Optimizando modelos fotogramétricos: la cabeza de Agripina de Segóbriga

La fotogrametría digital, que nos permite obtener modelos tridimensionales a partir de fotografías, en muchas ocasiones nos va a jugar malas pasadas. Es el caso de los modelos de objetos de mármol, por ejemplo, o, en general, de los objetos de cualquier material que produzca cierto brillo ante el impacto de la luz. A la hora de llevar a cabo un proyecto de documentación del patrimonio histórico nos vamos a encontrar, en muchas ocasiones, con que debemos realizar el levantamiento de un objeto de mármol o alabastro, frecuentemente esculturas, y una vez generamos la geometría nos sorprende una molesta multitud de pequeños bultos distorsionando la superficie de nuestro objeto.
Fig.1. Como se observa en la imagen, la geometría obtenida por PhotoScan genera multitud errores, los famosos “bultos”.
Cuando creamos la textura observamos que, debido al enrojecimiento de las fotografías, la textura fotográfica sale también excesivamente oscura y teñida de un tono carmesí que no corresponde con el color original del mármol que nos muestra la pieza al observarla al natural. Por ello, para mantener el rigor en el proceso de documentación, debemos igualar el tono de la textura con el de las fotografías que muestren el tono más fiel de la pieza
Fig.2. Captura de pantalla del proceso de retoque de color de la textura en Photoshop.
Posteriormente debemos importar el .obj de nuestra pieza a Blender donde vamos a poder solucionar el problema de los molestos bultos que aparecen en la superficie del objeto. Usaremos para ello la herramienta de esculpido digital que nos ofrece este software y el pincel de alisado/suavizado para así ir poco a poco solucionando los problemas de malla que presenta nuestro objeto. Debemos tener cuidado, eso sí, de usar un pincel pequeño y con poca fuerza porque si no corremos el riesgo de modificar la geometría de nuestro objeto en exceso, eliminando la definición de sus formas y falseando parte de su información tridimensional.
Captura de pantalla del proceso de eliminación de bultos en Blender. A la izquierda el modelo sin modificar, a la derecha el modelo ya modificado. 
Además, podemos modificar el material de nuestro objeto para que la pieza gane un ligero brillo y que de la sensación de que estamos verdaderamente ante una pieza de mármol. Para ello podemos mezclar en nuestro objeto dos tipos de material: la textura fotográfica en mate y un material brillante de color blanco. Tenemos que dar muy poca predominancia a este último, eso sí, porque si no se vuelve excesivamente brillante nuestra pieza, acercándose más a la porcelana que al mármol. De cualquier modo, esto es algo que hay que hacer, de nuevo, fijándonos en la propia pieza e imitando sus propiedades físicas.
Configuración de nodos en Blender Cycles usada para el material de la pieza, combinando mate con un ligerísimo brillo.
El resultado final es bastante bueno y nos permite disponer de un modelo fotorrealista a partir del cual realizar infografías, exposiciones, paneles, animaciones, reconstrucciones de policromía, etc. En definitiva, podemos trabajar con un modelo optimizado que no presenta errores de geometría, textura ni material
Renderizado de la pieza tras su optimización.

Reconstrucción de la policromía en escultura romana

Una de las tareas más importantes de los arqueólogos e historiadores es ayudar a la sociedad a entender el pasado tal y como se entendía cuando era presente. De ahí que sea tan importante y se dé siempre tanto la brasa con el famoso “contexto”. La escultura clásica ha sido tradicionalmente una de las partes de nuestro pasado más fuertemente descontextualizadas: normalmente no sabemos con exactitud dónde se encontraba cada pieza y las observamos agrupadas con criterios actuales -de estilo, cronología, temática, etc.- en  las salas de determinado museo. Pero, ¿dónde eran observadas estas imágenes? ¿qué uso tenían? ¿quién las disfrutaba? ¿cómo las disfrutaba? Todas estas preguntas permanecen habitualmente sin respuesta, creando una imagen falsa de la escultura en la Antigüedad, mostrando las piezas escultóricas como “obras de arte” cuando ni siquiera se entendía el “arte” como lo entendemos hoy en día
Reconstrucción de color del toracato hallado en Segóbriga (Saelices, Cuenca).
Uno de los aspectos que más ayudan a comprender las esculturas de la Antigüedad y a visualizarlas tan inmersas en la vida cotidiana como de verdad se encontraban es el de la policromía: por lo general, en las culturas de la Antigüedad tanto la decoración arquitectónica como los relieves y esculturas se encontraban policromados. Quizás no por completo, quizás no de forma totalmente realista, pero siempre tenía gran presencia el color
Otra de las posibilidades de la fotogrametría es la de reconstruir sobre las piezas documentadas una hipótesis de la policromía original que pudiera haberlas decorado y así acercar de una forma distinta al espectador a este tipo de piezas. Para demostrar el potencial de esta técnica he aprovechado un trabajo de documentación fotogramétrica llevado a cabo hace unas semanas en el Museo de Segóbriga y, basándome en ejemplos pictóricos romanos que han llegado hasta nosotros -como los famosos retratos del Fayum o los frescos de Pompeya y Herculano-, he realizado la hipótesis de policromía de dos piezas: un busto toracato y una cabeza de Agripina La Mayor.

Reconstrucción hipotética de la policromía de la cabeza de Agripina de Segóbriga.

Tras la toma de imágenes y la generación del modelo tridimensional de cada pieza con el software PhotoScan he reconstruido la policromía de cada pieza gracias a la herramienta de Texture Painting de Blender, por lo que el proceso, pese a ser complejo, se hace bastante intuitivo y produce la sensación de que se está pintando realmente sobre una pieza tridimensional y no sobre una textura expandida. 
Captura de pantalla de Blender durante el proceso de reconstrucción de la policromía del toracato.
Esta técnica además nos permite conseguir efectos muy realistas que alejan la visión de la escultura policromada de aquellas piezas como el famoso Augusto de Prima Porta policromado que se puede observar en los Museos Vaticanos y donde la gradación de tonos está ausente. Creo que debemos huir de esa moda -afortunadamente cada vez más pasada- de intentar reconstruir la policromía de la Antigüedad con tonos planos y excesivamente chillones, como si los griegos o los romanos no hubieran conocido las técnicas de pintura realista. Lo más probable es que la policromía de las esculturas se pareciera más a los ejemplos de pintura mural o sobre tabla que todavía conservamos que al Augusto “drag queen” que nos quiere vender el Vaticano.
A la izquierda: la copia del Augusto Prima Porta del Vaticano donde se reconstruye, de forma muy poco afortunada, una posible policromía.  A la derecha: uno de los retratos romanos del Fayum. Yo soy de los que opinan que la policromía escultórica del mundo romano estaría más cerca de lo segundo que de lo primero.
Una de las ventajas más interesantes de este tipo de reconstrucciones de color es que, al tratarse de una textura en una pieza tridimensional virtual permite la realización de animaciones que pueden resultar interesantes, con todas las posibilidades divulgativas que esto conlleva y sin implicar grandes sumas de dinero en la realización de una copia tridimensional de la escultura y una hipótesis de color real sobre ella.

Restauración virtual de escultura: anastilosis y reconstrucción de partes perdidas

¿Cómo de costoso es realizar una restauración escultórica? ¿Qué daños puede provocar a la pieza original si no se cuenta con los materiales y profesionales adecuados? ¿Cómo podemos saber cual va a ser el resultado final de la restauración? Todas estas preguntas pueden tener una solución: el uso de la restauración virtual. Ésta no ha de sustituir nunca a los procesos de conservación necesarios para evitar el deterioro de la pieza original pero puede ser una buena ayuda para preparar una restauración real y mostrar de forma virtual la recomposición de la pieza. 
Águila de piedra tras la anastilosis y recomposición de fragmentos perdidos.
Para demostrar cómo se puede llevar a cabo la restauración virtual de una escultura he utilizado un águila de yeso de la que tenía dos copias: una completa y otra que me he encargado de destrozar para que se asemeje más a lo que podemos encontrarnos en una excavación. De este modo he llevado a cabo la anastilosis virtual, es decir, la recomposición de los fragmentos existentes de la pieza de forma virtual, gracias a la documentación fotogramétrica de todos ellos y al trabajo de restructuración de la pieza en Blender. Posteriormente, basándome en el modelo 3D del águila completa, he reconstruido las partes perdidas del águila fragmentada -también con Blender-, logrando así la restauración virtual de la pieza. Para reconstruir estos fragmentos inexistentes no hace falta que nos basemos en otro modelo 3D, también puede servir otro tipo de información: descripciones de la pieza, imágenes de la época en la que salga representada, fotografías antiguas, etc.

Una de las posibilidades más sugerentes de esta técnica es la de probar distintos tipos de materiales a la hora de reconstruir los fragmentos perdidos:

a) Águila reconstruida con resina translúcida. b) Águila reconstruida con material blanco mate.

En este pequeño minidocumental (5 mins) podéis ver el proceso de trabajo seguido para realizar la restauración virtual:

Estudiar la escultura con lupa gracias a la informática y la fotografía

Queda una semana para poder matricularse en el “Curso de introducción a la fotogrametría y su uso en patrimonio” y seguimos mostrando las ventajas y posibilidades de esta técnica. En esta semana hemos estado en el Roma 2.0, unas jornadas dedicadas a la arqueología virtual, y una de las cosas que más nos ha sorprendido es el trabajo del ingeniero Antonio Martos, realizado mediante fotogrametría, informática y fotografía arqueológica de la mano: 
Este fantástico trabajo demuestra las posibilidades de la fotogrametría a la hora de documentar el patrimonio escultórico con una precisión sin precedentes. La textura cobra una importancia fundamental a la hora de dar esa sensación de realismo que nos hace dudar si se trata de la pieza original o de un modelo 3D y que nos ayuda a observar los más mínimos detalles de las piezas.

Existen, sin embargo, muchas dificultades a la hora de realizar correctamente los levantamientos fotogramétricos. Con ellos nos hemos encontrado, por ejemplo, al realizar el modelo tridimensional de la losa sepulcral de un caballero medieval que se conserva en el Museo Provincial de Guadalajara. Los agresivos focos que la iluminaban, su posición adosada a una de las paredes de la sala y el brillo del alabrastro complican en levantamiento pero no lo imposibilitan. Aquí tenéis los primeros resultados:

Ortofoto de la losa sepulcral de un caballero desconocido. 1460-80. Museo Provincial de Guadalajara.

El proceso de realización de este tipo de trabajos se mostrará en el curso online de introducción a la fotogrametría que desarrollaremos a partir del 7 de Octubre. Aquí tenéis más información:

http://www3.ubu.es/ceu/?page_id=4772