DALL UTOPIA ALLA REALTÀ. Notizie dal cantiere dei dipinti in frammenti della Basilica Superiore di San Francesco in Assisi

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1 DALL UTOPIA ALLA REALTÀ 3 Notizie dal cantiere dei dipinti in frammenti della Basilica Superiore di San Francesco in Assisi

2 Programma Raffaello Laboratori Europei del Restauro Istituto Centrale per il Restauro Sacro Convento di San Francesco Assisi MINISTERO PER I BENI E LE ATTIVITA CULTURALI Commissario Delegato per i Beni Culturali Zone terremotate Umbria e Marche COMMISSIONE EUROPEA DG Educazione e Cultura SACRO CONVENTO DI SAN FRANCESCO - ASSISI CNR - Progetto Mezzogiorno UNIVERSITÀ DELLA TUSCIA - Facoltà di Conservazione in collaborazione con ICCROM, Commissione Nazionale Italiana UNESCO, Pontificia Commissione per i Beni Culturali della Chiesa LA REALTÀ DELL UTOPIA Assisi, Sacro Convento di San Francesco, Sala Romanica - 26 settembre 2001 ore 9,30-13 Saluti e Apertura dei Lavori P. Vincenzo Coli - Custode del Sacro Convento Luciano Marchetti - Soprintendente regionale Umbria Maria Rita Lorenzetti - Presidente Regione Umbria Mario Serio - Commissario Delegato Almamaria Mignosi - Direttore Istituto Centrale Restauro Giuseppe Basile: Il Cantiere dei frammenti: avanzamenti e prospettive Giovanni Attolico - Arcangelo Distante: Il riassemblaggio virtuale assisitito di frammenti: prime applicazioni alla vela di S. Matteo. Ferdinando Bologna presenta gli Atti del Convegno Il cantiere pittorico della Basilica Superiore di San Francesco in Assisi. (Assisi, settembre 1999) S. Bérgèon Langle e C. Périer d Iétèren presentano il volume Guida al recupero, ricomposizione e restauro di dipinti murali in frammenti. L esperienza della Basilica di San Francesco in Assisi. Alla inaugurazione dei Santi della volta della Basilica Superiore tornati al loro posto sono stati invitati l On. Ministro per i Beni e le Attività Culturali Giuliano Urbani, ed il Commissario Europeo alla Cultura, Viviane Reding. MINISTRY FOR CULTURAL HERITAGE AND ACTIVITIES Deputy Commissioner for Cultural Heritage Earthquake zones of Umbria and the Marches EUROPEAN COMMISSION DG Education and Culture SACRO CONVENTO OF ST. FRANCIS IN ASSISI CNR - Mezzogiorno Project UNIVERSITA DELLA TUSCIA - Faculty of Conservation in collaboration with ICCROM, UNESCO National Commission for Italy, Pontifical Commission for the Cultural Heritage of the Church THE REALITY OF UTOPIA Assisi, Sacro Convento of St. Francis Sala Romanica - 26 September 2001 ore 9,30-13 Greetings and opening session P. Vincenzo Coli - Keeper of the Sacro Convento Luciano Marchetti - Regional Superintendent for Umbria Maria Rita Lorenzetti - President of the Umbria Region Mario Serio - Deputy Commissioner Almamaria Mignosi - Director, Central Restoration Institute Giuseppe Basile: The worksite on the fragments: progress and prospects Giovanni Attolico - Arcangelo Distante: Computer-aided virtual reassembly of the fragments: first applications on the web of St. Matthew Ferdinando Bologna presents the Proceedings of the Meeting The Painting Worksite of the Upper Basilica of St. Francis in Assisi. (Assisi, September 1999) S. Bergeon Langle and C. Pèrier d Ieteren present the volume Guide to the Recovery, Recomposition and Restoration of the Shattered Wall Paintings. Experience gained at the Upper Basilica of St. Francis in Assisi. The Minister for Cultural Heritage and Activities, Giuliano Urbani, and the European Commissioner for Culture, Viviane Reding, have been invited to the inauguration of the saints of the vault of the Upper Basilica, now restored to their place.

3 Ora che il periodo di gestione straordinaria sta per volgere al termine riesce più difficile fare un bilancio dell attività svolta per restituire alla Basilica la sua funzione ed il suo decoro quando essa è ancora in pieno e ininterrotto svolgimento e fa d altra parte presentire non lontano il proprio compimento. Dopo le tappe brucianti che portarono, in poco più di due anni, alla riapertura al culto della Basilica Superiore è stata tutta una sequenza di rilevantissimi avanzamenti nell azione di recupero delle zone danneggiate del complesso basilicale: dal Chiostro di Sisto IV al Salone Papale, dal Refettorio al Museo-Tesoro, alla Piazza Inferiore. Giunge inoltre a compimento un operazione assai impegnativa e per certi versi ai limiti della sfida: la ricostituzione della decorazione murale dell arcone adiacente alla controfacciata mediante la ricollocazione degli 8 Santi crollati in seguito al sisma. Operazione resa possibile dalla definitiva per quanto sempre discreta reintegrazione delle mancanze, che ha preso il posto di una prima, parziale soluzione (il pannello con i Santi Rufino e Vittorino), provvisoria e sperimentale, in qualche modo provocatoria, e con alle spalle l unanime sostegno non solo di un consesso di specialisti internazionali (La realtà dell utopia, Assisi marzo 2001) ma perfino di un indagine sul pubblico che visitava il cantiere dei frammenti. Nel frattempo continua ad arricchirsi di nuovi frammenti la vela di S. Girolamo e vengono posti nuovi punti fermi nel processo di avanzamento del progetto di riassemblaggio assistito dal computer della vela di S. Matteo di Cimabue. Buon ultima almeno per ora una Guida al recupero,ricomposizione e restauro di dipinti murali in frammenti, destinata a segnare una tappa importante nella messa a punto di strumenti operativi per una più efficiente conservazione del nostro patrimonio di beni culturali. Now that the period of extraordinary management is drawing to a close, it is more difficult to draw up a balance sheet of the activities involved in returning the Basilica to its normal function and decorum. The effort is still in full swing and yet one sees the end in sight. After the intense phases that, in little more than two years, reopened the Upper Basilica to worship, there was a complete sequence of important advances in the action to recover the damaged areas of the basilica complex: from the Cloister of Sixtus IV to the Papal Hall, from the Refectory to the Treasury-Museum, to the Lower Square. Moreover, another operation is drawing to a close a complex challenge, almost at the limits of the possible: the reconstitution of the wall paintings of the arch next to the counterfaçade through the replacement of the eight saints that fell after the earthquake. This operation was made possible by the definitive, albeit discreet, reintegration of the missing parts, which replaced the first, partial solution (the panel with Saints Rufino and Vittorino), which was provisional and experimental almost provocative. The ultimate solution had the unanimous support not only of a consensus of international specialists (The Reality of Utopia, Assisi March 2001), but also of a survey of the public visiting the worksite for the fragments. In the meantime, the web of St. Jerome continues to acquire new fragments and new advances are being made in the project of computer-aided reassembly of the web of St. Matthew by Cimabue. A final for the moment accomplishment is a Guide to the Recovery, Recomposition and Restoration of Shattered Wall Paintings, which is destined to mark an important step in the development of operational tools for more efficient conservation of our cultural heritage. Mario Serio Commissario delegato per i Beni Culturali nelle regioni Umbria e Marche Deputy Commissioner for Cultural Heritage in the regions of Umbria and the Marches 1

4 SECRETARY OF STATE First Section General Affairs The Vatican, 13 June 2001 Dear Sir, In the course of the Audience of Saturday, 9 June of this year, you presented His Holiness with the volume entitled "Il cantiere pittorico della Basilica Superiore di San Francesco d'assisi, which you edited together with P. Pasquale Magro, containing the proceedings of the international meeting to study the paintings of the above-mentioned holy building. Grateful for this sign of devoted homage, the Holy Father is most pleased with this interesting work and for the completion of the restoration of a first series of paintings from the vault of the Basilica. The Supreme Pontiff, upon learning with pleasure that you intend to continue in the work of recomposing the remaining fragments of the images of St. Matthew and St. Jerome, wishes you and the personnel of the Central Restoration Institute a serene and fruitful activity and, through the intercession of St. Francis of Assisi, bestows the propitiatory Apostolic Blessing, gladly extending it to the respective families. I take the occasion to extend my distinguished greetings of the Most Reverend Seigniory devoted in the Lord Mons. Pedro Lopez Quintana, Assessor 2

5 LA RICOLLOCAZIONE DEI SANTI RESTAURATI Giuseppe Basile Con la ricollocazione delle 4 coppie di Santi sulla volta della Basilica Superiore da cui erano crollati in conseguenza del sisma del 26 settembre 1997 giunge a compimento un primo segmento di quel generale progetto di ricostruzione della parte della decorazione murale coinvolta nel crollo nei confronti del quale l atteggiamento più diffuso è stato per lungo tempo, tra gli addetti ai lavori, quello di un radicale scetticismo: prima sulla possibilità che si riuscisse a ricostituire anche solo parzialmente quelle immagini e successivamente sulla idoneità di queste a rioccupare il loro spazio sulla volta. La musealizzazione si riteneva il massimo a cui si potesse aspirare e il fastidio da cui era preso il visitatore nel guardare il pannello con i Santi Rufino e Vittorino (ricollocati in occasione della riapertura della Basilica) a causa di un antipatico effetto di sfarfallìo pareva giustificare questo giudizio. Che non teneva conto però di quanto era stato più volte ribadito, e cioè che la reintegrazione delle lacune non era stata portata a termine e non lo era stata perché per farlo bisognava che tutta la decorazione dell arcone fosse ricomposta. Solo così sarebbe stato possibile ricostituire la struttura formale della decorazione tenendo conto del rapporto intrinseco con l architettura reale e con quella dipinta, riportando le figure dei santi a campeggiare, per quanto possibile, all interno delle finte bifore con fondo azzurro pur senza doverne ripristinare mimeticamente le mancanze. I dati di riferimento fondamentali erano due: alle basi dell arcone sul quale sono dipinte le 8 coppie di Santi stanno 2 trifore reali (che consentono la continuità del EIGHT SAINTS OF THE BASILICA RETURN TO THE ARCH Giuseppe Basile With the four pairs of saints now back on the arch of the Upper Basilica (from which they had fallen after the earthquake of 26 September 1997), a first segment of a general project to reconstruct the affected wall paintings has been completed. For some time, the project had met with widespread skepticism among those in the field: first whether it would be possible to manage to reconstruct those images even partially and subsequently whether it would be appropriate to put them back into place on the arch. It was felt that a museum-type display would be the most one could hope for. This opinion seemed justified by the irritating fluttering effect seen by visitors looking at the panel with Saints Rufino and Vittorino (replaced when the Basilica was reopened). This reaction, however, did not take into account what had been frequently stated: the reintegration of the lacunae was not yet complete. It had not been finished because it was necessary to recompose the full decoration of the arch. Only in this way would it be possible to reconstruct the formal structure of the decoration, bearing in mind the intrinsic relationship with the real architecture and with the painted architecture and enabling the figures of the saints to stand out as much as possible within the feigned double arch with a blue background, yet without having to camouflage the missing parts. There were two basic reference data: at the base of the arch on which the eight pairs of saints are painted there are two real triple arches (which lend continuity to the route that runs along the walls, above the Life of St. Francis, to the counterfaçade). These arches clearly echo 3

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7 percorso tra le pareti, al di sopra delle Storie di S. Francesco, e la controfacciata) alle quali si rifanno, evidentemente, le bifore cosmatesche entro le quali sono collocati i Santi; gli 8 santi rimasti in situ, perché insistenti sulle pareti (e le pareti, come si ricorderà, non sono state danneggiate seriamente dal sisma), sono però arrivati fino a noi in cattive condizioni, con zone completamente mancanti e altre ridotte quasi allo stato di larve una situazione questa che, peraltro, non interessa soltanto la pittura dell arcone ma buona parte della decorazione della Basilica Superiore, dai cicli di Cimabue ai registri alti della navata alla controfacciata contigua all arcone. La conseguenza di quest ultima constatazione è che sarebbe stato quanto meno incongruo cercare di ricostituire una pittura almeno apparentemente integra grazie ad interventi di ricostruzione mimetica delle parti mancanti proprio laddove più distruttiva è stata l azione del terremoto. Si è optato pertanto per una soluzione che, pur non nascondendo le tracce di un evento così terribile, garantisse ciononostante la migliore fruibilità possibile dell opera attenuando al massimo l interruzione del tessuto pittorico relativo all architettura dipinta e al fondo azzurro e limitandosi ad attutire il disturbo visivo che avrebbero recato le lacune all interno delle figure dei Santi se il loro intonaco non fosse stato otticamente abbassato ad acquarello fino a risultare retrocesse rispetto all emergere delle zone originali delle immagini ricostituite. Ciò ha consentito di restituire all opera la sua struttura formale originaria, ricostituendo il rapporto spaziale tra figura, architettura e fondo e quindi ricostituendo La vela di S. Girolamo e l arcone dei Santi prima del sisma del e, nel riquadro in alto, dopo il sisma. The web of St. Jerome and the arch of the saints before the earthquake of , and (above) after the earthquake. Le macerie del crollo rimosse dalla Basilica e ammucchiate sul prato The rubble from the collapse removed from the Basilica and piled on the lawn. the Cosmatesque double arches in which the saints are housed. The eight saints that remained in situ, being well attached to the walls (and the walls, as we recall, were not seriously damaged by the earthquake) have, however, come down to us in poor condition, with some areas completely missing and others virtually reduced to ghosts of their former selves. For that matter, this is a situation that affects not only the paintings on the arch but also a good part of the decoration of the Upper Basilica, from the Cimabue cycles to the upper registers of the nave and to the counterfaçade next to the arch. The consequence of this latter fact is that it would have been rather incongruous to try to reconstruct a painting that is at least apparently whole, thanks to treatments to reintegrate the missing parts, precisely where the impact of the earthquake was the greatest. Thus, the option was for a solution that while not hiding the traces of the terrible event still guarantees the best enjoyment of the work, attenuating the interruption of the pictori- 5

8 a) b) c) 6 a) Riassemblaggio dei frammenti della figura di S. Francesco b) Riassemblaggio dei frammenti della figura di S. Chiara c) Francesco e Chiara dopo l applicazione sul nuovo supporto d) Francesco e Chiara a restauro ultimato a) Reassembly of the fragments of the figure of St. Francis b) Reassembly of the fragments of the figure of St. Clare c) Francis and Clare after application on a new support d) Francis and Clare after full restoration d)

9 l originaria continuità sia con gli altri Santi dell arcone che con le trifore reali. Si tratta, come si vede, di una soluzione che si richiama pur sempre alla fondamentale intuizione di Cesare Brandi sull unità potenziale dell opera d arte, cioè al principio secondo il quale il vero scopo del restauro di un opera d arte lacunosa non può essere quello di ricostituirne la integrità fisica perduta ma fare in modo che l immagine sia ricostituita nella sua unità formale e quindi possa tornare ad espletare la funzione per cui era stata creata. Brandi aveva anche messo a punto una tecnica, quella del tratteggio, che aveva dato una risposta soddisfacente a quella esigenza. L occasione, cicli di affreschi Particolare della testa di Francesco restaurato Detail of the restored head of St. Francis al texture relating to the painted architecture and the blue background and merely softening the visual disturbance of the lacunae within the saint figures. The softening effect was achieved by optically lowering the plaster by the use of watercolors so that it would recede with respect to the original area of the restored images. This approach made it possible to restore the work s original formal structure, reconstructing the spatial relationship between figure, architecture and background and thus reconstructing the original continuity both with the other saints of the arch and with the real triple arches. As one can see, this is a solution that harks back to Ce- Particolare della testa di Chiara restaurata Detail of the restored head of St. Clare 7

10 a) b) c) 8 a) Riassemblaggio dei frammenti della figura di S. Antonio b) Riassemblaggio dei frammenti della figura di S. Benedetto c) Antonio e Benedetto sul nuovo supporto parzialmente restaurati d) Antonio e Benedetto a restauro ultimato a) Reassembly of the fragments of the figure of St. Anthony b) Reassembly of the fragments of the figure of St. Benedict c) Anthony and Benedict on a new support, partially restored d) Anthony and Benedict after full restoration d)

11 Particolare della testa di Antonio restaurato Detail of the restored head of St. Anthony ridotti in frammenti dalle bombe della Seconda Guerra mondiale, era analoga a quella di cui qui si parla: ma era diverso il contesto storico e culturale e, soprattutto, era diverso comprensibilmente - il clima psicologico, che richiedeva risultati rassicuranti anche a costo di qualche forzatura (per la verità più sul ciclo della Cappella Ovetari del Mantegna a Padova che su quello di Lorenzo da Viterbo nella Cappella Mazzatosta in quella città). Brandi, del resto, aveva più di una volta chiarito che, al di là degli espedienti tecnici impiegati, per risolvere correttamente il problema della reintegrazione delle lacune bastava lasciarsi guidare da quel meccanismo fondamentale del vedere umano che consiste nell imsare Brandi s basic intuition about the potential unity of a work of art, i.e. to the principle whereby the true purpose of the restoration of a work of art with lacunae cannot be simply to reconstruct its lost physical integrity but to work so that the image regains its formal unity and thus can return to play the role for which it was created. Brandi also developed a technique tratteggio that met that need satisfactorily. The occasion was the fresco cycles reduced to fragments by bombing during the Second World War. The situation was similar to that being discussed here, but the historical and cultural context was different, and notably understandably the psychological climate, which called for reassuring results, Particolare della testa di Benedetto restaurata Detail of the restored head of St. Benedict 9

12 10 mediata percezione di un rapporto figura-fondo all interno dell immagine: quanto più si riesce a cacciare verso il fondo le lacune, abbassandone il rilievo ottico, tanto meno esse possono disturbare la lettura e il godimento dell opera. La messa a punto di una soluzione tecnica adeguata alla specificità della situazione è stata lungamente discussa e meditata non solo all interno del cantiere, cioè tra gli storici dell arte e i restauratori impegnati in esso, ma anche con specialisti esterni, italiani e stranieri, con una numerosa serie di iniziative culminanti nel I Convegno internazionale di primavera sul restauro (La realtà dell Utopia), tenutosi ad Assisi dal 22 al 24 marzo scorsi. Le conclusioni di quel convegno (in attesa che escano gli Atti) sono riportate in questo stesso Quaderno, ma qui va almeno ricordato che ne uscì pienamente approvata l impostazione metodologico-tecnica che del problema diede, in rappresentanza del gruppo di lavoro, Mara Nimmo, anche alla luce delle soluzioni date agli stessi problemi dall Istituto in occasione dei suoi precedenti interventi. Del resto una conferma importante anche se atipica quanto meno al nocciolo della questione è venuta da un indagine sul pubblico che, ogni sabato, veniva ammesso a visitare il cantiere e che ha mostrato di condividere in larga maggioranza l opzione di fondo di questo lavoro, cioè fare tutto il possibile per ricostituire la situazione precedente al terremoto purchè ciò non andasse a discapito dell autenticità (anche alcuni di questi risultati vengono qui riportati). Rinviando ad altra sede il resoconto delle operazioni effettuate dal momento del riassemblaggio, in qualche modo ancora anteriore al restauro, a quello della ricollocazione e definitiva reintegrazione delle lacune, sostanzialmente uguali a quelle eseguite mezzo secolo fa negli esempi prima citati, salvo la possibilità di impiealbeit somewhat forced (more, in truth, on the Mantegna cycle in the Ovetari Chapel in Padua than on that of Lorenzo da Viterbo in the Mazzatosta Chapel in that city). Brandi, moreover, had frequently clarified that beyond the technical expedients employed to correctly resolve the problem of reintegration of lacunae one should be guided by the fundamental mechanism of human sight, which consists of an immediate perception of a figure-background relationship within the image: the more one is able to relegate the lacunae to the background, lowering the optical effect, the less they will disturb the reading and enjoyment of the work. The development of an appropriate technical solution to this specific problem at Assisi was discussed and considered at length, not only within the worksite, i.e. among the art historians and restorers involved, but also with external specialists Italian and foreign during a long series of initiatives culminating in the First International Spring Meeting on Restoration (The Reality of Utopia), held at Assisi from 22 to 24 March While waiting for the proceedings to be printed, the conclusions of the meeting are given in this Notebook. A notable result was the full approval of the methodological-technical approach as explained by Mara Nimmo as the working group representative, also in view of the ICR s solution to similar problems in previous treatments. Moreover, an important confirmation somewhat atypical yet getting at the heart of the matter came from a survey of the public who were allowed to visit the worksite every Saturday. By a large majority, they shared the basic option of this work, i.e. do everything possible to reconstruct the situation prior to the earthquake, so long as authenticity is not jeopardized (some of the survey results are also given here). A number of operations will be discussed in another

13 gare prodotti seriali ben differenti e ben più funzionali degli scarsi materiali tradizionali allora reperibili, mi pare comunque piuttosto interessante portare a conoscenza di un metodo di riproporzionamento delle immagini mediante il quale si è riusciti ad ottenere le dimensioni reali dei Santi dipinti su superficie curva e pertanto doppiamente deformati nella foto a grandezza reale impiegata come guida alla ricomposizione. Per potere giudicare correttamente l effetto dell intera operazione bisognerà attendere la ricollocazione della vela di S. Girolamo e del costolone: la mancanza di quest ultimo, in particolare, indebolisce il risultato perché allo stato attuale si registra su quel fianco un quasi impercettibile movimento di frana. L operazione di individuazione e posizionamento sulla gigantografia a grandezza reale dei frammenti appartenenti alla vela di S. Girolamo continua nel frattempo a dare risultati apprezzabili (nonostante le difficoltà dovute alla inadeguata definizione delle foto in conseguenza dell enorme grado di ingrandimento al quale era stato necessario portare i negativi) tanto da potere prevedere anche per essa un epilogo analogo a quello dei Santi. La stessa cosa si ha ragione di ritenere possibile per i frammenti relativi al costolone, mentre assai più difficile è disegnare uno scenario ben definito per la vela di S. Matteo e, ancora più, per quella stellata. Sempre più, infatti, la sorte di questi due insiemi appare legata al funzionamento dell ipotesi di riassemblaggio aiutato dal computer, di cui proprio in questi giorni giunge a maturazione un primo, significativo avanzamento impiegando i frammenti della vela di Cimabue. publication, including those carried out from the moment of the reassembly (in some ways even before the restoration), to replacing the figures and definitive reintegration of the lacunae. These operations were basically similar to those carried out half a century ago in the examples mentioned above, except for the possibility of employing serial products that are quite different and much more functional than the few traditional materials available at that time. Nevertheless, it seems quite interesting to mention a method of resizing images, whereby it was possible to obtain the true dimensions of the saints painted on curved surfaces. They were thus doubly deformed in the life-size photo used as a guide to the recomposition. In order to judge the effect of the entire operation correctly, we must wait for the replacement of the web of St. Jerome and the large rib: the lack of the latter, in particular, weakens the result because, as it is now, one notices a virtually imperceptible effect of subsidence on that side. Meanwhile, the work of identifying and placing the fragments from the web of St. Jerome on the life-size blowup continues to produce significant results (notwithstanding the difficulties due to the poor definition of the photographs, given the enormous degree of enlargement required), and it should eventually be possible to put them back in place, like the saints. A similar result is expected for the fragments of the large rib, whereas it is harder to picture a clear scenario for the web of St. Matthew and especially for the starry web. The fate of these two works seems ever more linked to the hypothesis of computer-aided reassembly. Indeed, a significant advance has just recently been made with the fragments of Cimabue s web. 11

14 12 La vela e l arcone ricostruiti The reconstructed web and arch

15 Gli 8 Santi restaurati e ricollocati in situ The eight saints restored and back in place 13

16 14 RIPROPORZIONAMENTO DELLE FOTOGRAFIE DEI SANTI FRANCESCO E CHIARA: UN NUOVO AUSILIO PER LA RICOMPOSIZIONE DEI FRAMMENTI Stefano D Amico Il presente lavoro nasce dalla necessità di fornire ai restauratori che operano nel cantiere dei frammenti una base fotografica in scala reale, (1:1) che unisca alla qualità cromatica una maggior precisione ed una puntuale corrispondenza metrica nella fase di sovrapposizione dei frammenti all immagine. Le fotografie precedentemente utilizzate in cantiere infatti non garantivano tale risultato ed anzi, nell evoluzione del lavoro, mostravano scarti rispetto alle dimensioni dei frammenti già ricomposti dell ordine di una decina di centimetri, sia in larghezza ma soprattutto in altezza. Considerato che è proprio su tali fotografie che viene operato il riconoscimento dei vari pezzi ed il loro assemblaggio, si può ben comprendere la delicatezza dell operazione e l ausilio che una base affidabile può fornire alle delicate e difficili operazioni del restauratore. Ulteriori difficoltà nascevano dalla impossibilità di conoscere l esatto punto di presa delle foto e dalla curvatura delle superfici di supporto ai frammenti; inoltre le fotografie in nostro possesso, già disponibili su base digitale (CD-ROM), avevano tuttavia una scala generica e non consentivano quindi di poter ricavare delle misure attendibili; inoltre nascevano con ben altri scopi rispetto a quelli di una foto metrica, che richiede metodologie di presa opportune e ben definite, ed erano finalizzate fondamentalmente ad una documentazione. I due Santi Francesco e Chiara sono stati i primi ad essere affrontati; essi, prima del crollo, si trovavano, come noto, sull arcone d ingresso della Basilica Superiore, insieme agli altri 14 santi, in posizione simmetrica rispetto ai Santi Rufino e Vittorino, ora già rimontati, ed in prossimità della chiave d arco. (Fig.1) La prima operazione è stata quindi quella di ricostruire al computer delle fotografie che avessero le identiche dimensioni di quelle presenti in cantiere, così da costituire una comune base di partenza su cui poi operare i dovuti adeguamenti di scala. Si è perciò proceduto ad una presa di punti topografici sulle fotografie presenti in cantiere, tramite una stazione totale NIKON NPL 820, in grado di misurare oltre agli angoli anche le distanze, mediante un apposito raggio laser unito allo strumento e di ope- RE-SIZING THE PHOTOGRAPHS OF SAINTS FRANCIS AND CLARE: A NEW SUPPORT FOR RECOMPOSI- TION OF THE FRAGMENTS Stefano D Amico The work at hand grew out of the need to provide the restorers working on the fragments with a life-size photographic base (1:1) that would combine chromatic quality with greater precision and an exact metric correspondence during the phase of superimposing the fragments over the image. The photographs used to date in the worksite did not guarantee such a result. Indeed, as the work went forward, they were found to be out of scale by about 10 centimeters in width and especially in height with respect to the fragments already pieced together. Considering that it is precisely those photographs that are used in recognizing and assembling the various pieces, one can readily understand the delicacy of the operation and the assistance that a reliable base can provide for the painstaking and difficult work of the restorer. Further difficulties arose from the impossibility of knowing the exact point from which the photos were taken and from the curvature of the surfaces supporting the fragments. Moreover, the photographs in our possession, already available in digital form (CD- ROM), had only a generic scale and thus did not permit us to obtain reliable measurements. They were taken for an entirely different purpose and not as metric photos, which require suitable and welldefined methodologies, and were basically meant for purposes of documentation. The two Saints Francis and Clare were the first to be tackled. As is known, before the collapse they were on the entry archway of the Upper Basilica, together with 14 other saints, in a position symmetrical to Saints Rufino and Vittorino, now already back in place, near the keystone of the arch. (Fig. 1) The first operation was a computer reconstruction of the photographs that had identical dimensions as those in the worksite, in order to have a common starting point from which to adjust the scale as necessary. For this purpose, topographic points were noted on the photographs in the worksite, using a NIKON NPL 820 total station, which can measure not only angles but also distances through a special laser ray combined with the instrument, and then automatically run the appropriate trigonometric functions so as to obtain the spatial coordinates X,Y,Z of the individual points examined, in relation to a reference system which has the center of the instrument at its ori-

17 Fig.1 - La posizione dei Santi Francesco e Chiara nel contesto dell arcone prima del crollo Fig. 2 - Particolare del disegno in CAD dei punti battuti dalla stazione totale sulle foto di cantiere: il punto è materializzato in verde, in rosso è registrata la sua quota, in giallo il suo nome Fig.1 - The position of St. Francis and St. Clare in the context of the arch before the collapse Fig. 2 - Detail of the CAD drawing of the points marked by the total workstation on the worksite photos: the point is shown in green, its height is shown in red, its name in yellow rare automaticamente le opportune funzioni trigonometriche al fine di ottenere le coordinate spaziali X,Y,Z dei singoli punti battuti, riferite ad un sistema di riferimento avente come origine il centro dello strumento; è poi possibile collegare via cavo la stazione al proprio personal computer e scaricare tutti i dati, convertendoli in un file di disegno che oltre a riportare la posizione reciproca ed il nome di tutti punti, ne visualizza anche la quota rispetto al centro dello strumento (Fig. 2). A questo punto è stato possibile proporzionare l immagine facendo coincidere i punti sulla foto con gli omologhi punti topografici rilevati, grazie ad uno specifico programma (RealView per Autocad 2000) che consente tale tipo di operazione; inoltre la misura della quota dei singoli punti ha permesso di ricostruire al computer l esatto piano di appoggio delle singole fotografie in cantiere ovvero la loro esatta giacitura nello spazio, solo idealmente configurabile con un piano perfettamente orizzontale. (Fig. 3) Si è quindi tornati ad Assisi per verificare la corrispondenza metrica tra le immagini ottenute e quelle preesistenti, prelevando 10 misure su ciascun Santo; facendo una media aritmetica degli scarti ottenuti si è ottenuto 2,5 mm. per San Francesco e 1,3 mm. per Santa Chiara. Con lo scarto quadratico medio (posto come incertezza nella presa delle misure sulle foto al computer rispetto a quelle del cantiere) si è avuto ± 5 decimi di mm. per gin. It is then possible to connect the station by a cable to one s own personal computer and download all the information, converting it into a design file which, apart from giving the reciprocal position and name of all the points, also shows their height with respect to the center of the instrument. (Fig. 2) At this point it was possible to re-size the image, making the points on the photo coincide with the same topographic points found, thanks to a specific software program (RealView for Autocad 2000), which permits this kind of operation. Moreover, the measurement of the height of the individual points made it possible to reconstruct in the computer the exact support plane of each photograph in the worksite, i.e. its exact position in space, which can only be ideally configured with a perfectly horizontal plane. (Fig. 3) We then returned to Assisi to verify the metric correspondence between the images obtained and the pre-existing ones, taking 10 measurements on each saint; by taking an arithmetical average of the discrepancies obtained, we arrived at 2.5 mm for St. Francis and 1.3 mm for St. Clare.With the average difference in area (put as uncertainty in taking the measurements on the computer photos compared to those of the worksite) we had ± 5 tenths of a mm for Saint Francis and ± 4 tenths for Saint Clare. Judging as satisfactory the degree of correspondence obtained between the digital images and the worksite photos, a precision caliber was used to take measurements of significant parts on each 15

18 16 San Francesco e ± 4 decimi per Santa Chiara. Giudicando soddisfacente il grado di corrispondenza raggiunto tra immagini digitali e foto di cantiere, si sono prelevate con calibro di precisione su ogni Santo 9 misure di parti significative, laddove la presenza di frammenti già localizzati e riassemblati potesse fornire indicazioni utili per un confronto, (spessori di fasce decorative, distanze fra parti del viso dei Santi, altezze di cornici etc.) sia lungo l asse X (larghezza) che lungo l asse Y (altezza). Rapportando le 9 distanze ottenute sui frammenti con le misure corrispondenti ricavate sul computer si è visto che tutti i risultati erano maggiori di uno per entrambi gli assi; la media aritmetica dei risultati ottenuti ha fornito per i due Santi un indice quasi identico per l asse X, ( per San Francesco e per Santa Chiara) mentre un leggero scarto è risultato per l altezza, con per San Francesco e per Santa Chiara. In fase di stampa quindi le due foto erano state strette e accorciate, mentre i maggiori valori delle altezze rispetto alle larghezze e tra loro stessi diversi, erano dovuti oltre all inevitabile riduzione generata dalla proiezione della superficie curva dell arcone sul piano della pellicola e dalla distorsione prodotta dall obiettivo, anche dalla posizione dello scatto di presa (vedi confronto Fig.4). La presenza della bussola d ingresso infatti impediva una presa perfettamente zenitale dell arcone, e richiedeva di spostarsi più all interno della Basilica, probabilmente sul fianco opposto a quello da fotografare; questo spiegherebbe il leggerissimo effetto prospettico non del tutto corretto dal probabile uso del banco ottico, sulla figura di santa Chiara, posta quasi a diretto contatto con la controfacciata della Basilica e quindi più lontana dall osservatore. Ricavati gli indici, le due distinte foto dei Santi sono state riproporzionate al computer mediante programma Realview, che consente di ricalibrare le proporzioni delle singole immagini anche attribuendo indici diversi per i due assi X e Y. Le due foto così riconfigurate sono state poi mosaicate tra loro, ricomponendo quell unità di immagine che solo per motivi di praticità operativa si era deciso di separare; le due immagini si sono unite perfettamente senza particolari disomogeneità; il risultato (visibile nella figura 5) è quindi lo sviluppo su piano dei due Santi da adeguare alla curvatura dell arcone. Al fine di fornire uno strumento di maggior qualità sia dal punto di vista della definizione che del colore, si è stampata l immagine conclusiva distribuendola su tre strisce parallele di m.1,10 di larghezza per m. 3,10 di altezza, su rotolo di pellicola fotografica, mediante plotter esacromatico EPSON 9500; l intera operazione è stata effettuata presso il laboratorio fotografico dell Istituto Centrale per il Restauro da Angelo Rubino. Fig. 3 - Scalatura della fotografia sulla base dei punti topografici: particolare della sovrapposizione Fig. 3 - Scaling of the photograph on the basis of the topographic points: detail of the superimposition saint, where the presence of already found and reassembled fragments could provide useful indications for comparison (width of decorative strips, distances between facial features of the saints, height of frames, etc.), along both the X axis (width) and the Y axis (height). Comparing the 9 distances obtained on the fragments with the corresponding measurements obtained on the computer, it was found that all the results were greater than one for both axes; the arithmetic average of the results obtained supplied for the two saints a virtually identical index for the X axis ( for St. Francis and for St. Clare), whereas a slight difference was found for the height, with for St. Francis and for St. Clare. Therefore, when printed, the two photos were narrowed and shortened, while the greater values of the heights in respect to the widths and differing between each other were due to the inevitable reduction generated by the projection of the curved surface of the arch on the plane of the film and by the distortion produced by the lens, as well as the position from which the shot was taken (see comparison Fig. 4). The presence of the entry doorway, in fact, impeded a perfectly vertical shot of the arch and one had to move farther into the basilica, probably to the side opposite that being photographed. This would

19 Fig. 4 - Confronto tra la fotografia impiegata in cantiere (1 a sinistra) e la fotografia riproporzionata sulla base delle misure prese sui frammenti (2 a destra) Fig. 4 - Comparison between the worksite photograph (1, on left) and the photograph re-sized on the basis of measurements taken from the fragments (2, on right) Le prime verifiche sulla congruità metrica tra nuova foto e frammenti, effettuate dai restauratori in cantiere, sembrerebbero essere soddisfacenti; tuttavia la complessità dell unghia di San Girolamo, anch essa in fase di ricomposizione, richiederà probabilmente una metodologia leggermente diversa ed in corso di definizione da parte dello scrivente. explain the very light shift in perspective from the probable use of a plate camera on the figure of Saint Clare, which is located almost in direct contact with the counter façade of the basilica and thus farther from the observer. Having obtained the indexes, the two separate photos of the saints were re-sized in the computer using Real- View software, which permits the proportions of individual images to be recalibrated, even with different indexes for the X and Y axes. Fig. 5 Mosaicatura delle due immagini riproporzionate dei Santi Francesco e Chiara Fig. 5 Mosaic of the two re-sized images of St. Francis and St. Clare Thus reconfigured, the two photos were mosaicked together, recomposing the unity of the image that had been split for practical purposes; the two images joined perfectly without any particular difficulty; the result (visible in Figure 5) is thus a plane version of the two saints to be adjusted to the curvature of the arch. In order to supply a tool of greater quality with regard to both definition and color, the final image was printed on three parallel strips, 1.10 m wide and 3.10 m high, on a roll of photographic film using an EPSON 9500 hexachrome plotter. The entire operation was carried out by Angelo Rubino in the photographic laboratory of the Central Restoration Institute. The first verifications of the metric match between the new photo and the fragments were carried out by the worksite restorers, and seem to be satisfactory; nevertheless, the complexity of the web of St. Jerome (which is also being pieced together) will probably call for a slightly different methodology, now being developed by the author. 17

20 I CONVEGNO INTERNAZIONALE DI PRIMAVERA SUL RESTAURO: La realtà dell Utopia Conclusioni FIRST INTERNATIONAL SPRING MEE- TING ON RESTORATION The reality of Utopia Conclusions 18 Le principali conclusioni del convegno tenutosi ad Assisi dal 21 al 24 marzo us, tratte dal direttore dell Istituto Centrale del Restauro Almamaria Mignosi, sono le seguenti: la condivisione da parte degli intervenuti dei 2 obiettivi di fondo del convegno (cioè ripristinare la prassi del dibattito tra specialisti in occasione di restauri particolarmente complessi e rendere permanente l iniziativa creando un forum sulle problematiche del restauro in quanto attività culturale e non puramente tecnica). la piena accettazione, da parte degli intervenuti, della esigenza di ricollocare sull arcone gli 8 Santi crollati e poi raccolti, riassemblati e parzialmente restaurati una larghissima convergenza nel giudicare idoneo il metodo di reintegrazione delle lacune finora adottato sui Santi la completa accettazione della esigenza di portare a termine dopo la ricollocazione di tutti i Santi l operazione di reintegrazione delle lacune e piena fiducia nella capacità dell èquipe responsabile dell ICR di condurre a termine l intervento nel modo migliore l accettazione della sollecitazione ad accelerare la The principal conclusions of the meeting held in Assisi from 21 to 24 March 2001, as drafted by the director of the ICR, Almamaria Mignosi, are as follows: the participants agreed upon the two basic objectives of the meeting (i.e. renewing the practice of debate among specialists upon the occasion of particularly complex restorations and making the initiative a permanent one, creating a forum for restoration issues as a cultural, and not purely technical, activity). full acceptance by the participants of the need to put the eight saints (which fell and were then collected, reassembled and partially restored) back into position on the arch broad agreement in approving the method used so far to reintegrate lacunae in the saint figures complete acceptance of the need to finalize the reintegration of lacunae (after all the saints are back in place), and complete faith in the capacity of the ICR team to finish the treatment in an appropriate manner acceptance of the encouragement to speed up the establishment of a database archive on the treatments performed and to set up a museum (or permanent exhibition) at the Sacro Convento con-

21 costituzione di un archivio-banca dati degli interventi effettuati e di istituire presso il Sacro Convento un museo (o esposizione permanente) contenente materiali documentari attinenti al sisma ed ai suoi effetti sui manufatti artistici La proposta (accettata all unanimità) di dedicare gli atti del convegno, oltre che a Michele Cordaro, a Cesare Brandi. L attualità del quale è confermata anche dal moltiplicarsi di traduzioni della sua Teoria del restauro nonostante le difficoltà presentate da quel testo. Se ne sono avute appassionate testimonianze nel corso del convegno sia da parte di Sègoléne Bèrgeon Langle, Catheline Périer d Ieteren e Marcel Stefanaggi a proposito dell edizione francese che da parte di Ivi Gabrielides, la restauratrice diplomata all ICR autrice della traduzione in greco, mentre alla fine dello scorso anno aveva visto la luce, a Praga, per iniziativa dell Istituto Italiano di Cultura della Repubblica Boema, una edizione in lingua ceca. taining documentation about the earthquake and its impact on the works of art the motion (unanimously approved) to dedicate the proceedings of the meeting to Cesare Brandi in addition to Michele Cordaro The relevance of the latter motion is also confirmed by the growing number of translations of Brandi s Theory of Restoration, notwithstanding the difficulties presented by the text. There were strong affirmations during the meeting, both by Sègoléne Bèrgeon Langle, Catheline Périer d Ieteren and Marcel Stefanaggi in favor of the French edition and by Ivi Gabrielides, a restorer trained at the ICR, who has translated the work into Greek. Meanwhile, at the end of last year, a Czech edition was produced at the initiative of the Italian Cultural Institute in the Bohemian Republic. 19

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24 22 INDAGINE SUL PUBBLICO VISITATORE DEL CANTIERE DI RESTAURO DEI DIPINTI IN FRAMMENTI DELLA BASILICA SUPERIORE DI SAN FRANCESCO IN ASSISI Tra febbraio e aprile dell anno in corso, ogni sabato, sono state effettuate visite guidate (gratuite) su prenotazione a cura del Gruppo di studio e dei responsabili dell Istituto centrale del restauro dell intervento sui frammenti. In quell occasione, su iniziativa del responsabile scientifico del Progetto europeo Raffaello e direttore dei lavori di restauro Dott. G. Basile, è stata effettuata una indagine statistica sui visitatori allo scopo di rendersi meglio conto delle aspettative e delle esigenze del pubblico, nonché del loro grado di comprensione dei problemi legati al restauro delle opere d arte. L indagine, condotta in maniera professionale dagli specialisti dei Dipartimenti di economia e di statistica dell Università di Roma Tre, non risulterebbe avere precedenti specifici, cioè su cantieri di restauro e non su musei o mostre, a parte uno non professionale esperito parecchi anni fa sempre dall ICR (G. BASILE M. BOTTONI, Marco Aurelio, mostra di cantiere: un sondaggio d opinione sui visitatori, in Bollettino d Arte, n.41/1987, ) La parte più interessante dell indagine, ai fini che qui più ci interessano, era costituita da un gruppo di 6 quesiti sul restauro, con particolare riguardo alla situazione del cantiere dei frammenti, che pare opportuno riportare qui di seguito. In particolare al quesito cruciale sulla opportunità o meno della ricollocazione dei Santi restaurati sull arcone la maggioranza ha risposto positivamente; men- SURVEY OF VISITORS TO THE RESTORATION WORKSITE FOR THE SHATTERED WALL PAINTINGS OF THE UPPER BASILICA OF ST. FRANCIS OF ASSISI Between February and April of this year (2001), there were free guided visits every Saturday by appointment to see the work on the fragments. The visits were arranged by the Study Group and staff of the Central Restoration Institute. On that occasion, at the initiative of the scientific head of the European Raphael Project and the director of the restoration, Dr. G. Basile, a statistical visitor survey was carried out, in order better to understand the expectations and needs of the public, as well as their degree of understanding of the problems involved in restoration of works of art. The survey, conducted in a professional manner by specialists from the Departments of Economics and Statistics of Rome University Tre, apparently did not have any specific precedents i.e. on restoration worksites and not on museums or exhibitions except for a more informal inquiry carried out several years ago, again by the ICR (G. BASILE M. BOTTONI, Marco Aurelio, mostra di cantiere: un sondaggio d opinione sui visitatori, in Bollettino d Arte 41/1987, ). For our purposes here, the most interesting part of the survey involved a group of six questions on restoration, with special reference to the worksite for the fragments. It seemed of interest to report the findings below. In response to the crucial question as to whether the saints should be put back into place on the arch, the majority responded positively; whereas to the other question on what to do in the unfortunate event that

25 tre all altro quesito su che cosa fare nel caso malaugurato che per le altre raffigurazioni (S. Gerolamo, S. Matteo) non si potesse procedere alla ricollocazione dei frammenti ricomposti la maggioranza ha risposto che sarebbe meglio lasciare la volta così com è. the reassembled versions of the other depictions (St. Jerome, St. Matthew) could not be returned to position, the majority responded that it would be better to leave the vault as is. 23

26 UN SISTEMA AUTOMATICO PER LA RICOSTRUZIONE VIRTUALE ASSISTITA DI AFFRESCHI IN FRAMMENTI N. Mosca, G. Attolico, A. Distante Consiglio Nazionale delle Ricerche Istituto Elaborazione Segnali ed Immagini A DIGITAL SYSTEM FOR AIDED VIRTUAL RECOMPOSITION OF FRAGMENTED FRESCOS N. Mosca, G. Attolico, A. Distante Consiglio Nazionale delle Ricerche Istituto Elaborazione Segnali ed Immagini 24 Introduzione Per fornire un potente supporto agli operatori incaricati di collocare assieme i frammenti degli affreschi (come la vela di S. Matteo del Cimabue, situata nella Basilica Superiore di S. Francesco in Assisi) un architettura completa deve essere progettata e sviluppata. È necessario realizzare un sistema completo, implementato su un hardware configurato adeguatamente, che permetta una naturale ed effettiva cooperazione tra gli strumenti digitali, tuttora in corso di potenziamento, e l operatore che è il vero protagonista dell intero processo di ricomposizione. L approccio proposto considera l interazione un punto critico al fine di raggiungere risultati soddisfacenti. Di conseguenza, dall inizio è stata prestata forte attenzione alla progettazione ed allo sviluppo di una interfaccia utente che permettesse una transizione agevole dal processo fisico tradizionale usato nel lavoro di ricomposizione alla nuova modalità virtuale assistita. Il principale obiettivo è stata la sintesi del meglio dei due mondi compatibilmente con l uso di immagini digitali dei frammenti al posto degli oggetti fisici. È utile ricordare che lavorare con sistemi digitali evita il potenziale danneggiamento dovuto alla manipolazione fisica ma anche tutti i problemi e le perdite di efficienza dovute all interazione fisica con i cassetti ed i frammenti (specialmente quando più operatori lavorano con la stessa copia del frammento). Lo sviluppo del sistema prototipale attualmente disponibile è iniziata per convalidare l intero approccio, con il prezioso e stretto supporto della comunità che lavora nel settore del riassemblaggio. Questo sistema, a dispetto di alcune componenti che hanno ancora bisogno di ulteriore sviluppo per raggiungere la stabilità e la piena funzionalità di un prodotto finale, sembra offrire un aiuto cospicuo nei compiti di ricom- Introduction In order to give a powerful support to the operators charged of piecing together fragments of frescos (as the ones of the S. Mathew s fresco made by Cimabue, located in Upper Church of S. Francis in Assisi) a complete architecture must be designed and developed. It is necessary to provide a complete system, implemented on a suitably configured hardware, allowing a natural and effective co-operation between the electronic tools, still in progress of development, and the human operator that is the main actor of the whole recomposition process. The proposed approach considers this interaction a critical point for reaching satisfactory results. Therefore, from the very beginning, a strong attention has been paid to the design and development of a user interface allowing a straightforward transition from the physical traditional procedures actually used in the recomposition work and the new aided virtual modality. The main goal has been the synthesis of the best of both worlds, as much as allowed by the use of digital images instead of physical objects. It is useful to remember that working in a digital way does not only avoid any potential damage due to physical manipulation but also all the problems and inefficiencies due to the physical interaction with drawers and fragments (especially when several operators are obliged to work with a single copy of each piece). The development of the actually available prototypical system has been started in order to provide a mean for validating the whole approach, with the precious and tight support of the community working on the recomposition task. This system, in spite of some components still needing further development for reaching the stability and the full functionality of a final product, does seem to offer a valuable help that can find useful application in real recomposition tasks. This presentation

27 posizione reali. La presentazione passerà in rassegna le sue funzionalità, prestando particolare attenzione, invece che alle componenti di elaborazione dell immagine già descritte in precedenti presentazioni, alle attrezzature che permettono una forte sinergia tra gli operatori e la macchina. Il sistema Le componenti del sistema possono essere viste come appartenenti a due categorie differenti: Strumenti per l analisi e l elaborazione delle immagini Interfaccia grafica per l utente (GUI) Gli strumenti per l elaborazione delle immagini hanno la responsabilità di preparare l immagine dell intero affresco (se disponibile) e le immagini dei singoli frammenti che devono essere usati dal sistema (la fase di acquisizione si suppone sia stata fatta precedentemente). L elaborazione deve adempiere a parecchi e importanti compiti: 1. Scegliere la condizione di riferimento per le immagini disponibili. Questo significa identificare un riferimento geometrico e radiometrico che deve quindi essere imposto a ogni immagine in modo da correggere, il più possibile, gli effetti dei cambiamenti indesiderati introdotti durante il processo di acquisizione. 2. Applicare le appropriate operazioni di elaborazione dell immagine in modo da portare ciascuna immagine il più vicino possibile alla condizione di riferimento. 3. Utilizzare algoritmi di analisi dell immagine per estrarre le caratteristiche visive richieste da ogni immagine dei frammenti (nel nostro caso, analisi di colore e tessitura) 4. Estrarre le immagini dei singoli frammenti dalle immagini disponibili dei cassetti in cui gli oggetti fisici sono immagazzinati. Ogni cassetto contiene circa un centinaio di pezzi. Durante questa fase una relazione univoca è stabilita tra le immagini digitali nel database e gli oggetti fisici tramite una convenzione sui nomi. Ogni frammento è identificato da un nome composto da un BOX_ID univoco del corrispondente cassetto fisico (assegnato durante la fase di acquisizione) e un FRAG_ID di ogni frammento contenuto nel cassetto, assegnato automaticamente dal sistema durante creazione delle immagini. Il sistema restituisce una mappa (nella forma di una immagine per will browse through its functionalities, giving special attention, instead that to the image processing components already outlined in previous presentations, to the facilities that allows the necessary strong synergy between humans and machine. The system The system components can mainly be tought as belonging to two different classes: Image processing and analysis tools Graphical User Interface (GUI) The image processing tools have the responsibility of preparing the image of the whole fresco (if available) and the images of each single fragment for being used by the system (the acquisition phase is assumed to have been done previously). This processing must accomplish several critical tasks: 1. It chooses the reference condition for the available images. That means identifying a geometric and radiometric reference that must therefore be imposed to each image in order to correct, as much as possible, the effects of undesired changes introduced by the acquisition process. 2. It applies appropriate image processing operations in order to bring each image as close as possible to the referencecondition. 3. It applies image processing analysis (in our case color and texture analysis) for extracting the required visual characteristics from each image of fragments 4. It extracts images of single fragments from the available images of boxes into these physical objects are actually stored. Each box contains more than one hundred pieces. During this phase a unique relationship is built between digital images in the database and physical objects through a naming convention. Each fragment is identified by a name composed by the unique BOX_ID of the corresponding physical box (assigned during the acquisition phase) and the unique FRAG_ID of each fragment inside the box, assigned automatically by the system during their separation. The system provides a map (in form of an image of each box) allowing the association of the FRAG_ID to the position of the piece inside the corresponding physical box. Since the final goal of the process is the physical recomposition of the fresco in the real world, the results obtained on the digital workstation are translated in a map of the 25

28 26 ogni cassetto) che permette l associazione del FRAG_ID alla posizione del pezzo dentro il corrispondente cassetto fisico. Dato che l obiettivo finale è la ricomposizione fisica dell affresco nel mondo reale, i risultati ottenuti con la workstation digitale sono tradotti in una mappa dell affresco digitale ricomposto, basata su questi ID univoci e che permette un rapido ritrovamento dei corrispondenti oggetti fisici. Fig. 1. Uno sguardo ravvicinato alla stazione di lavoro. Si possono notare i tre monitor, ed i dispositivi di input: tastiera, mouse e joystick. L area di lavoro è sul monitor di sinistra. Gli altri due monitor ospitano la miniatura (sulla destra) e un contenitore (al centro) Fig. 1 A closed view of the workstation. It s worth noting the use of several monitors and the input devices: keyboard, mouse and joystick. The working-area is on the left monitor. The others two monitor hosts the miniature-image (on the right) and a container (in the middle). A causa del carico computazionale di queste attività e in modo da evitare inutili duplicazioni di dati immagazzinati e risorse computazionali, l architettura progettata assegna questi strumenti ad un potente computer centrale, equipaggiato, possibilmente, con più di un processore. Questo server centrale può essere simultaneamente utilizzato da più workstation grafiche che lavorano sullo stesso affresco. La workstation grafica, ospitante l interfaccia tra l operatore ed il sistema, è un personal computer adeguatamente configurato (fig. 1). Le più rilevanti differenze rispetto ad una comune macchina professionale, se si eccettua la configurazione appropriata in termini di quantità di memoria primaria e di quantità di memoria di massa, è la presenza di più monitor e di una periferica appropriata (nella attuale configurazione è un joystick attentamente scelto) che permette la simultanea traslazione e rotazione di immagini digitali nello spazio di lavoro. Il concetto di contenitore gioca un ruolo centrale nell interfaccia utente. Un contenitore, nel sistema, rappresenta una scatola (idealmente equivalente ai cassetti usati quando si lavora con i frammenti reali) che mantiene i frammenti digitali (frammenti o dettagli estratti dall immagine di riferimento dell intero affresco) che, per l operatore, sono correlati l un l altro, in qualche modo logico. L operatore lavora principalmente su una area di lavoro, la controparte virtuale del tavolo utilizzato nella ricomposizione fisica. Come nel mondo reale, l operatore può collocare una immagine dell intero affresco (chiamata immagine di riferimento nel nostro sistema) sul tavolo (area di lavoro) in modo da aiutare la localizzazione di ogni frammento. Il principale punto da cogliere è la naturale transizione dal modo tradizionale di lavorare, al mondo virtuale, senza la necessità di seri cambiamenti nel processo abituale. Vi sono ovviamente differenze dovute alla mancanza di interazione fisica con i frammenti: non è possibile toccarli, guardarli da differenti punti di vista eventualmente cambiando la loro posizione ed orientarecomposed digital fresco, based on these unique ID and allowing a fast retrieval of corresponding physical objects. Due to the computational load of these activities and in order to avoid useless duplication of storage and computing resource, the designed architecture assign these tools to a central powerful computer, equipped, preferably, with more than one processors. This central server can be shared simultaneously by several graphical workstations working on the same fresco. The graphical workstation, hosting the GUI between the operator and the system, is a properly configured personal com-

29 zione rispetto alle fonti di luce, guardarne il retro e così via. Questa è un inevitabile conseguenza dell uso delle immagini digitali che, a causa dell intrinseca natura del processo di acquisizione, possono rappresentare solo una limitata quantità dell informazione originaria disponibile su ogni frammento. La nostra impressione e convinzione è che, come in molte altre applicazioni delle immagini digitali, la disponibilità di strumenti adatti (impossibili da riprodurre sugli oggetti fisici nel mondo reale) può compensare queste lacune rendendo finalmente efficace e comodo il lavoro virtuale. All inizio del proprio lavoro, l operatore deve impostare l ambiente, attraverso la creazione di un nuovo progetto di ricomposizione. Questo richiede la specifica di alcune impostazioni, tra cui: L identificazione di una immagine di riferimento dell affresco, se disponibile. Il sistema costruisce una versione di essa (chiamata immagine in miniatura) abbastanza piccola da essere completamente visibile su di un singolo monitor (fig. 2). Sulla immagine in miniatura un rettangolo identifica la parte che viene mostrata, a risoluzione piena, nell area di lavoro (fig. 3). L identificazione di una collezione di frammenti che verranno usati nel progetto. Ogni frammento è descritto da un insieme di immagini (l immagine digitale, la maschera che descrive se un pixel dell immagine digitale appartiene al frammento o allo sfondo, le caratteristiche estratte dall analisi del colore e della tessitura). Un certo numero di fattori di scala, che correlano l immagine di riferimento, la sua miniatura e le immagini digitali dei frammenti, sia nello spazio dei pixel che nella metrica del mondo reale. Tutte queste informazioni devono essere specificate una sola volta, prima di iniziare l effettivo lavoro. L interfaccia grafica è composta da una finestra primaria che ospita l area di lavoro, così come un menu e una barra degli strumenti, che dà accesso alle funzioni principali del software. Una finestra separata contiene l immagine in miniatura: un semplice click permette il movimento del rettangolo (associato all area di lavoro) dentro questa miniatura permettendo una navigazione semplice ed intuitiva attraverso l intera immagine di riferimento. Infine, l interfaccia è composta da un insieme di finestre, il cui numero dipende dalle specifiche necessità dell operatore, che ospitano i contenitori virtuali, puter (fig. 1). The most relevant differences with respect to a standard professional machine, except for the appropriate configuration of internal resource as main memory and disk storage space, is the presence of several monitors and of a suitable device (a carefully chosen joystick in the actual version) allowing the simultaneous translation and rotation of digital images in the workspace. The concept of container does play a central role in the user interface. A container, in the system, does represent a box (ideally equivalent to the boxes actually used when working with physical fragments) holding digital images (fragments or details extracted from the reference-image of the whole fresco) that are related to each other, in some logical sense, for the operator. The operator mainly works on the working-area, the virtual counterpart of the table used in physical recomposition. As in the real world, the operator can place a picture of the whole fresco (called reference-image in our system) on the table (working-area) in order to help the location of each fragment. The principal point to catch is the natural translation of the traditional way of work into the virtual world, without the need of serious changes in the usual process. There are obviously several important differences due to the lack of the physical interaction with fragments: it is not possible to touch fragments, to look at them from several points of view eventually changing their attitude with respect to light sources, to look at their back and so on. This is an unavoidable consequence of the use of digital images that, due to the intrinsic nature of the acquisition process, can represent only a limited amount of the original information of each fragment. Our impression and hope is that, as in many other applications of digital imagery, the availability of suitable tools (impossible to reproduce on the physical objects in the real world) can compensate this lack making eventually effective and comfortable the work with the digital workstation. At the very beginning of his/her work, the operator must set-up the environment, through the creation of a new recomposition project. This requires the specification of some settings, including: The identification of a reference-image of the fresco, if available. The system builds a version of it (called miniatureimage) smaller enough to be completely shown on a single monitor (fig. 2). On the miniature-image a graphical rectangle identify the part that is shown, at its full resolution, in the working-area (fig.3). 27

30 Fig. 2 Miniatura dell immagine di riferimento. L area di interesse mostrata attualmente dell area di lavoro è delimitata dal rettangolo blu visibile su schermo. Fig. 2. Miniature-image. The part actually shown into the workingarea is delimited by the blue rectangle visible on screen. Fig. 3. L area di lavoro mostra l area di interesse a risoluzione piena. L operatore sta posizionando un frammento utilizzando il joystick. Si noti la trasparenza del frammento (in basso a sinistra) che agevola l operatore nel posizionare correttamente il frammento selezionato. Fig. 3. The working-area shows the current area of interest at full resolution. Operator is placing a fragment using the joystick. It s worth noting fragment s transparency (on the bottom-left corner) allowing the operator to place correctly the selected fragment. 28 uno per ogni finestra (fig. 4). È importante notare che non vi è alcuna relazione a priori tra i contenitori e i cassetti fisici dove i frammenti reali sono conservati. L operatore ha la piena responsabilità del significato logico di ogni contenitore. Le immagini in uno stesso contenitore possono condividere il colore, la texture, la dimensione Le immagini digitali sono organizzate in una griglia e sono visualizzate a risoluzione piena, dando un completo accesso al loro contenuto pittorico. Un contenitore può essere creato vuoto e quindi riempito dall operatore, o può essere creato come risultato di un operazione del sistema (normalmente la risposta ad una interrogazione al database). L operatore può prendere un frammento, muovere lo stesso sull area di lavo- The identification of the collection of fragments that will be used in the project. Each fragment is described by a set of images (the digital image, its mask describing if a pixel of the digital image belongs to the fragment or to the background, the characteristics extracted by color and texture analysis). A few scaling factors, linking the reference-image, its miniature and digital images of fragments, both in the pixel space and in the real world metric. All this information needs to be specified once, as the very first step of the work. The GUI is composed by a primary window that hosts the working-area as long as a menu and a toolbar,

31 ro, e rilasciarlo nella posizione desiderata, usando la normale tecnica di drag-and-drop comunemente utilizzata in Windows. La stessa tecnica permette il movimento del frammento ad altri contenitori dall area di lavoro. I contenitori possono essere creati, distrutti, spostati sugli schermi, e se necessario, ridimensionati esattamente come ogni finestra utilizzata in altre applicazioni commerciali. Le immagini digitali (dei frammenti, o estratti dall immagine di riferimento) possono essere sistemate in un contenitore prelevandole dal database, copiate o mosse in un altro contenitore (non è necessario che ogni frammento sia presente in un solo contenitore come nella realtà), rimosse da un contenitore (che non implica la cancellazione dal database). Non appena la quantità di frammenti impedisce la loro visualizzazione simultanea nello spazio della finestra, questa diventa scorribile. L operatore può scegliere tra differenti criteri di ordinamento, in modo crescente o decrescente, delle immagini in ogni singolo contenitore: il loro nome, la loro larghezza, la loro altezza, la loro dimensione complessiva, la similarità agli esempi se i frammenti giungono da una interrogazione al database. Le normali operazioni possono richiedere l utilizzo di diversi contenitori, anche di differenti dimensioni. Questo rende utile l utilizzo di più monitor, riservando uno all area di lavoro e lasciando gli altri per la miniatura e per i contenitori (come per altre applicazioni). In ogni modo, ogni contenitore può essere ridotto a icona quando non di immediato utilizzo. Molte operazioni vengono effettuate tramite normali periferiche: mouse e tastiera. Il primo è utilizzato per muovere oggetti, ridurre/ingrandire/muovere finestre, selezionare l area di lavoro attraverso la miniatura, muovere le immagini (tra contenitori e dalla/alla area di lavoro) e così via. La tastiera è principalmente utilizzata per la scrittura di testi (assegnare un nome ai contenitori, inserire i parametri per il progetto, e così via). Questa completa similarità con le altre applicazioni Windows diminuisce il tempo richiesto per apprendere l uso del sistema. L unica periferica non comune, un modello di joystick attentamente scelto, è usato per gestire i frammenti nell area di lavoro. Esso permette la traslazione e la rotazione fine dei frammenti in modo da portarli nella loro migliore posizione. Il modello di joystick è stato scelto per permettere la traslazione e rotazione simultaneamente e pieno controllo della giving access to the primary software functions. A separate window contains the miniature-image: a simple mouse click allows the movement of the graphic rectangle (associated to the current working-area) inside this image allowing an easy and intuitive navigation through the whole reference-image. Finally, a set of windows, the number of which depend on the needs of the operator, host the virtual containers, one for each window (fig. 4). It is important to note that there is not any a- priori relationship between containers and physical boxes where the real fragments are stored. The operator has full responsibility of the logical meaning of each container. Images in the same container can share colors, texture, dimension The digital images are arranged on a grid and displayed at their full resolution, giving full access to their pictorial content. A container can be created empty and therefore filled by the operator, or it can be created as a result of an operation of the system (normally a query to the database). The operator can pick-up a fragment, move it to the working-area and releasing it in the desired position, using the normal drag-and-drop technique commonly used by Windows. The same technique allows the movement of fragments back to any container from the working-area. Containers can be created, destroyed, moved around the screens, and, if needed, resized exactly as any window used in other commercial applications. Digital images (of fragments or extracted from the referenceimage) can be placed in a container from the database, copied into or moved to another container (each image does not need to be included into a single container as its physical counterpart), removed from a container (that does not imply deletion from the database). As soon as the amount of fragments prevents their simultaneous display into the available space for the window, this last becomes scrollable. The operator can choose between different criteria for ordering, in an ascending or descending way, images into each single container: their names, their width, their height, their global dimension, their similarity to examples if they come from a query to the database. Normal operations may require several containers, even with different size. That makes very useful the use of several monitors, reserving one for the working-area and leaving the other for the miniature-image and for containers (as well as for any other application). Anyway, each container can be iconized when not of immediate use. 29

32 30 Fig. 4. Contenitore creato dopo la fase di analisi dell area rettangolare estratta. È stata aggiunta un ulteriore area, situata in prossimità del sopracciglio. Il contenitore mostra le aree catturate in due celle. Fig. 4. Container created after the analysis phase of the extracted rectangular area. In the same container, the operator has added another area, situated in proximity of the brow. The container shows these captured areas in two distinct cells. sensibilità ai movimenti dell operatore (permettendo movimenti rapidi e grossolani oppure movimenti lenti e precisi). In più, il numero di bottoni presenti sul joystick permette la piena funzionalità del sistema nell area di lavoro senza necessità di riutilizzare mouse e tastiera. La funzionalità chiave su cui si fonda l aiuto dato dal sistema al processo di ricomposizione è la valutazione automatica di similarità tra le immagini (sia di frammenti che di particolari estratti dall immagine di riferimento). Il modo più comune di utilizzo del sistema parte con la scelta di un gruppo di immagini, che possono essere rettangoli estratti dall area di lavoro (fig. 5) e/o frammenti manualmente selezionati dalla collezione. Questi sono raccolti in un contenitore. Una interrogazione al database viene quindi fatta per trovare i frammenti che sono simili agli esempi forniti in termini di colore, texture, o entrambi. I frammenti risultanti, dopo un aggiustamento fine fatto attraverso una apposita interfaccia, possono essere piazzati in un contenitore. Durante la fase di interrogazione l operatore può specificare un insieme di dati, attraverso una apposita finestra di dialogo (fig. 6): Most of the operations are accomplished using standard devices: mouse and keyboard. The former used for moving objects, reducing/enlarging/moving windows, selecting the workingarea on the miniature-image, moving around images (between containers and to/from the working-area) and so on. The latter is used mainly for text editing (naming containers, providing set-up parameters for projects,. This complete similarity with the standard for Windows applications does decrease the effort required for becoming comfortable with the system. The only less standard device, a suitably chosen model of joystick, is used to manage fragments into the working-area. It allows fine translation and rotation of fragments in order to bring them to their best location. The model has been chosen in order to provide simultaneous translation and rotation and full control of its sensibility to the operator (allowing quick and large as long as very fine movements). Moreover, the large amount of buttons on the joystick allows the full functionality of the system into the working-area without the need of switching back to mouse or keyboard. The core functionality behind the help provided by the system to the recomposition process is the automatic evaluation of similarity between images (both of fragments and of particulars extracted from the reference-image). The most common way for using the system starts with the choice of a group of images (rectangular areas extracted from the working-area (fig. 5) and/or fragments manually selected from the collection). They are collected into a container. A query is therefore done to the database for finding the fragments that are similar to the provided examples in terms of color, texture or both. The results, after a fine-tuning done using the appropriate interface, can be placed into a container. During the query phase the operator can specify a set of data, driven by the dialog interface (fig. 6): The container hosting the images chosen as examples The container that will hold the results (it can be an existing or a new one) If the search must be done on the whole database or on a subset of images belonging to a container. The operator can exclude fragments that have been already satisfactorily placed in the working-space from the search. He/she can decide if the match score for each retrieved image

33 Fig. 5. Estrazione di una zona rettangolare dell immagine di riferimento, da usare come esempio durante le operazioni di ricerca dei frammenti. In questo caso l utente ha selezionato il sopracciglio. Il sistema richiede all utente la conferma della selezione, prima di procedere alle analisi necessarie per la fase di ricerca. Fig. 5. Capturing a rectangular area of the reference image which will be used as an example for the search of fragments. In this case, user had selected an eye s brow. The system requires user confirmation for the selection before doing the analysis required by the search phase. Il contenitore che contiene le immagini scelte come esempi Il contenitore che conterrà i risultati (che può esistere già o essere nuovo) Se la ricerca deve essere fatta sull intero database o su un sottoinsieme di immagini poste in un contenitore L operatore può escludere dalla ricerca i frammenti che sono stati già disposti nell area di lavoro. Può decidere se la misura di similarità per ogni immagine ritrovata deve essere valutata rispetto a tutti gli esempi (AND) o solo rispetto al migliore. La ricerca identifica una lista completa di tutti i frammenti che soddisfano i criteri prestabiliti. L operatore, prima di inserire i risultati nelle rispettive posizioni finali, può ordinarli per valore di similarità, in termini di colore e tessitura, o della loro dimensione. Può tarare la soglia dei minimi valori di similarità richiesti (per tessitura e colore) in modo da vedere la corrispondente lista di frammenti che soddisfano i criteri aggiornata in tempo reale (cioè senza ripetere l interrogazione). Il cambiamento dell insieme di dati, come la regola di confronto AND/OR, richiederà invece una nuova e must be evaluated with respect to all the examples (AND) or with respect only to the best one (OR). The search does identify a comprehensive list of fragments that match the prescribed criteria. The operator, prior to the placement of results into their destination, can order them based on the value of similarity, in terms of color or texture, or on their dimension. It can tweak minimum similarity threshold values (for textures and color) in order to see the corresponding list of matching fragments updated in real-time (that is without repeating the query). Changes in the input set data, as well as in the AND/OR matching rule, will instead require a completely new search. The operator can also evaluate the results browsing through the fragments that are displayed into a preview box, choosing their full resolution or their scaling for matching the dimension of the preview window. It can also select a few fragments using the traditional Windows style (mouse clicks, using shift and control keys for making multiple selections). Finally, when satisfied with this work, the operator can direct the results into the destination container (fig. 7). It is important to note that the operator keep full control of the process, changing the setting of the query and modifying (increasing, decreasing, changing) the set of examples until satisfying results are reached. Very similarly with what normally done when browsing through Internet using search tools, the operator can interactively and iteratively refine his/her query until the desired answer is obtained. At this point the operator can start its search for the best location of each retrieved fragment. That means picking a fragment and moving it into the working-area. Then, using the joystick, the operator can move around (rotating/translating) the fragment until a satisfying location is reached. During this 31

34 32 completa ricerca. L operatore può anche valutare i risultati passando in rassegna i frammenti, che vengono visualizzati in un area di anteprima, scegliendo tra la piena risoluzione o una scala che mostra completamente il frammento nell area predisposta. L operatore può anche selezionarne alcuni utilizzando le tradizionali combinazioni utilizzate in Windows (click del mouse, premendo contemporaneamente i tasti di shift o control per effettuare selezioni multiple). Infine, quando soddisfatto del lavoro, può inserire i frammenti risultanti nel contenitore designato (fig. 7). È importante notare che l operatore ha il pieno controllo del processo, cambiare le impostazioni della interrogazione e modificare (aggiungere, diminuire, cambiare) l insieme degli esempi finchè non raggiunge risultati soddisfacenti. Come le ricerche normalmente effettuate su Internet, l operatore può interattivamente ed iterativamente rifinire la propria interrogazione fino ad ottenere la risposta desiderata. A questo punto, l operatore può iniziare la ricerca della migliore collocazione per ogni frammento restituito dall interrogazione. Questo significa selezionare un frammento e spostarlo nell area di lavoro. Allora, utilizzando il joystick, l operatore può muovere (ruotando/traslando) il frammento sull area di lavoro, finchè non trova una sistemazione soddisfacente. Durante questo processo, il frammento può essere reso trasparente (in differenti misure): questo significa l abilità di vedere allo stesso tempo e nello stesso posto sia il frammento che il corrispondente fondo sull area di lavoro, in modo da aiutare la valutazione della migliore posizione (fig. 8). Inoltre, se due coppie di punti corrispondenti possono essere identificati sul frammento e sull area di lavoro, queste possono essere date al sistema (tramite click del mouse) ed il sistema automaticamente valuta la migliore corrispondenza (rotazione e traslazione del frammento) tra le due immagini. Durante questo processo, la luminosità ed il contrasto dell immagine di riferimento può essere cambiata in modo da migliorare le operazioni di riconoscimento visivo fatte dall operatore. Dopo il suo corretto posizionamento, un frammento può essere bloccato nella nuova posizione, evitando involontari movimenti. Questo blocco può essere annullato, ma ciò richiede una esplicita azione da parte dell operatore. Quando un frammento viene bloccato, ogni successiva selezione mostra un avviso e l operazione viene annullata. Una appropriata finestra permette inoltre un movimento molto Fig. 6. Dialog box per le operazioni di ricerca frammenti. Si possono notare, dall alto verso il basso, le opzioni di input, l anteprima di uno dei frammenti restituiti dal sistema, la lista dei frammenti simili, e una stima percentuale dei frammenti che attualmente soddisfano i criteri e le soglie stabilite. Fig. 6. Fragment s search dialog box. Proceeding from top to bottom: input options, a preview of one of the fragments given by the system, a list of similar fragments, and ultimately an evaluation of the fragments that satisfy established criteria and thresholds. process, the fragment can be made transparent (at different strength): that means the ability to see at the same time and in the same place both the fragment and the corresponding background, helping the evaluation of the best position (fig. 8). Moreover, if two couple of corresponding points can be identified on both the fragment and the reference-image, they can be provided to the system (using mouse clicks) and the system automatically evaluates the best correspondence (rotation and translation of the fragment) between the two images. During this process luminance and contrast of the referenceimage can be changed in order to improve the visual matching performed by the operator. After its satisfactory placement, a fragment can be locked into the new position, preven-

35 Fig. 7. Risultati dell operazione di ricerca. Quasi tutti i frammenti sono già stati posizionati. Non vi sono ulteriori frammenti nell area ricercata. Si noti che nell insieme di frammenti nel database utilizzati dal sistema per questo test, come nella realtà, alcune parti dell affresco non sono disponibili, e quindi non sono accessibili per il sistema. Fig. 7. Results of fragment s search. Quite all fragments have been already positioned. There are no other useful fragments in the current area used as an example. It s worth noting that in the database used by the system in the current test, as in the real world, some parts of the fresco are not included and therefore they are not accessible for the system. preciso del frammento attraverso la specifica della posizione in termini di coordinate e la rotazione in termini di angolo (assoluto o rispetto alla posizione/rotazione corrente). In ogni momento l operatore può scegliere di ingrandire o rimpicciolire l area di lavoro, una utile caratteristica per riprodurre la vista che si può ottenere nel mondo reale allontanandosi dal tavolo. Naturalmente questa caratteristica è molto più potente della sua controparte fisica (specialmente quanto si lavora su un area molto vasta come i 35 mq. dell affresco di S. Matteo). I frammenti possono essere completamente rimossi dalla visualizzazione in ogni momento, per valutare l immagine di riferimento senza ulteriori ostacoli. La disponibilità di analisi radiometriche, colorimetriche e geometrice rende possibile fare confronti visivi che sarebbero impossibili nel mondo reale. I risultati possono essere stampati, in modo da ottenere una mappa che guidi la ricomposizone dei frammenti reali. Questa mappa utilizza la convenzione sui nomi precedentemente descritta per permettere un facile reperimento di ogni pezzo fisico dell affresco. In ogni momento l operatore può salvare lo stato corrente del progetto (inclusi il numero, il contenuto e la disposizione dei contenitori) sia per prevenire la perdita di lavoro che per sospendere l attività che può essere fatta ripartire più tardi esattamente nella stessa situazione. Un opzione di salvataggio automatico, che avviene ad intervalli regolari di tempo, può essere abilitata in modo da ting involuntary movements. This lock can be reverted but requires an explicit action by the operator. During lock any attempt of moving the fragment produces a warning and does not complete. A suitable dialog windows allow very fine movements by specifying the position of fragments (in terms of coordinates) and rotation (in terms of angle), absolute or with respect to the current position/attitude. At any time the operator can choose to zoom or unzoom its view of the working-area, a useful capability for reproducing the view that can be obtained by moving further from the table in the real world. Of course this capability is far more powerful than its physical counterpart (especially when working on a very large area as the 35 mq of the S. Mathew fresco). Fragments can be completely removed from the display at any time, for evaluating the reference-image without disturbances. Changes of the radiometric, colorimetric and geometric characteristics of images enables visual comparisons that would be impossible in the real world. The results can be printed, in order to obtain a map that can drive the recomposition of the real fragments. This map uses the previously described naming convention for allowing the efficient retrieval of each physical piece of fresco. At any time the operator can save the current state of the projects (including the number, content and disposition of containers) either for preventing loss of the work or for suspending its activity that can therefore be restarted in exactly the same situation. 33

36 Fig. 8 Collocamento di un nuovo frammento. Il frammento era stato selezionato dal sistema durante l operazione di ricerca precedente. Il frammento è visibile al centro del contenitore (ruotato di circa 90 gradi). Si noti che sebbene l area corretta per il collocamento sia ben al di sotto del sopracciglio, il frammento mostra le stesse caratteristiche di colore e tessitura dell area rettangolare data al sistema come esempio. Fig. 8. Placement of a new fragment. The fragment had been selected by the system during the previous search operation. It is visible at the centre of the container (rotated approximately of 90 degrees). It s worth noting that although the correct area for the placement is far below of the brow, the fragment shows same texture and colour characteristics of the rectangular area used given to the system as example. 34 prevenire perdite dovute a mancanza di corrente o altre cause accidentali. Conclusioni L approccio proposto si basa su una stretta cooperazione tra il sistema digitale e l operatore. Quest ultimo gioca un ruolo centrale ed importante, compie valutazioni (anche semantiche) sui frammenti e usa gli strumenti digitali per incrementare le capacità, l efficienza e l efficacia del suo lavoro. Il principale obiettivo è lo sviluppo di un sistema che può espandere le capacità dell operatore, che rimane responsabile dell intero processo. Questi è chiamato a continuare il proprio lavoro, modificando il meno possibile le sue modalità, utilizzando la workstation per aumentare l efficienza di compiti che, fatti tradizionalmente e manualmente, possono essere inefficienti e potenzialmente inefficaci. Questo richiede, oltre ad ulteriori sviluppi degli strumenti che emulano le valutazioni di similarità umane in modi più consistenti ed efficaci, la progettazione di una architettura centrata sull operatore, che forniscono un effettivo e naturale transizione del tradizionale modo di lavorare dal mondo reale al mondo virtuale. In questo mondo virtuale gli strumenti automatici che stimano le caratteristiche visive per An automatic saving option, occurring at regular intervals of time, can be enabled in order to prevent losses due to power failures or other accidental causes. Conclusions The proposed approach relies on a tight cooperation and interaction between the digital system and the operator. The last one plays a central and important role, accomplishes evaluation (even semantic) on fragments and uses the digital tools for increasing his/her capabilities and the efficiency and effectiveness of his/her work. The main goal is the development of a system that can expand the capabilities of the operator, which remains responsible of the whole process and is called to continue his/her work, changing as slight as possible its modality, using the digital workstation for increasing the performance of tasks that, done traditionally and manually, would be inefficient and potentially ineffective. This requires, in addition to further development of tools able to emulate the similarity evaluations made by humans in a more quantitative and consistent way, the design of an architecture centered on the operator, providing a natural and effective transition from the real to the virtual world. In the

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