MODELLI INFORMATIVI GRAFICI AUTOMATICI PER L ARCHEOLOGIA: ORIENTAMENTI ED ESEMPI

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1 MODELLI INFORMATIVI GRAFICI AUTOMATICI PER L ARCHEOLOGIA: ORIENTAMENTI ED ESEMPI Notevolmente ampia è la letteratura sul tema dell'utilizzo dell'informatica per la progettazione e l'ingegneria; meno estesa (anche se in crescente aumento) quella invece relativa in modo specifico alla architettura antica e all'archeologia (1). Come è noto, la tecnica del disegno eseguito con il computer, conosciuta come CAD (2), è stata messa a punto e commercializzata agli inizi del La diffusione d'uso a livello professionale o generalizzato è invece iniziata negli anni , quando alcuni programmi e sistemi CAD sono divenuti disponibili su Microcomputer (3), affiancandosi all'uso dei Mainframe e dei Minicomputer. Questo fatto ha comportato un aumento dell'utenza, in crescita costante grazie anche alla contemporanea, lenta ma incisiva diminuzione dei prezzi di mercato sia dell'hardware che del Software. Ci si limita in questa sede alle considerazioni legate esclusivamente al disegno assistito dal computer, trascurando volontariamente gli altri sistemi avanzati integrati più o meno collegati al CAD (4), proprio per contenere l'area dell'argomento primario, rimandando ad altre occasioni gli eventuali ampliamenti (5). Gli utilizzi legati al CAD risultano, comunque, di una tale vastità che relazionarne la struttura in un unico contesto significherebbe aver già risposto a tutti i quesiti e reso a norma aspetti che invece sono ancora e tuttora da sperimentare. Si intende, pertanto, accennare qui a tematiche di approccio e di orientamento, utili a definire le classi principali di problemi e di argomenti su cui poter elaborare successive e più approfondite osservazioni secondo diverse esigenze e finalità (ó). L'utilizzo del computer per tradurre in grafica dati e informazioni della realtà comporta una corretta impostazione dell'atteggiamento degli operatori e della stessa strategia produttiva, completamente diversa da quella adottata per procedure tradizionali di disegno manuale. Grafica tradizionale L'operatore produttore di grafica tradizionale in ambiente storico archeologico deve procedere ad una "lettura" della realtà, trasferendola in elaborati grafici tracciati sul posto e legati a misurazioni di riferimento. Il risultato di tale operazione è dunque un insieme, più o meno cospicuo (sulla base della capacità o profondità di indagine), di informazioni, osservazioni e dati scaturiti in primo luogo da una visione soggettiva dell'elemento di analisi e poi trasferiti in prodotti grafici dove i singoli caratteri che configurano l'oggetto vengono correlati tramite quantizzazioni relative (distanze, quote, dimensioni, etc.), non assolute, che possono spesso dar luogo a incongruenze o imprecisioni, talvolta anche notevoli (7). Il prodotto ottenuto seguendo procedure tradizionali viene ad essere così strettamente legato alla qualità dell'elaborazione grafica; in ogni caso il disegno finale risulta privo di valore numerico assoluto, unico, non ripetibile, non controllabile. Grafica computerizzata Nella elaborazione grafica con l'ausilio del computer non è possibile operare secondo le modalità sopra elencate; è necessario infatti applicare negli aspetti procedurali metodologie analitiche e matematiche, rigorose e programmate, che si tenterà di definire e sintetizzare nelle note che seguono. Tali note derivano da una serie di interventi e di esperienze condotti in contesti differenziati (scavi statigrafici, aree archeologiche, complessi monumentali, centri storici. etc.) e realizzati su sistemi Personal più o meno potenti, estesi ed accessoriati, con l'adozione costante di un linguaggio operativo

2 comune e diffuso quale MS-DOS (8). Le osservazioni che si presentano in questa sede si pongono, quindi, non solo come risultato di precise scelte operative rispondenti a ben definite esigenze, ancorché di natura diversa, ma anche come spunto per una discussione ed una verifica in merito alle reali possibilità e potenzialità di applicazione dei sistemi informatici nella documentazione del patrimonio culturale. INQUADRAMENTO DELLE PROBLEMATICHE Come per le operazioni grafiche tradizionali, l'obiettivo fondamentale resta la normalizzazione delle procedure perché i prodotti siano utilizzabili da fruitori diversi (9). Tali procedure, infatti, devono permettere in qualsiasi momento l assemblaggio dei dati di rilevamento e di conoscenza della realtà, garantendo una visione omogenea del soggetto, mediante una particolare metodologia informativa e l'uso di standards univoci, con successiva archiviazione. Inoltre la restituzione computerizzata delle informazioni deve essere leggibile e gestibile anche su sistemi diversi. Se è indubbio, e comunemente accettato, il vantaggio delle applicazioni informatiche in campo antichistico (10), restano tuttavia da affrontare alcuni aspetti relativi alle seguenti problematiche: a) definizione dei sistemi; b) normativa tecnologica e degli standards; c) esigenze disciplinari differenziate; d) sperimentazioni separate e non omogenee; e) circolazione delle informazioni. Per le voci a) e b) si intende la possibilità di classificare i vari ambienti di lavoro sul piano sia del Software che del Hardware, per il quale si individuano tre classi fondamentali di sistemi operativi: 1) Calcolatori remoti (Host Computer) 2) Ministation e Vaxstation 3) Personal Computer XT e AT Le macchine di cui ai punti 1) e 2), per il notevole impegno finanziario ed operativo che comportano, sono per lo più distribuite nella rete delle grandi Aziende (private e non) e degli Enti di interesse pubblico. I sistemi minori di cui al punto 3) hanno, per contro, una diffusione assai ampia e in continua crescita, sia per i costi contenuti, sia per la facilità di accesso procedurale, di istallazione e di uso immediato. L'organizzazione del lavoro risulta differente per le varie classi, mentre molto simile è la procedura di ordinamento dei dati informativi di base. Tuttavia di volta in volta sarà necessario operare scelte riguardanti i sistemi Standards, i sistemi operativi, i linguaggi, i programmi operativi scientifici. Le problematiche indicate alle voci c) e d) possono trovare sicure soluzioni tramite lo sviluppo di interventi finalizzati che prevedano una stretta e corretta collaborazione tra i diversi settori disciplinari impegnati nella ricerca, nella sperimentazione e nell'applicazione di nuove tecniche informatiche in campo archeologico. Occorre in proposito sottolineare che l'integrazione tra specialismi diversificati sia sul piano scientifico che tecnico-operativo, nel rispetto delle specifiche competenze disciplinari (matematica, informatica, topografia, etc.), costituisce un presupposto fondamentale per una corretta impostazione e conduzione di interventi applicativi, là dove tematiche ed esigenze di natura storicoarcheologica devono "convivere" con apparati scientifici legati alla matematica, alla geometria piana e descrittiva e in genere con le cosiddette "strutture discrete" (logica, strutture algebriche, algoritmi, reticoli, etc ). Infine, la promozione costante di occasioni di verifica, di discussione, di divulgazione e circolazione delle sperimentazioni costituirà senza dubbio uno strumento idoneo per soddisfare le diverse esigenze di informazione, come indicato al punto e) tra gli aspetti tuttora problematici in merito alle applicazioni informatiche in campo antichistico. DEFINIZIONE DEGLI OBIETTIVI Gli obiettivi fondamentali nell'adozione del disegno informatico coincidono, in sintesi, con le caratteristiche principali del CAD: facilità d'uso, precisione, velocità, riproducibilità.

3 Facilità d'uso Una volta acquisite le nozioni fondamentali per l'utilizzo di uno o più determinati softwares, l'operatore si trova avvantaggiato in tutte le operazioni di cancellazione, rifacimento e confronto tra diverse scelte grafiche. Una volta padroni dei comandi necessari per utilizzare un programma di CAD, sono possibili le più svariate operazioni per intervenire sul disegno: aggiungere, duplicare, modificare con estrema precisione, senza dover ricorrere (come nel disegno tradizionale) a rifacimenti totali. Precisione Il CAD permette una precisione maggiore rispetto al metodo di disegno tradizionale, poiché il risultato si basa sulla potenza di misurazione propria del processore matematico, capace di definizioni superiori alla qualità grafica visiva (ad esempio nei parametri di quotatura generalmente si contano ben quattro cifre decimali). Velocità Il database matematico che governa il CAD permette la memorizzazione di ogni singola porzione del disegno, ovvero del soggetto. Ogni modifica od operazione produce (in tempo reale) una istantanea rielaborazione complessi.va dei valori inseriti fino a quel momento nel database. Quindi, anche disegni molto complessi possono essere elaborati (o rielaborati) per porzioni (ingrandimenti, etc.) o per interi, con semplici e veloci comandi da tastiera o da mouse, a seconda dei casi, in pochissimi secondi. Riproducibilità Questa caratteristica, di fondamentale importanza, permette di utilizzare un disegno come grafico di base, di riprodurlo in copia, e/o di operare su di esso variazioni, campiture, simbologie, etc., praticamente senza limiti. A seconda dei programmi usati, inoltre, sarà possibile personalizzare sia le procedure che i prodotti, legando il disegno alle necessità del momento. Tutti i disegni così prodotti risultano ugualmente validi quanto l'originale, perché i valori numerici saranno i medesimi, salvo quelli legati alle caratterizzazioni e alle simbologie finalizzate, aggiunti con le procedure determinate dalla apertura e chiusura di sequenze. ORGANIZZAZIONE DEL MODELLO INFORMATIVO La risposta alle esigenze fin qui esposte può essere data con l'adozione e l'organizzazione di un "modello informativo aperto". Per "modello informativo aperto" si intende una organizzazione dinamica e coerente delle informazioni (11). Ogni problema per la propria soluzione richiede sempre la definizione di un "insieme" di informazioni necessarie e sufficienti. Questo insieme di informazioni sarà chiamato: livello. La necessità di rispondere ad esigenze culturali, organizzative ed economiche che variano dinamicamente nel tempo crea svariati problemi, ad ognuno dei quali deve corrispondere, quindi, un opportuno livello di informazioni. Alcune di queste informazioni possono essere già presenti nel modello, per altre può rendersi necessario un nuovo riferimento. Il sistema informativo "aperto" permette che questo nuovo riferimento trovi sicuramente una collocazione e che questa sia coerente con l'intero modello. Da ciò la possibilità di generare sempre e agevolmente nuovi livelli, cioè la possibilità di affrontare coerentemente sempre nuovi problemi (Fig. 1).

4 La gestione di un modello informativo aperto è evidentemente realizzabile solo con il supporto di tecniche computerizzate: in questo modo è possibile manipolare elevate quantità di dati, accedervi con rapidità e sicurezza, utilizzarle per la soluzione di più problemi. L'estensione avrà limiti posti dallo hardware disponibile, la cui espansione permetterà la crescita delle possibilità di archiviazione e di gestione dei dati (12). Per la realizzazione di questo modello occorre, pertanto, individuare una serie di obiettivi propositivi e operativi ben definiti relativi sia alla gestione dei dati che alla gestione di elementi di conoscenza, esistenti o da eseguire appositamente. Per quanto riguarda l'utilizzo di documenti grafici di rilievo e di indagine già esistenti, è necessario predisporne il loro assorbimento nel sistema CAD con procedure di digitalizzazione e/o vettorializzazione a mezzo scanner (13), oppure (nel caso di dati numerici non ancora graficizzati) con il loro inserimento in un sistema cartesiano, con caricamento digitale (Fig. 2). Per quanto riguarda invece l'impostazione di nuovi rilevamenti, deve sempre essere tenuta presente la necessità di disporre costantemente di informazioni già uniformate, facilmente collegabili a successivi interventi e indagini, organizzate nell'ambito di un processo di acquisizione dati e rielaborazione dei medesimi. L'assemblaggio di nuovi dati di rilevamento e conoscitivi del soggetto, mediante l'uso di standards informativi univoci, a cui si è fatto accenno precedentemente, garantisce la gestione e la restituzione computerizzata delle informazioni in qualsiasi momento o fase successiva. DEFINIZIONE DEL MODELLO IDEALE Per la progettazione del modello occorre individuare una serie di obiettivi propositivi fondamentali su cui operare: Organizzazione del "modello informativo aperto" per sub-sistemi elementari. Rilievo e definizione della "Maglia di Base" e successivamente delle maglie a livello gerarchico inferiore. Analisi ed eventuale trasformazione di "informazioni" esistenti in forma coerente e integrabile al modello proposto. Archiviazione (secondo la struttura definita nel modello) e restituzione computerizzata delle "informazioni" esistenti (restituzione grafica e alfanumerica): \ Rilievo per schede dei sub-sistemi a vari livelli gerarchici. Definizione dei modelli geometrici e analisi computerizzata delle condizioni in cui si è potuto trovare il soggetto nel passato. Rilievo e memorizzazione di eventuali deformazioni fisiche e dinamiche verificatesi in punti significativi del soggetto. Indagini dirette volte alla esatta comprensione di fenomeni particolari riscontrati nelle varie fasi precedenti. La struttura metodologica così programmata è da considerarsi totalmente rivoluzionaria perché spinge alla visione volumetrica della realtà. La tendenza a separare la rappresentazione dello spazio in piani bidimensionali (piante, prospetti, etc.) è stata determinata dai mezzi tradizionali di lavoro usati finora (il foglio da disegno e le matite o le penne con cui tracciare i segni di proiezione dei volumi). Infatti la visione assonometrica o prospettica dello spazio è stata sempre usata nel passato come prodotto dimostrativo piuttosto che come mezzo di lavoro e di verifica in corso di esecuzione (14). L'organizzazione dei dati necessari per la realizzazione del "modello informativo aperto" impone all'operatore il pensare in tridimensionale, cercando di integrare tra loro mezzi di rappresentazione tradizionali del disegno in due dimensioni, intesi come momenti temporali di separazione di parti dello spazio, che successivamente (e per gerarchie) vanno a ricomporsi nella rappresentazione totale, producendo una probabile ed accessibile visione sintetica o convenzionale del modello reale che potremo chiamare modello ideale. Il modello ideale sarà tanto più diverso o simile al modello reale (realtà) quanto più o meno saranno

5 state attivate operazioni di "smontaggio" ideale, di "separazione", di "dettaglio" delle parti componenti lo spazio fisico, rimontandole in un sistema di rappresentazione complessiva regolato dai valori dimensionali matematici (modello digitale). Tanto più è complesso il soggetto originale (per dimensione, per articolazione spaziale e per componenti qualitative o temporali), tanto più sarà esteso il sistema vettoriale che lo può rappresentare e descrivere. La procedura "aperta" del caricamento dei dati permette di accedere a livelli gerarchici informativi crescenti, superando di volta in volta la eventuale incompletezza di uno dei tanti sistemi generativi della forma rappresentativa della realtà. A differenza del disegno (o rilievo) tradizionale tutto ciò è possibile nelle procedure informatiche perché, evidentemente, il lavoro avviene nell'ambito del concetto di spazio (anche se in componenti bidimensionali), in quanto ogni input immetterà l'informazione in un rapporto tridimensionale predestinato e preesistente, regolato da una griglia geometrica assoluta (Fig. 31, che chiameremo "maglia di base" (15). INDIVIDUAZIONE DELLE GERARCHIE Occorre impostare uno studio accurato della realtà al fine di stabilire le gerarchie associate poste in rapporto con lo spazio fisico e lo spazio ideale. Questo è necessario in architettura storica ed ancor più in archeologia, poiché spesso i resti di forme strutturali complesse si presentano alterate sia nella forma che nell'ordine gerarchico originario; il loro riconoscimento quindi si rende necessario per predisporre il destino delle informazioni (Fig. 4). Per spazio ideale si intenderà quello descritto dalla forma originaria (possibile o probabile) del soggetto. Lo spazio fisico corrisponderà alla situazione nello stato di fatto in cui la staremo osservando (rudere, complesso alterato, etc.). Le gerarchie invece saranno quelle presumibili originarie, anche se nello stato attuale possono essere state sconvolte o alterate. TRADUZIONE DELLA REALTÀ IN MODELLO GEOMETRICO E MATEMATICO La realtà è un composto informe, casuale o volontario, di sistemi materiali e fisici riconoscibili o intuibili, prodotto della attività umana e industriale, o alterazione di processi naturali. Un manufatto architettonico o i resti delle sue fasi (ruderi e scavi) rappresentano un sublimato di questo concetto. Essi possono essere descritti in funzioni complessive spazio-temporali, ma anche tradotti in modelli geometrici composti di vertici (punti), spigoli (linee), facce (piani), superfici di rotazione di linee con funzioni matematiche diverse. Quanto più la realtà viene dissociata in frammenti parziali di spazio geometrico tanto più il modello geometrico complessivo sarà vicino alla realtà (16). La scomposizione della realtà spinta verso una somma notevole di elementi geometrici componenti permette una maggiore precisione, ma conferma altresì la necessità di disporre di mezzi potenti e di notevole capacità di memoria (17). La gestione della realtà dovrà avvenire quindi con la ridefinizione di modelli geometrici "necessari e sufficienti", evitando l'appesantimento del lavoro con eccessivi dettagli formali. Tali schemi geometrici potranno successivamente essere sempre meglio ridefiniti con particolari prodotti a parte e sommabili in fasi successive con sistemi di strati (Layers) (Fig. 5) o di diapositive (Slides). Una volta definita la struttura geometrica in cui scomporre la realtà, ne avremo contestualmente anche ogni valore matematico in quanto ogni singolo punto (vertice) del soggetto sarà riconoscibile nella sua posizione nello spazio, grazie ai suoi specifici valori vettoriali (X,Y,Z) espressi in quantità numerica (Fig. 6). GESTIONE DEI MODELLI GEOMETRICO-ANALITICI

6 Come accennato precedentemente, la gestione dei modelli può essere facilitata da una appropriata impostazione del rilevamento. Nel caso di modelli ricavati da prodotti preesistenti (cioè eseguiti con tecniche tradizionali) occorrerà comunque "ricostruire" in modo artificioso (od anche ipotetico) la maglia geometrica di riferimento. I modelli più facilmente gestibili risultano naturalmente quelli la cui costituzione della banca dati è stata realizzata con appoggi assoluti (rilievi strumentali con teodoliti e fotogrammetria), muniti di coordinate riferibili a sistemi topografici locali o cartografici. Nei rilievi tradizionali diretti (con rotella metrica, filo a piombo, triplometro, etc.) è invalso l'uso di realizzare in loco le trilaterazioni di vertici, corrispondenti a punti notevoli delle strutture (o di unità stratigrafiche, unità murarie, etc.), disegnando in scala direttamente i rapporti metrici e collaudandone la giustezza grafica, senza alfine trascrivere costantemente e sempre le misure analitiche. Il prodotto finale risulterà un buon disegno in scala, con alcune misure "importanti" trascritte ed altre casualmente non appuntate (volontariamente o per dimenticanza). Questa procedura procura la perdita di ogni possibilità di collaudo e/o compensazione dei dati metrici che solo con la chiusura di tutte le equazioni dei triangoli è trascrivibile in sistemi informatici. I rilievi quindi non forniti di un completo corredo numerico sono da considerarsi incompatibili con le procedure informatiche, poiché l'esattezza grafica sarà sempre da considerarsi non oggettiva e legata alle deformazioni degli strumenti (misuratori, compassi, etc.) o dei supporti (carte, poliestere, cartoni, etc.), ed anche all'errore umano. Per quanto esposto risulterà determinante, ai fini procedurali informatici, nei casi in cui il rilievo di campagna sia stato eseguito con tradizionali misurazioni dirette (trilaterazioni), che queste siano accompagnate da un ricco "libretto" delle misure, relative alle distanze ridotte tra vertici e corrispondenti ai lati dei triangoli di poligonali multiple e intersecate. La trascrizione delle quote degli stessi vertici (ricavate anche con un semplice livello da cantiere) porterebbe la qualità del rilievo diretto a valore totale (non solo planimetrico ma spaziale) e quindi ne faciliterebbe l'incameramento informatico. FORMAZIONE E GESTIONE DEI MODELLI FINALIZZATI Sulla base di quanto detto è necessario organizzare: la struttura numerica delle informazioni la traduzione delle informazioni in modelli geometrici il trattamento dei modelli geometrici con caratterizzazioni e definizioni specifiche (modelli finalizzati). Un modello è definito dai suoi attributi e dalla organizzazione delle informazioni che li configurano. La struttura numerica delle informazioni garantisce la loro conservazione tipologica in qualunque organizzazione o associazione geometrica vengano a trovarsi (Fig. 7). Pertanto, mentre a tutt'oggi risulta molto facile raggiungere i livelli semplificati di descrizione geometrica delle informazioni, in antitesi è possibile affermare che molti sono ancora i limiti che circoscrivono l'applicazione delle procedure informatiche, riducendone la potenzialità, soprattutto in ambiente Personal. Per chiarezza basti pensare che un modello architettonico storico o archeologico può essere trattato con procedure CAD fino alla rappresentazione più dettagliata degli elementi costruttivi componenti (rappresentazione geometrica delle parti) fino al limite delle forme stilistiche proprie (ad esempio cornici, fregi, decorazioni, etc.). Ma è indubbio che oltre una certa soglia di dettaglio (sculture, bassorilievi, profili, etc.), le caratterizzazioni e le definizioni richiedono procedure di verticizzazione (punti discreti dello spazio) ad un livello di input così elevato che risulta difficile credere che sia conveniente ricorrere alle procedure informatiche in ambiente Personal (Fig. 8). Molte delle caratterizzazioni sono destinate alla grafica bidimensionale ricorrendo al montaggio di simboli convenzionali non descrittivi (pittorici) ma tipologici. Così un muro in opera reticolata sarà sufficientemente imitabile sintetizzandone la struttura e la forma con un modello di "retino" elettronico, riproducibile, deformabile ed adattabile (Fig. 9). Ma la sua funzione rappresentativa (prodotta

7 digitando oppure da elaborazione fotogrammetrica) sarà accettabile solo "visualizzando" il prodotto (sia sullo schermo che plottandolo) entro un ristretto campo dimensionale a basso rapporto di scala. In pratica si deve affermare che il valore visuale dei modelli finalizzati va progettato per le diverse scale di rappresentazione, né più né meno come nella grafica tradizionale, solo con margini molto più ampi. Una pianta di uno scavo o di un edificio elaborato con grafica tradizionale (manualmente), se disegnata a scala 1/20, potrà sostenere un rimpicciolimento anche fino alla scala 1/100, ed un ingrandimento al massimo al doppio (1/10); oltre (convenzionalmente) il disegno assume "segni" sproporzionati, che crescono o si riducono con la riproduzione meccanica o fotografica, diventando non accettabile. Con il CAD invece i "segni" possono essere mutabili, ovvero, a comando di tastiera, è possibile variare lo spessore delle linee a seconda delle scale, riuscendo ad estendere notevolmente la qualità grafica del disegno. Pur tuttavia occorre porre dei confini convenzionali. È indubbio che planimetricamente la somma dei dati numerici di un edificio restano gli stessi a qualsiasi scala, poiché sono espressi in valori assoluti. Ma è pur vero che l'insieme dei dati distintivi, come quelli caratteristici, ad esempio, di una pianta di un edificio (vertici, spigoli, linee, etc.), sono leggibili nel rapporto utile a rendere accettabilmente minima la separazione dei punti e delle linee (Fig. 10). In una carta topografica a grande scala, però, la loro somma si presenterebbe sul video come un puntino luminoso, così come un plotter a penne finirebbe per fare un buco sul foglio di carta a forza di trascrivere tutti i vettori grafici in un spazio fisico troppo ristretto per tanti output. Si può affermare quindi che la gestione dei modelli finalizzati deve trovare alcuni compromessi rispondenti ad esigenze visuali, quasi come nel disegno tradizionale, anche se con margini più ampi e procedure più estese e più comode. Quanto affermato porta a sancire il distinguo fondamentale che esiste tra il valore numerico del disegno informatizzato e quello grafico (stampa al plotter). Per ovviare a quanto esposto (e non per cause dovute alla qualità dei sistemi) sarà necessario operare sintesi geometriche e grafiche di soggetti o parti di essi, deducendole dal parco dati più completo. Collegando diversi tipi di dati si arriva così a memorizzare diversi files completi, da gestire per diversi fini specifici ed a diverse scale di lettura. RAPPORTO TRA MODELLI FINALIZZATI E BANCA DATI Non tutte le informazioni alfanumeriche della banca dati possono essere utilmente trascritte e gestite su modelli finalizzati se queste risultano di tipo complesso. Occorre, pertanto, ricorrere ad operazioni di adeguamento per superare la generica limitazione di potenza di utilizzo del Personal, tra cui ad esempio la disposizione dei prodotti su diversi strati o in diversi archivi (Fig. 1 1). Non tutti i programmi di grafica computerizzata sono predisposti per ricevere dati informativi della banca dati, sviluppandone automaticamente disegni reali. Infatti il più delle volte i grafici riproducibili sono di tipo semplificato ed in 2D. Per queste operazioni (così come per altre più sofisticate come le volumetrie, ombreggiature, coloriture, etc.) è necessario ricorrere a programmi ausiliari, compatibili contemporaneamente con i data-base (DBF), con i dati grafici (DWG), che si trovano normalmente in commercio, spesso a costi elevati, dipendentemente dal tipo di software cercato. MODELLI RICOSTRUTTIVI, MODELLI LOGICI, MODELLI IDEALI, DEDOTTI DAI MODELLI GEOMETRICI Tutti i modelli sono realizzabili su un modello geometrico di base che più si avvicina alla realtà. Il problema connesso con la produzione di nuovi modelli, garantita dal modello logico che genera il

8 data-base, si riduce, convenzionalmente, alla realizzazione di un modello geometrico generatore quanto più preciso e completo possibile (Fig. 12). Quanto più è esteso il modello logico, tanto più è ampia la possibilità di creare nuovi modelli. Viceversa, dati derivati dalla gestione dei modelli possono contribuire alla creazione di nuove informazioni numeriche da consegnare al modello logico. PRODUZIONE IN 2 D E PRODUZIONE IN 3 D La gestione dei dati generalmente avviene in 2D, con informazioni separate e distinte per piani, che seguono le leggi della proiettiva e della rappresentazione matematica dello spazio. La scelta del 2D è determinata dalla facilità d'uso dei programmi in commercio e dalla preparazione dell'utente su argomenti relativi alla geometria descrittiva dello spazio. La produzione in 2D può fittiziamente produrre effetti in tre dimensioni, con accorgimenti particolari, insiti nei programmi di utilizzo, o con procedimenti di proiezione eseguibili dall'operatore. La gestione della geometria dei soggetti in 3D, evidentemente, comporta una enorme estensione della potenza di capacità della CPU (Central Processing Unit) e, quindi, è destinata a settori particolari della produzione in CAD. La più semplice e convenzionale gestione dei dati in 3D è quella legata alla cartografia ed alle planimetrie generali (Fig. 13). Spesso prodotta in ambiente fotogrammetrico e topografico, con dati provenienti da sistemi sofisticati (teodoliti, stazioni elettroniche, sistemi GPS, etc.), utilizza una massa di informazioni sufficiente a disegnare l'andamento e la morfologia del territorio, i suoi elementi caratterizzanti, le tracce e le presenze di tipo antropico. Il concetto può essere esteso (fatto salvo il rapporto di scala) a zone di scavo archeologico (Fig. 14). Ad una categoria più complessa appartiene, invece, il settore della architettura storica monumentale, in cui si conservano gli elementi costruttivi e stilistici originali (Fig. 15). In questi casi la produzione in 3D richiede notevoli accorgimenti di sintesi, legati sia alla elaborazione e scelta degli input, che alla stampa con plotter. RAPPORTO TRA VALORE EFFETTIVO DELL INFORMAZIONE E VALORE VISUALE. VANTAGGI E SVANTAGGI NELL UTILIZZO DELLE TECNICHE CAD Sulla base di quanto esposto precedentemente, l'elaborazione grafica computerizzata in campo archeologico è indirizzata alla realizzazione di prodotti di sintesi. La rappresentazione, per quanto spinta nel dettaglio, se elaborata su Personal Computer, risulta a tutt'oggi qualitativamente inferiore a qualsiasi prodotto fisionomico o visuale di tipo tradizionale. Occorre, tuttavia, tener presente la costante evoluzione tecnologica, che in tempi relativamente contenuti permetterà di estendere la potenza e l'utilizzo del Personal. Attualmente la operatività su Personal comporta sempre il ricorso ad una serie di accorgimenti procedurali, da cui ottenere precisi e specifici vantaggi, non escludendo le possibili integrazioni sui prodotti finiti attuati con i sistemi tradizionali. Tra i vantaggi immediati si elencano: massima precisione analitica e notevole precisione sul disegno finito massima ripetibilità conforme; facilità di archiviazione; massima velocità di gestione (tempi, dimensioni, scale, colori, variazioni, etc.). Tra gli svantaggi attuali: scarsa verosimiglianza visuale; difficile disponibilità alla gestione combinata tra sistemi automatici e sistemi tradizionali.; compatibilità relativa tra sistemi e normative. Va ricordato che a tutt'oggi le richieste di settore riguardano ancora e soprattutto prodotti finiti "disegnati" e non solo memorizzati in data-base numerico e/o analitico (Fig. 16). La scelta del computer dovrà essere indirizzata verso la massima potenza della memoria residente (RAM), oltre che la massima capacità possibile della unità centrale (CPU), con la più alta velocità

9 possibile dei processori. Altresì alle periferiche va assegnato un ruolo importante per le diverse funzioni a cui assolvono. L'unità video permette all'operatore di seguire l'effetto grafico del prodotto e per questo sarà migliore se di grande dimensione (non meno di 16 pollici) ed a colori, con un rapporto Pixel quasi quadrato. Per i prodotti stampati invece si dovrà dare grandissima importanza alla scelta del plotter. Se del tipo a penne, dovrà avere un altissimo indice di ripetibilità. Migliori saranno le prestazioni del tipo elettrostatico, per la altissima precisione del prodotto grafico e la grande velocità. Va ricordato infatti che i disegni di soggetti archeologici si caricano di bytes molto più facilmente dei disegni di architettura e ingegneria. Pertanto la gestione e la restituzione dei prodotti può impegnare i sistemi per parecchio tempo, soprattutto se trattasi di Personal. Macchinari veloci ed affidabili si rendono quindi d'obbligo più che per qualsiasi altro settore di ricerca o di produzione (18). OBIETTIVI FUTURI È doveroso fare accenno ai metodi sperimentali (operativi nei settori industriali e militari) di acquisizione dei dati analitici (convertibili in dati grafico-geometrici), tramite riprese video, con particolari schede e programmi esecutivi operanti su Personal e appoggiati a programmi CAD, quali ad esempio Autocad, etc. I vantaggi, non trascurabili, si possono sintetizzare in: grande operatività di campo; facile registrazione di schede di archivio con prodotti grafici e fotografici; ideale sostituzione dei procedimenti fotogrammetrici tradizionali. Con questi sistemi è possibile prelevare immagini da registrazioni video ed editarle come un comune programma di publishing in diverse applicazioni di data-base, schedatura, etc. È possibile procedere alla ripresa di comuni disegni e grafici cartacei a mezzo della videocamera, trasferendoli in scheda grafica in tempo reale (19). La possibilità di migliori applicazioni attende però un futuro tecnologico legato alla qualità dell'immagine video registrata (alta definizione), finora ottenibile solo con alcuni modelli di videocamere dell'ultima generazione. L'alta definizione è oggi possibile a livello di ripresa, ma ancora da raggiungere a livello di proiezione su monitor commerciali. L'utilizzazione e la traduzione in sistemi vettoriali delle immagini raccolte tramite telecamere hanno ancora carattere sperimentale, sia nel campo del rilevamento strumentale (teodoliti elettronici) che della fotogrammetria. Tali procedure, tuttavia, applicate in alcuni casi anche in campo archeologico (20), si sono rivelate sostanzialmente valide almeno per la fase di incameramento dei dati destinati alla restituzione grafica. Conclusioni Nel processo di conoscenza di un determinato contesto, sia esso un singolo manufatto, un insieme di strutture complesse, stratificate o di grande impegno areale, o una porzione di territorio più o meno antropizzato, l'individuazione e la restituzione in forme geometriche delle diverse, molteplici componenti che lo configurano, costituiscono fasi di approccio e di lettura volte alla comprensione e poi alla materializzazione della realtà originaria, o meglio alla sua riprogettazione. Quanto più capillare e qualitativamente spinta e rigorosa sarà l'analisi, condotta secondo le metodologie specifiche dei diversi settori disciplinari, tanto più ampio e ricco sarà il quadro informativo utilizzabile per la definizione e la ricostruzione del modello ideale o dei modelli ideali, sovrappostisi nello spazio e nel tempo, che furono alla base della realizzazione e delle eventuali trasformazioni dell'oggetto in esame. Lo studio spazio-temporale delle forme, con la relativa trascrizione (grafica o analitica) delle informazioni raccolte, si trasforma cosi da semplice operazione di restituzione geometrica in intervento complesso che mira a riconoscere e ricontestualizzare stralci di diversi progetti originali, non sempre

10 percepibili in modo compiuto. E proprio in questa fase di valutazione e ricostruzione critica che viene ad affermarsi il vantaggio dell'adozione di tecniche computerizzate e in particolare del CAD, cioè di un sistema che consente di elaborare in forma progettuale i dati certi e le incognite scaturite dall'analisi. Alla tradizionale attività di rappresentazione grafica di elementi noti, viene così ad aggiungersi la possibilità di operare anche sogli intervalli incogniti che possono sussistere nel complesso delle informazioni. Il lavoro consiste, a questo punto, nel tentare di esprimere in termini analitici le funzioni che rispondono alle condizioni assegnate o assegnabili, dedotte dal sistema discreto degli elementi noti della forma. Nasce così un vero e proprio procedimento di ricostruzione della forma secondo una o più soluzioni probabili del progetto o dei progetti originali. È dunque a questo livello che si sviluppa la vera utilità di ricorso alle tecniche informatiche per la elaborazione di grafici: non semplici procedure geometriche, ma vere e proprie riprogettazioni dell'oggetto, espresse, infine, anche in disegno. EZIO MITCHELL (1) Per una esauriente panoramica sui contributi dell'informatica nel settore antichistico risultano tuttora sufficientemente aggiornati alcuni repertori bibliografici editi: cfr. P. MOSCATI, Archeologia e calcolatori, Firenze 1987; EAD., Bibliografia I ( ) Archeologia e calcolatori,1,1990,pp F. D'ANDRIA, Informatica e archeologia classica, in Atti del Convegno Internazionale. Lecce, maggio 1986, Galatina (2) Molti termini usati nel linguaggio di utenza del calcolatore si rifanno a vocaboli in lingua inglese, spesso contratti in sigle, oramai di uso corrente tra gli "addetti ai lavori". In questa relazione il criterio generale è stato quello di usare quanto più possibile il lessico italiano, salvo i casi in cui il significato e la terminologia non sono sostituibili e che di volta in volta si specificheranno ad evitare eventuali confusioni. CAD sta per Computer Aided Design: Progettazione assistita da calcolatore, ovvero l'insieme dei sistemi e dei programmi necessari a realizzare disegni di progetti a mezzo del Computer. Sostanzialmente la capacità colloquiale dei sistemi CAD aiuta e stimola l'operatore nell'ideazione progettuale, accompagnandolo interattivamente attraverso le fasi di realizzazione grafica, consentendo immediate verifiche sullo schermo. Non solo disegno, quindi, ma vero e proprio processo logico di costruzione e ricostruzione grafica. (3) Ci si riferisce in generale a tutti i sistemi di calcolo basati sui microprocessori. A formare un Microcomputer concorrono l'unità centrale di calcolo la memoria di lavoro, i circuiti di generazione di diverse utilità (clock, memorie di massa, sistemi operativi, etc.). Tra questi si individuano gli home computer (destinati al settore hobbystico e giovanile) e i Personal computer a cui nello specifico intendiamo riferirci. (4) A puro titolo di esempio: il CAP (Computer Aided Planning) utilizzato per la pianificazione del lavoro e della produzione; il CAG (Computer Aided Graphics) per la grafica elaborata da computer e la animazione visiva. (5) Gli argomenti trattati si collegano direttamente non solo ad esperienze professionali di campo condotte dallo scrivente in tempi recenti, ma anche ai contributi in corso di elaborazione, destinati allo studio che attualmente sta avvenendo presso la Commissione Ministeriale denominata Normal. (ó) Le esperienze a cui si farà riferimento sono state maturate dallo scrivente in un arco di tempo molto ampio, partite da timide prove iniziali comparate con la metodologia manuale poi, progressivamente, mettendo a fuoco le reali esigenze ed i concreti obiettivi raggiungibili con il computer. Nel 1983 in collaborazione con lo studio ESA di Reggio Emilia è stato modellato il primo prodotto logico finito sull'anfiteatro Flavio. Successivamente nell'ambito della Società S.T.M. di Roma è stato allestito un Centro Elaborazioni Dati ove tutti gli interventi citati nella presente relazione sono stati sottoposti a diverse elaborazioni informatiche curate dal responsabile del C.E.D. Geom. G. Coricelli.

11 (7) Cfr. V. MARCHIS, G. SCALVA, Alcune esperienze di rilievo architettonico automatizzato e di simulazioni di ricostruzione delle indagini archeologiche, in D'ANDRIA, op. cit, pp (8) MS-DOS (MicroSoft-Disk Operating System). Linguaggio macchina sviluppato dalla Microsoft (USA) basato su serie di codici binari di basso-livello che possono essere riconosciuti direttamente dalla CPU. (9) È già stato detto più volte (e non ci stancheremo di ripetere) che le rappresentazioni grafiche della realtà (disegni) costituiscono a tutti gli effetti un insieme di messaggi rivolti al lettore per far comprendere la realtà in ausilio ad un testo descrittivo della stessa. Tali messaggi possono essere sviluppati con linguaggi differenziati più o meno soggettivi, più o meno interpretativi etc. In archeologia i messaggi grafici devono raggiungere non solo lo scopo di rappresentare un modello della realtà, ma (compatibilmente con le finalità del lavoro descrittivo) consegnare informazioni sulle sue componenti e sulle relazioni tra esse. cfr. A. CARANDINI, Storie della terra. Manuale di scavo archeologico, Bari 1981, p (10) Significativi restano i numerosi apporti in tal senso riscontrati nel recente convegno specifico sul tema; cfr. D ANDRIA, op. cit. (11) Cfr. E. MITCHELL, G. VENERI, Proposta di rilievo modulare per l'anfiteatro Flavio LSA 6, I, 1985, PP (12) Le esperienze presentate in questa occasione sono state gestite su disparati sistemi personal. L'hardware minimo utilizzato comunque non è mai stato inferiore a sistemi basati su CPU da 8088, Coprocessore matematico tipo INTEL 80286, e 20 Mega di disco rigido, e memoria residente (RAM) di almeno 640 Kb. Una migliore configurazione è stata attuata utilizzando CPU da 80286, con coprocessore matematico tipo INTEL Meglio ancora CPU da e coprocessore matematico ed una memoria residente da almeno 1 Mega. Il video (Monitor) costituisce una delle periferiche fondamentali che per utilizzi grafici deve essere assolutamente a colori con scheda grafica VGA o almeno EGA. Velocità e composizione dei bit non hanno mai concorso sulla qualità delle esecuzioni, ma piuttosto solo sul tempo occorrente alle elaborazioni complete. (13) La documentazione tradizionale può essere riconvertita con Scanner e/o Digitalizzazione. Per quanto riguarda la digitalizzazione, è possibile attuarla già su piccolo formato (A4 A3); più precisa e vantaggiosa è l'adozione del grande formato (possibilmente AO). In questo campo le capacità e le possibilità operative in ambiente Personal sono ancora limitate e sperimentali, ma con ampie prospettive future che già lasciano prevedere migliori risultati. In archeologia i disegni si sviluppano nella definizione di linee incostanti, informi e casuali. I Softwares, attualmente in commercio, per il funzionamento degli Scanner di grande formato (AO) risultano molto efficaci nel riconoscimento di segni costanti, generalmente propri dell'ingegneria ed architettura moderna (linee, rette, curve da funzione analitica, etc.), ma in caso di segni non definiti e casuali restituiscono letture vettoriali notevolmente imprecise, pur se molto somiglianti. Naturalmente non ci interessa, per l'argomento presentato, la riproduzione informatica in formato "raster", perché questa è utilizzabile solo come copia non gestibile o elaborabile successivamente. Va ricordato che la vettorializzazione con scanner che risulti non esatta o male interpretata, anche in parte, nei segni grafici, per essere corretta deve venire elaborata con procedure di ricostruzione delle linee e dei segni. Poiché queste operazioni possono essere fatte solo alla tastiera o con il mouse, la procedura risulta lunga e laboriosa a tal punto che fatte le doverose stime iniziali, può risultare molto più vantaggioso e rapido digitalizzare i disegni esistenti, soprattutto se si dispone di un tavolo grafico formato AO. Un operatore esercitato può trasferire in memoria un disegno esistente in un tempo di poco superiore a quello tradizionalmente necessario a "lucidare" a inchiostro con il rapidografo. Con il vantaggio di poter contestualmente inserire dati conoscitivi relativi a quote, spessori, etc. Dati che disegni esistenti generalmente non hanno essendo grafici in 2D. (14) Cfr. C. SANSONI, Sketch: appunti tridimensionali per l'architetto con un personal conpukr, in A. POLISTINA, Computer Grafichs e CAD per l'architettura e il territorio, Milano 1984, p. 53. (15) Per maglia di base si intende il contenitore geometrico ideale in cui è inserito il soggetto o l'area di rilevamento. Questo contenitore è rappresentato da una struttura reticolare, regolare, con vertici analitici memorizzati e legati ad una rete topografica locale, oppure alla cartografia Ufficiale Regionale o Nazionale (U.T.E. O I.G.M.), utilizzando i caposaldi delle reti di livellazione o geodetiche disponibili (generalmente quelle del terzo livello); cfr. E. MITCHELL, Note sul rilievo e sulla documentazione grafica, in C. MORSELLI, E. TORTORICI, Curia. Forum Iullum. Forum Transitorium, LSA 14, I, 1989, PP (16) Si considera il triangolo l'unità piana completa più semplificata e rigida. Tre punti (vertici), tramite tre rette passanti per essi a due alla volta, ammettono la definizione di una porzione piana di spazio (il triangolo). L'associazione del concetto ad un quarto punto (vertice) ammette la soluzione di un volume (piramide) che risulta la porzione in assoluto definita dal minor numero possibile di elementi (4 vertici, 6 rette, 4 piani). (17) Cfr. L. CANEPARO, Un programma didattico, in POLISTINA, op. cit., pp

12 (18) Non necessariamente l'utente è obbligato ad essere "proprietario" delle macchine necessarie: infatti si va sempre più diffondendo ed allargando la rete delle imprese di servizio che offrono la possibilità di utilizzare apparecchiature costosissime per la elaborazione e la stampa di prodotti su dischetti a costo-copia e/o costo-stampa (a metro quadrato o a quantità). Addirittura questi servizi si stanno diffondendo anche tra alcuni centri avanzati di riproduzione disegni e fotocopie (eliografiche, cartotecniche e simili). (19) Su questo argomento sono state applicate prove di esecuzione con la combinazione scheda-programma della ATI (A. Tronics International Inc. USA) denominata PIB (Professional Image Board) che permette di connettere una sorgente video (Videocamera, VCR, Videodisk, etc.) con un Personal Computer. La massima risoluzione ottenuta è stata di 512 x 256 in Video Tape NTSC, su sistema 386 IBM compatibile, in Monitor munito di uscita in multifrequenza o con uscita RGB. Le possibilità di combinazione del Software riguardano soprattutto la compatibilità con ordinari dbase III e softwares di interfaccia editoriale. (20) Cfr. A. GOTTARELLI, Tecniche di documentazione dello scavo archeologico: introduzione alla videometria digitalizzata, in D'ANDRIA, op. cit, pp

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