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Massimiliano Campi » 12.L'uso della fotografia nel rilievo architettonico


Argomenti della lezione

  • Il ruolo della fotografia nel rilievo;
  • gli obiettivi fotografici;
  • la tecnica di ripresa;
  • deformazione di un fotogramma;
  • raddrizzamento fotografico;
  • fotopiano;
  • mosaicatura fotografica.

Il ruolo della fotografia nel rilievo

La fotografia riveste una notevole importanza nella documentazione architettonica e costituisce uno strumento insostituibile nel rilevamento architettonico vuoi come documentazione di completamento ai grafici di rilievo, vuoi come strumento ausiliario nelle operazioni di rilievo.

Il ruolo della fotografia nel rilievo II

Il potere evocativo della fotografia si fonda sulla capacità della nostra memoria di immagazzinare le immagini in maniera più efficace e stabile che i prodotti di altre percezioni.
La percezione di un oggetto architettonico è frutto di una vasta esperienza che include, oltre all’osservazione visiva, anche sensazioni tattili, misurazioni compiute nel muoversi in relazioni all’oggetto, elaborazioni concettuali e storiche.

Gli obiettivi fotografici

Gli obiettivi si suddividono generalmente in grandangolari, normali e teleobiettivi. Questa classificazione dipende dalla lunghezza focale dell’ottica, che viene solitamente espressa in millimetri. Essa determina il campo di ripresa, l’ingrandimento e la profondità di campo dell’ottica.
Nel formato 35 mm le lunghezze focali comprese tra i 20 e i 35 mm sono considerate grandangolari. Producono una maggiore profondità di campo e un maggiore angolo di ripresa, ma rimpiccioliscono i soggetti. Un supergrandangolo, o fisheye, consente un angolo di ripresa di 180° o più ampio.

Gli obiettivi fotografici II

Gli obiettivi con lunghezza focale compresa tra i 45 e i 55 mm sono detti normali, perché sono quelli che più si avvicinano all’occhio umano per la prospettiva e le proporzioni degli oggetti osservati.
Gli obiettivi con focale più lunga, oltre gli 85 mm, sono chiamati teleobiettivi: schiacciano la prospettiva e diminuiscono la profondità di campo, ingrandendo molto il soggetto.
Gli zoom, altro tipo di obiettivi, sono strutturati in modo da consentire di variare la lunghezza focale impiegando un’unica ottica. Sono particolarmente utili con le reflex, in quanto permettono un controllo agile e continuo nella composizione dell’immagine.

La tecnica di ripresa

  • Il controllo dell’inquadratura.
  • La determinazione della corretta esposizione.
Royal Art Gallery di Dresda

Royal Art Gallery di Dresda


La tecnica di ripresa II

L’inquadratura: è un taglio arbitrario della scena.

E’ necessario quindi controllare che contenga tutte le informazioni utili al fine voluto (vedute d’insieme, di elementi architettonici, quali portali e finestre, di particolari, elementi ripresi di prospetto, in prospettiva con linee verticali parallele, di scorcio…)

La tecnica di ripresa III

Il punto di vista
È dato dalla posizione della fotocamera in rapporto all’oggetto della ripresa e non dalla focale dell’obbiettivo utilizzato, che determina solo la porzione del campo visivo che si vuole fotografare.

La tecnica di ripresa IV

Condizione necessaria e indispensabile perché un’immagine fotografica sia priva di prospettiva è che il piano della pellicola sia parallelo alla facciata dell’oggetto della ripresa.
Se il piano della pellicola è ruotato rispetto ad una retta verticale parallela alla facciata, l’immagine sarà in prospettiva con le linee verticali parallele e quelle orizzontali in fuga.

La tecnica di ripresa V

Guardando verso l’alto o verso il basso, l’occhio (o camera) percepisce gli oggetti in prospettiva, e questo anche se colui che guarda riesce a stimare l’oggetto privo di deformazioni.


Deformazione di un fotogramma

  • Fotografia di un edificio ripreso dal basso, ove il piano della pellicola non è stato posto parallelo al fronte dell’edificio;
  • raddrizzamento dell’immagine precedentemente ottenuto, in sede di stampa su carta, mediante il basculaggio del piano porta carta, del piano porta pellicola e del piano portaobiettivo.

Deformazione di un fotogramma II

  • affinché in un’operazione di raddrizzamento di un immagine, in sede di stampa, siano a fuoco tutti i punti dell’immagine stessa, è necessario che i tre piani del portacarta, del portapellicola e quello ortogonale all’asse dell’obbiettivo si incontrino in una stessa retta.

Deformazione di un fotogramma III

La prospettiva di un grigliato regolare, produce un grigliato irregolare e deformato.
L’esempio riportato in figura rappresenta schematicamente l’effetto geometrico deformante di una qualsiasi fotografia.


Deformazione di un fotogramma IV

I valori numerici delle deformazioni in corrispondenza dei singoli punti possono essere ricavate dalle coordinate immagine x,h e dalle coordinate oggetto X, Y.


Deformazione di un fotogramma V

Queste deformazioni variano da punto a punto dell’immagine e in funzione delle direzioni considerate (analogo al discorso delle deformazioni di una rappresentazione cartografica generale).


Deformazione di un fotogramma VI

Se la superficie dell’oggetto è un piano, la prospettiva assume la forma generica rappresentata in figura:
Nel caso di oggetto piano, se il piano dell’immagine e quello dell’oggetto sono paralleli, il fotogramma è identico all’oggetto e ne rappresenta l’ortofoto ad un prefissato rapporto di scala (rapporto tra distanza principale e distanza di presa).


Raddrizzamento fotografico

Per eliminare la deformazione delle immagini fotografiche si possono utilizzare due procedimenti differenti.

  • Raddrizzamneto
  • Raddrizzamento differenziale

Raddrizzamento fotografico II

Raddrizzamento: è un procedimento applicabile solo a oggetti perfettamente piani o con differenze altimetriche tali da generare errori di altezza trascurabili alla scala della rappresentazione. Il fotogramma viene trasformato in una proiezione centrale dell’oggetto, che è uguale, a meno di un fattore di scala, alla proiezione ortogonale dell’oggetto stesso.

Raddrizzamento fotografico III

Raddrizzamento differenziale: è un procedimento applicabile a oggetti di forma qualunque. Il fotogramma viene diviso in piccole porzioni considerabili piane e ognuna di esse viene sottoposta ad un processo di raddrizzamento.

Raddrizzamento fotografico IV

Raddrizzamento

La prospettiva centrale di un piano degenera nelle equazioni della omografia generale, che mettono in relazione il piano dell’immagine e il piano dell’oggetto mediante otto parametri. Per determinare questi parametri è necessario conoscere le coordinate oggetto e immagine di quattro punti.


Raddrizzamento fotografico V

Raddrizzamento
Dall’equazione dell’errore di altezza si nota che per fare un raddrizzamento:
occorre usare solo le parti centrali dei fotogrammi;
occorre usare immagini riprese con obiettivi a focale adeguata (per ridurre le deformazioni).
Una volta fissata la porzione di fotogramma da utilizzare e la distanza principale della camera da presa si può determinare il massimo spostamento dal piano oggetto, ammissibile affinché gli errori di altezza siano trascurabili alla scala della rappresentazione.


Raddrizzamento fotografico VI

Raddrizzamento differenziale
Se i dislivelli presenti non consentano l’uso della tecnica del raddrizzamento, occorre procedere ad un raddrizzamento differenziale.
Si considerano piccole porzioni di fotogramma che possono essere considerate piane e le si sottopone ad un processo di raddrizzamento.
Le singole porzioni raddrizzate vengono poi mosaicate, formano così l’ortofotocarta dell’oggetto.


Fotopiano

Fotopiano: immagine composta da fotografie che hanno subito un trattamento dal punto di vista geometrico per poter diventare delle proiezioni ortogonali ad una determinata scala ed essere perciò direttamente misurabili.

La fotografia, dal punto di vista proiettivo è una proiezione centrale nella quale gli oggetti cambiano forma e dimensione in funzione della loro distanza dal centro di presa.

Fotopiano II

Dal punto di vista analitico, stabilito il sistema di riferimento, le relazioni tra fotogramma e oggetto dipendono da 9 parametri che descrivono la posizione della lastra nello spazio (orientamento esterno) e le caratteristiche geometriche della camera (orientamento interno).

Raddrizzamento fotografico

Orientamento interno:

  • Punto principale Vo
  • Distanza principale d
  • Retta di orizzonte

Orientamento esterno:

  • Fondamentale, linea di terra

Raddrizzamento fotografico II

Il presupposto fondamentale per l’impiego del metodo del raddrizzamento è che l’oggetto da rilevare sia piano.
Nella realtà operativa questa condizione geometrica non è mai riscontrata in modo completo: basti pensare alle ondulazioni del terreno o alle sporgenze su una facciata di un edificio. Quando si raddrizza una fotografia è necessario perciò valutare gli errori causati dallo scostamento dal piano di riferimento sul quale giacciono i punti o le linee di controllo.

Raddrizzamento fotografico III

Il raddrizzamento viene considerato corretto se lo spostamento in ogni punto dell’immagine è contenuto entro l’errore di graficismo.
Nei fotopiani si considera come piano di riferimento il piano di campagna (p.e. il piano stradale); la verifica va dunque fatta non alla quota di gronda (dove in pratica si è sempre fuori tolleranza) ma al piede degli edifici.

Mosaicatura fotografica

Una volta ottenuti, i fotogrammi raddrizzati si possono unire in modo da ottenere un mosaico che costituisce la carta fotografica.

L’obiettivo delle tecniche di mosaicatura digitale è di mantenere la precisione geometrica delle singole immagini generando un’unica immagine somma delle altre ed eliminando le differenze radiometriche esistenti tra le immagini di partenza, dovute alla differente illuminazione in fase di presa o ad errori della scansione.

Mosaicatura fotografica II

Dal punto di vista geometrico, generalmente si chiede che le due immagini di partenza abbiano lo stesso sistema di riferimento assoluto mentre, per l’aspetto radiometrico, visto che nell’area di sovrapposizione delle due immagini vanno determinati nuovi valori dei livelli di grigio o di colore, è ovvio che più le immagini sono simili come tonalità, migliore sarà il risultato del procedimento.

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