infrarosso termico, 5. mappature tematiche sulla base di rilievi grafici, rivolte all'individuazione delle tecniche di esecuzione, dei materiali costitutivi e dello stato di conservazione. Infine, per mezzo di un sistema di Realtà Virtuale (RV), è possibile rendere visibili e interattivi, in tempo reale e con una sensazione di 'immersione totale ', fenomeni che pur appartenendo al mondo di tutti i giorni, non sono tuttavia 'visibili 'o 'comprensibili 'alla maggioranza delle persone, sia per le loro dimensioni, sia anche perchè

3 non percepibili immediatamente, sia ancora perchè al di fuori della portata dei nostri sensi, visto lo stato dell'arte in cui versano i reperti archeologici ed in particolare i mosaici. La RV è quindi uno strumento straordinario per coinvolgere l'osservatore al fine di sensibilizzarlo e di comunicargli informazioni di per sè non banali, proprio perchè riesce a rendere esperienza quotidiana fenomeni e problematiche al di fuori della portata dell'esperienza individuale. L ambiente di realtà virtuale Sulla base della scelta e dell'approccio suggerito, l'idea seguita è stata quella di costituire un 'museo virtuale dei mosaici 'permanente ma altamente variabile e suggestivo, in grado di attingere alle informazioni contenute nell'archivio multimediale. La realtà virtuale offre la possibilità di ricostruire il percorso nella dimensione del tempo e consente di vedere l'evoluzione archeologica e storica dei mosaici. Infatti, si in una simulazione di RV si può osservare il mosaico in tutte le sue proiezioni temporali, il passato splendore e l'attuale situazione, grazie alla percezione della tridimensionalità della collocazione reale, fino a quella delle singole tessere e alla possibilità di modificare interattivamente luci, colori e punti di vista. Il punto di partenza del progetto è consistito nella costruzione tridimensionale di uno spazio espositivo ideale: il museo virtuale dei mosaici, nel quale vengono collocati ed esposti un numero limitato di mosaici. Con la tecnica della risoluzione infinita (infinity reality), è possibile l'analisi visuale dettagliata del mosaico e la correlazione con altri mosaici legati da una relazione storica o creativa. Il sistema (hardware e software), implementato presso il CETMA (Centro di Progettazione, Design & Tecnologie dei Materiali) di Brindisi, permette anche l archiviazione multimediale ed ipertestuale di informazioni di tipo storico-critico e tecnico-scientifico sulle opere e sui restauri storici cui sono state sottoposte nel tempo, consentendo all utente un accesso dal web per l effettuazione di operazioni di input ed output dei dati. Il sistema software di animazione tridimensionale e di navigazione virtuale è infatti disponibile sia nella versione su server centrale presso il centro di ricerche CETMA a Brindisi, sia in una versione stand-alone, configurabile a piacere dell utente in modalità locale, anche su PC, con eventuale connessione al server remoto. Una cura particolare è stata infatti dedicata alla presentazione dei dati scientifici che caratterizzano le tematiche del restauro e dello stato di conservazione del mosaico stesso. Ipotesi e raffronti con teorie afferenti allo stesso mosaico potranno essere comparate e valutate visivamente dai ricercatori che a loro volta potranno arricchire il bagaglio informativo dell'archivio multimediale con nuove informazioni o teorie. Il mosaico potrà così essere analizzato nei suoi dettagli più minuti, evidenziandone la tecnica di esecuzione, la stratificazione degli interventi di restauro presenti, i dati di analisi della conservazione, ecc.. La combinazione tra realtà virtuale e multimedialità consente l'operazione di approfondimento conoscitivo sul singolo mosaico (testi, foto, filmati dello stato reale, ecc.) e dunque di creare uno strumento di analisi per tutti gli addetti ai lavori, ma anche per coloro che vogliono semplicemente attingere alle informazioni di carattere generale. Il sistema software così sviluppato permette di generare come prodotto derivato un CD-Rom o un DVD con i contenuti dell'archivio multimediale e con un'alta qualità di visualizzazione delle immagini contenute. Il CD- Rom viene prodotto con tecnica mista e consente di accedere anche al sito Web dove l'intero archivio dei mosaici è referenziato al fine di mantenersi aggiornati sulle evoluzioni dell'archivio stesso. Le azioni previste dal progetto si riassumono quindi nel seguente schema: creazione di un archivio multimediale a partire dai dati acquisiti e dalle schede descrittive classificate con dati storici, indicazioni dei materiali costitutivi, le tecniche di esecuzione, lo stato di conservazione; predisposizione dell'ambiente tridimensionale: modello del museo virtuale dei mosaici; gestione e trattamento delle immagini con gli algoritmi di risoluzione infinita; predisposizione delle funzioni d'interazione e di navigazione; creazione degli accessi tematici alla banca dati multimediale; sviluppo delle funzioni di correlazione visiva; attivazione delle funzioni di ricostruzione storica. Il sistema si compone di due strumenti per l organizzazione dei dati: un gestore di caricamento di dati collegato ad un database contenente informazioni multimediali sulle opere, ed un programma per la rappresentazione grafica tridimensionale di un contenitore architettonico (museo) navigabile e per la creazione di esposizioni virtuali di mosaici. Per museo ideale dei mosaici si intende un ambiente tridimensionale nel quale l utente può navigare in totale immersione con l ausilio di device esterni, il mouse o il flybox, dispositivi interattivi che permettono di navigare dentro l ambiente simulato, che rappresenta una sorta di spazio laboratorio, nel quale si trovano posizionate le decorazioni musive selezionate dall allestitore. Il principio con cui è stato costruito il modello di museo mira ad astrarre l opera dal suo contesto, non consentendo una riproduzione degli ambienti architettonici in cui essa si inserisce nella realtà. Il sistema integrato si compone come precedentemente osservato di un applicazione stand-alone, che comprende una postazione locale ad alta definizione, ed un applicazione specifica per l accesso remoto. I due sottosistemi, pur condividendo le stesse funzionalità di base, si differenziano per aspetti legati alle caratteristiche hardware.

4 Navigazione all interno del museo virtuale dei mosaici. Tale sistema integrato è stato visto come un efficace mezzo per una fruizione più articolata e, sicuramente, fino ad ora inesplorata per l opera musiva, categoria di oggetti per i quali l osservazione e l analisi nel dettaglio di aspetti materiali e tecnici spesso è impraticabile anche nella visione diretta del manufatto. In questo modo, il software di GIANO vuole essere uno strumento di archiviazione e rendere possibile il confronto fra opere diverse per sovrapposizione di singole partizioni. Il sistema rende comunque possibile integrare ricostruzioni parziali di ambienti reali, qualora il bene artistico non si ritenesse estraibile dal suo contesto. Nell ambiente museo, che l utente può a sua volta allestire creando una mostra personalizzata, sono messi a disposizione strumenti quali cavalletti, elementi d arredo, contenuti in una libreria. L esposizione virtuale creata dall utente può essere salvata ed utilizzata a scopo dimostrativo o per mostre permanenti. Per la costruzione e l organizzazione della base di dati, ci si è attenuti agli standard stabiliti dall Istituto Centrale per il Catalogo e la Documentazione, coniugando la divisione in campi tematici in cui vengono generalmente strutturate le schede catalografiche utilizzate ufficialmente a livello nazionale, per la catalogazione dei beni artistici, con le qualità aggiuntive delle applicazioni multimediali. Questo approccio ha conferito degli aspetti di carattere innovativo al sistema implementato, come l interattività, l aggiornabilità dei dati dalla rete, la multimedialità, che si profilano come strumenti critici altrettanto importanti delle descrizioni testuali. All interno dell ambiente tridimensionale può essere attivata la funzione di analisi delle singole opere mediante selezione (picking), interagendo con le informazioni in modo naturale e avviando una sequenza multimediale oppure una ricerca di informazioni a vari livelli di approfondimento. Un esempio di consultazione interattiva di scheda tecnica su uno specifico mosaico.

5 Sono stati predisposti, all interno del sistema, due tipi di tabelle relative alle singole opere. Una risulta strutturata in modo da accogliere opere d arte di qualsiasi tipo, avendo un carattere più generico. La seconda, si configura come una scheda specifica per il manufatto musivo ed accoglie dati più specifici, attinenti la tecnica esecutiva, i materiali e le informazioni relative ai restauri storici ed alla tutela. Le tabelle di cui si compone la base dati sono: Opera, Materia, Autore, Luogo fisico, Provvedimenti di tutela, Restauro, Ditta di restauro, Bibliografia, Immagini, Perizie, Documenti, Genere, Tecnica, Materia, Secolo, Periodo, Locazione, Nazione, Stato di conservazione, Sottoclassificazione attribuzione, Tipo bibliografia, Utenti, Multimedia Sequenze. La pagina introduttiva all archivio multimediale dei mosaici. A completamento del tessuto informativo del sistema, vi sono indicazioni di tipo testuale ed iconografico; in particolare, queste ultime sono sovrapponibili e confrontabili attraverso una specifica funzione dell applicativo, studiata appunto per favorire l analisi comparativa delle fonti iconografiche di una stessa opera, delle immagini ottenute da indagini diagnostiche, o ancora di fotografie di diverse opere. Un esempio di consultazione navigazione nel museo virtuale e archivio multimediale dei mosaici.

6 Conclusioni Le tecniche di computer graphics e di realtà virtuale, combinate con la progettazione e l implementazione di banche dati multimediali, si sono dimostrate utili strumenti nella documentazione e nello studio delle decorazioni musive, offrendo considerevoli vantaggi rispetto alle consuete metodologie di analisi, grazie alla possibilità di considerare le opere in un contesto quanto più vicino al vero e di ricostruire gruppi musivi smembrati o rimossi dalla collocazione originaria. Inoltre, sono state sperimentate soluzioni originali per la riproduzione tridimensionale dei mosaici. Una prima sperimentazione in collaborazione con l ing. Sergio Petronilli dell ENEA di Bologna e la dr.ssa Manuela Savioli della Facoltà di Conservazione dei Beni Culturali dell Università di Bologna, sede di Ravenna - è stata condotta sulla copia di una porzione del mosaico del VI secolo che riveste la volta a crociera del presbiterio della basilica di San Vitale a Ravenna. Lo scopo era quello di verificare la possibilità di riprodurre fedelmente in 3D una superficie musiva parietale, caratterizzata da una geometria tipicamente complessa, mediante l acquisizione tridimensionale e la successiva produzione di un modello virtuale. Tale raggiungimento si prospettava fin dall inizio particolarmente difficile, perché la superficie musiva, dotata di un fitto reticolo di sottili scanalature in corrispondenza degli interstizi fra tessere e malta di allettamento, rende complicata la lettura da parte del sistema di acquisizione, delle facce laterali delle tessere. Con opportuni accorgimenti, che saranno descritti in un prossimo lavoro, è stato invece conseguito un risultato molto soddisfacente, tale da poter determinare con esattezza anche la posizione e l orientamento delle singole tessere..la realizzazione di modelli virtuali di piccole porzioni, rappresentative delle composizioni cui appartengono, consentirà di effettuare indagini comparative fra cicli musivi, giungendo a quantificare affinità e differenze in termini di trattamento e resa superficiale del mosaico. Dal modello virtuale è possibile effettuare misurazioni esatte sulla grandezza delle tessere, sulla loro distanza, sull inclinazione delle facce superficiali, sul loro aggetto rispetto al supporto di malta di allettamento. Bibliografia D.Biagi Maino, G.Maino, The GIANO project: Combining hypermedia and network technologies for applications to the cultural heritage, in Proceedings of International Conference on Multimedia Computing and Systems, IEEE Multimedia Systems 99, Firenze, 7-11 giugno 1999, IEEE Computer Society, Los Alamitos, California (1999) G.Maino, D.Biagi Maino, L.Barone, J.L.Sanchez Soler, D.Fanfani, The GIANO project: Multimedia tools for the cultural heritage, in Proceedings of the 4 th International Conference Cultural Heritage Networks Hypermedia, Politecnico di Milano, settembre D.Biagi Maino, S.Bruni, L.Ciancabilla, S.Ferriani, G.Gandolfi, G.Maino, D.Visparelli, Advances in digital image processing and archiving for works of art, in Proceedings of workshop on Artificial Intelligence for the Cultural Heritage, Bologna, 14 settembre 1999, L.Bordoni (ed.), Bologna (1999) G.Maino, Results of the international research project - GIANO, in Proceedings of Minisymposium on Recent developments in the techniques of image processing and diagnostic imaging for the cultural heritage, V Congresso nazionale della Societá Italiana di Matematica Applicata e Industriale (SIMAI), Ischia (Napoli), 5-9 giugno 2000, SIMAI, Roma (2000) G.Maino, D.Biagi Maino, J.L.Sanchez Soler, F.Sottile, D.Fanfani, The GIANO project: Multimedia tools for the cultural heritage, in Proceedings of EVA 2002, Firenze, marzo 2002, V.Cappellini, J.Hemsley, G.Stanke (eds.), Pitagora Editrice, Bologna (2002) G.Maino, D.Biagi Maino, Le attività di ricerca dell ENEA sui beni culturali: il progetto GIANO, in Proceedings of II Congresso Nazionale AIAr Scienza e Beni Culturali, Patron Editore, Bologna (2002)