Replica 3D di cherubini per la chiesa di San Luca di Pavia / 3D replica of cherubs for the Church of San Luca in Pavia

Scopo di questa attività progettuale è stata la modellazione e stampa 3D di due cherubini a rilievo, opera dello scultore Fossati e datati al 1684, sottratti illecitamente dalla balaustra dell’altare maggiore della chiesa di San Luca a Pavia all’inizio degli anni ‘90 del secolo scorso e mai ritrovati. Si tratta di un esempio di applicazione delle nuove tecnologie all'arte, in questo caso particolare per replicare un oggetto rubato e restituirlo alla sua dimora originaria.

L’idea di ricostruire le due statue con la computer grafica 3D è nata durante l’anno accademico 2018/19, da un incontro casuale tra Luisa Erba e Virginio Cantoni, docenti della Facoltà di Ingegneria dell'Università di Pavia. In un primo momento tale compito è stato assegnato a due studentesse del corso di Laurea in Matematica, Giulia Braghini e Nicole Cardili, le quali – seguendo a Ingegneria il corso di Computer Vision – hanno applicato le tecniche di modellazione 3D per sviluppare una rappresentazione matematica del rilievo di uno dei due cherubini. Attraverso software specializzato (Adobe Fuse) hanno modellato la testa, completando poi le altre parti con la modellazione geometrica di base, la modellazione poligonale e la scultura digitale attraverso un secondo software specializzato (Blender). Al risultato ottenuto è applicabile un renderizzatore che, definita la posizione spaziale delle luci e il punto di vista dell’osservatore, sulla base delle leggi dell’ottica e della percezione visiva, genera una resa grafica virtuale 2D del cherubino.

Per la riproduzione tramite stampante 3D i modelli sono stati convertiti in una versione interpretabile dalla stampante stessa. In questa fase è partita una seconda attività, con la tesi di laurea in Ingegneria Elettronica e Informatica dal titolo “La fotogrammetria per l’arte: i Cherubini di San Luca”, svolta da Adriano Cotta Ramusino presso il laboratorio di Computer Vision and Multimedia (relatore Virginio Cantoni). Obiettivo: la ricostruzione di entrambe le statuette, seguita poi dalla stampa 3D delle stesse. Essendo stati rubati solo due degli otto cherubini che adornavano originariamente l’altare, è stato possibile ricostruirli con fedeltà metrica partendo dalle statue superstiti, che sono uguali a due a due, con le coppie posizionate specularmente rispetto alla navata centrale. I due rilievi rubati erano diversi, pertanto una copia esatta di ciascuno è rimasta in chiesa, consentendo l’intero processo di ricreazione.
La tecnica applicata è la fotogrammetria, nome che deriva dai vocaboli greci “photos”, ossia luce, “gramma”, cioè disegno, e “metròn”, misura. La fotogrammetria, infatti, è una tecnica che consente di passare da un insieme di immagini bidimensionali (disegni, fotografie, diagrammi) a una forma tridimensionale che replica esattamente le proporzioni e le misure dell’oggetto rappresentato.
La sua formulazione matematica risale addirittura al 1867, nell’opera “Die photogrammetrie” dell’architetto prussiano Albrecht Meydenbauer, ed è stata usata nei secoli passati per diversi scopi, principalmente cartografici e architettonici. In tempi più recenti è risultata di particolare importanza nel settore medico, in cui viene sfruttata per ricostruire tridimensionalmente organi o tessuti. Oggi, grazie allo sviluppo dei calcolatori e della relativa potenza di calcolo e alle fotocamere digitali, i campi di applicazione di questa tecnica sono molteplici, con risultati eccezionali quasi alla portata di tutti.
Il processo. Il primo passo nella ricostruzione fotogrammetrica è una puntigliosa rilevazione fotografica. Nel caso specifico dei cherubini di San Luca, sono state scattate numerose fotografie degli originali, posizionando una fotocamera Reflex su un’immaginaria superficie sferica e scattando una foto ogni 15° circa, sia sull’asse azimutale che zenitale. I dettagli più particolareggiati sono stati fotografati in ulteriori immagini mirate, per ottenere un risultato finale più dettagliato. Le fotografie così ottenute sono state uniformate con Photoshop Lightroom Classic, prima di essere inserite in Meshroom (Open Source 3D Reconstruction Software). Quest'ultimo software individua la posizione della fotocamera per ogni scatto e sfruttando la geometria prospettica e i chiaroscuri, costruisce una nuvola di punti che vengono poi uniti in una mesh, che costituisce il modello tridimensionale di partenza. Segue una fase di pulizia e ottimizzazione per la stampa, ottenuta con il software Blender.




La stampa. I modelli, elaborati manualmente per affinare la definizione dei dettagli più minuti e per renderli interpretabili da una stampante 3D, sono stati affidati prima al laboratorio 3D4MED, dove il personale, utilizzando una stampante 3D Systems ProJet® CJP 460 Plus, ha prodotto i prototipi. La tecnica di stampa impiegata consente di produrre pezzi in un materiale simile al gesso e offre la possibilità di creare anche stampe a colori, caratteristica in alcuni casi estremamente utile.

 

Una seconda riproduzione è stata effettuata presso i laboratori di prototipazione rapida dell’associazione comPVter di Pavia: con l’esperta consulenza del gruppo, in particolare grazie a Giuseppe Leone, è stata scelta una macchina di ultima generazione, che utilizza una stampa FDM (Fused Deposition Model), ossia deposita sottilissimi strati di plastica fusa uno sopra l’altro, creando gradualmente la forma finale. Il materiale utilizzato resiste molto bene alla luce e allo stress. Le riproduzioni così ottenute, estremamente fedeli alle statuette originali, sono pronte per essere restituite alla comunità di San Luca e a tornare ad adornare l’altare maggiore.

   

L’inaugurazione si è tenuta sabato 24 settembre 2022, alle ore 11:30, presso la chiesa di San Luca, a Pavia in Corso Garibaldi (articolo sul sito delle news d'Ateneo http://news.unipv.it/?p=70948.)
La riproduzione tramite stampanti 3D è stata portata avanti su iniziativa del Rotary Club Pavia.

Ecco alcune fotografie scattate durante l'inaugurazione: