Il futuro digitale è del Reality Capture

Dagli albori del digitale alla 3D Capture, cosa è cambiato in 30 anni

Il digitale come mondo di significati e ambiti operativi e culturali può riempire l'intero nostro orizzonte, ma ciò è quasi una banalità visto che sono passati appena 27 anni dalla prima edizione del libro “Being Digital”, nel quale Nicholas Negroponte – cofondatore del Media Lab del MIT, delineava quelle che erano le possibilità e le opportunità che il “digitale” avrebbe portato nella vita di ognuno. Aveva già immaginato la digitalizzazione dei giornali, l'inizio della fase discendente della TV generalista, il web che alimenta “se stesso” (il Web 2.0), i portali web personali, e molto altro. Cose che per noi oggi sono la normalità quotidiana.

Mentre nel mondo si facevano così le classifiche degli alberghi in connessi e non connessi, in Italia cominciava a diffondersi l'idea del digitale come pratica necessaria all'evoluzione dei professionisti tecnici. Nasceva infatti solo l'anno dopo, nel 1996, la prima rivista che porterà avanti il verbo della GEOMATICA, e con essa arriveranno poi tutte le novità e le evoluzioni delle tecniche digitali legate al rilievo e alla documentazione del territorio, all'architettura e a mille altri ambiti operativi, ivi compresa l'edilizia in generale.

Intanto la prima linea di codice del mainstream catastale (PREGEO) era stata scritta nove anni prima, mentre Autocad ver.14 veniva rilasciata nel febbraio del 1997, quando già il mondo della fotogrammetria stava passando al vero digitale, e si cominciavano a vedere i primi sistemi TLS (Terrestrial Laser Scanner) basati su LiDaR.

Dopo 30 anni circa, dagli albori del digitale al servizio dei professionisti tecnici, è giunta finalmente l'ora in cui, più che ai concetti, pratichiamo la nostra opera di "catturare della realtà", per manipolarla in mille modi nell'agognato mondo del 3D digitale.

È negli ultimi anni, quindi, che si diffonde il concetto di "3D Data Capture", che è più spesso semplificato con il termine "Reality Capture" (RC). Tutti e due i termini, in sostanza, cercano di coniugare l'idea di "cattura della realtà in maniera digitalmente congrua", con lo scopo di massima di gestire le informazioni, per tipologia spesso diversissime tra loro, così come vedremo di seguito in questa nota.

Ambiti applicativi e limiti operativi

Il problema di ciò che viene chiamato oggi "Reality Capture" non risiede nella precisione dei dati geospaziali, che di per sé rimane nella sfera solita di necessità di precisione tra globale e locale, considerando comunque anche l'impossibilità di superare il limite reale di rappresentazione della realtà, generalizzando da una parte, mentre dall'altra risulta impossibile dare una continuità al valore scalare della valenza metrica e cromatica del contesto che sottoponiamo a "cattura".
È’ chiaro che la realtà di cui parliamo non può essere rappresentata, né tanto meno "catturata" (rilevata), utilizzando i concetti classici della scansione LiDaR che ignora una parte dell'informazione legata alla cromaticità e alla forma, che sono di fatto due informazioni continue e non segmentabili della realtà.

Da ciò possiamo cominciare a capire che il concetto di reality capture varia fortemente in funzione del contesto, e anche e soprattutto in relazione alla tipologia dell’oggetto da rilevare e dall’obiettivo di rappresentazione e di modellizzazione che l'utente si pone. Ogni ambito applicativo ha i suoi limiti e le sue specificità, ed è molto diverso fare un "calco digitale" di un piccolo oggetto, rispetto a quello di un'architettura, di un monumento o di un'intera città. Problematiche da affrontare completamente diverse tra loro, tecnologie che cooperano e si integrano, anche se la vera arte è quella di saper selezionare le tecnologie e le modalità di impiego, di metterle insieme conoscendo esattamente i limiti e i risultati ottenibili in funzione degli obiettivi del progetto.

In linea generale il limite strutturale di ciò che chiamiamo reality capture è il fatto che è quasi impossibile digitalizzare un qualsiasi ambiente o struttura in scala 1:1, e per fare ciò in alcuni casi si adottano tecniche speciali multidimensionali, come nel caso di dipinti e affreschi, impiegando la tecnica dei gigapixel.

Ma ovviamente l'ambito dei beni culturali è ampio e vario, ma è completamente diverso da un ambito generale di cattura di “calchi digitali” di un ambiente urbano o di una intera città, dove è praticamente impossibile, e per certi versi anche inutile, operare in scala 1:1. Gli ambiti applicativi non mutano solo in relazione all’oggetto del rilievo, ma anche in funzione dell’obiettivo di rappresentazione digitale dell’oggetto stesso.

Le tecnologie

Il 3D Data Capture come processo di digitalizzazione della realtà fisica può far uso di diverse tecnologie, anche contemporaneamente, supportando diverse necessità, ma in linea generale ciò da cui non ci si può affrancare sono le “immagini” – di qualsiasi natura, da quelle prospettiche, a quelle 360°, fino a quelle 5D delle camere multidirezionali. Ma la tecnologia da “preferire” dipende, sì dal contesto e dall'ampiezza della porzione di spazio da "catturare", ma ciò che più è importante è il considerare in termini unitari l'obiettivo del rilievo e le modalità possibili di attuazione dello stesso.

Cloud e 3D di prossimità

Il Cloud è una delle soluzioni che diventano strategiche per il futuro del mondo del 3D, che pur essendo appena agli albori al contrario di ciò che si possa pensare, ha cominciato a dare i suoi frutti imponendosi come necessità impellente, soprattutto per le infrastrutture del futuro, basate su due sviluppi paralleli e legati alla mobilità, ovvero aerea e terrestre.

Le città del futuro saranno infatti dominate dalla mobilità automatica a tutti i livelli, ovvero con le aerovie di prossimità grazie allo sviluppo dei droni di prossima generazione, sulle autovetture a guida autonoma e sui sistemi misti di sistemi di trasporto indoor/outdoor.

La mappatura 3D degli scenari urbani innanzitutto, non potrà che essere affidata alla convergenza degli strumenti di mapping LiDaR, affiancati dalle camere di nuova generazione, e da nuovi processori, che devono avere la capacità di gestire in tempo reale miliardi di pixel geospaziali, e formare così lo scenario 3D in cui i vettori autonomi devono muoversi.

Già oggi infatti nei grandi centri della logistica come Amazon, ma non solo, i percorsi per la movimentazione dei pallet o dei box vengono individuati e operati da sistemi che in tempo reale sono capaci di analizzare il contesto spaziale 3D in cui operano. In questo caso il 3D di prossimità ha il vero e proprio ruolo di mappare la realtà in tempo reale, di modo che il modulo di navigazione 3D sia in grado di analizzare istantaneamente gli scenari, che sono anche di tipo dinamico, e prendere le decisioni necessarie ad eseguire il compito assegnatogli. Il "reality capture", in questo caso, è rappresentato dal contesto di prossimità, e la necessità non è tanto quella di archiviarla, bensì di usarla istantaneamente.

É chiaro che con l'aumentare delle esigenze operative, ovvero della complessità degli scenari in cui si intende agire, i classici strumenti di calcolo non possono più dare risposte adeguate a tutte le necessità, ed è quindi naturale che il problema del processamento di grandi quantità di dati, si stia spostando dalle risorse personali e delle piattaforme desktop, verso il Cloud associato ad una infrastruttura di comunicazione (wireless, necessariamente) ad altissima velocità e bassissima latenza.

L'ARTICOLO CONTINUA...Nel resto della trattazione verranno presentate le tecnologie emergenti e gli scenari operativi del Reality Capture.