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UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI GENOVA
FACOLTÀ DI INGEGNERIA
Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica
TESI DI LAUREA
__________
PROGETTO E REALIZZAZIONE DI UN
VIDEOGIOCO EDUCATIONAL 3D ON-LINE.
Relatore: Chiar.mo Prof. Ing. Francesco Bellotti
Candidata: Veronica Sant
28 settembre 2007
Anno Accademico 2006 – 2007

Abstract
Università degli Studi di Genova
Dipartimento di Ingegneria Biofisica ed Elettronica
II
Design and implementation of an on-line 3D educational
videogame.
This thesis, developed in the ELIOS Lab of Biophysical and Electronic Engineering
Department, has been prepared in the context of the Travel in Europe (TiE) project. The
main objective of the project is to implement an innovative means to promote and
divulgate heritage to European people by developing an online environment, easily
accessible through common web-browsers, where users will live challenging and
compelling game experiences by interacting with virtual representations of European
heritage. The project will exploit the concept of travel and supports geographic
contextualization.
The goal of the thesis is to provide a guideline to obtain a valid 3D cultural reconstruction
of a city, which is a good way to have an accurate model that game engines and web-
browsers can easily support.
In order to reach this objective we needed to search the appropriate software to made
textures, 3D models and a 3D editor. We obtain a good model with a good teamwork of
ELIOS Lab.
The final result is the “Contents collection guideline”, with an example of 3D cultural
reconstruction of Via Garibaldi in Genoa, and a description of an automatic algorithm,
which will replace a lot of the manual work described in the guideline.

III
Alla Commissione di Laurea e di Diploma
Alla Commissione Tirocini e Tesi
Sottopongo la tesi redatta dalla studentessa Veronica Sant dal titolo “Progetto e
realizzazione di un videogioco educational 3D on-line”.
Ho esaminato, nella forma e nel contenuto, la versione finale di questo elaborato scritto, e
propongo che la tesi sia valutata positivamente assegnando i corrispondenti crediti
formativi.
Il Relatore Accademico
Prof. Francesco Bellotti

Ringraziamenti
IV
Ringraziamenti
Ringrazio il Professor Francesco Bellotti per avermi dato l’opportunità di essere parte
integrante del progetto, per essere stato sempre disponibile e aver risposto fiducia in me
durante tutto il lavoro.
Un grazie ai ragazzi dell’ELIOS Lab, in particolare a Raffaella, Saro, Enrico e soprattutto
ad Anna, per gli aiuti, i consigli e per aver reso divertente e piacevole l’esperienza
all’interno del laboratorio.
Un grazie enorme alla mia famiglia, che mi ha sempre sostenuto in qualsiasi scelta io abbia
fatto senza mai dubitare di me.
E un grazie a Corrado che mi ha pazientemente sopportata e incoraggiata finora.

Prefazione
V
Prefazione
Questa tesi, sviluppata all’interno del laboratorio ELIOS del Dipartimento di Ingegneria
Biofisica ed Elettronica, si inserisce nel contesto del progetto europeo Travel in Europe
(TiE), il quale si propone di diffondere la cultura europea tramite un videogame
multiplayer disponibile on-line, che metterà a disposizione degli utenti interessati visite in
ambienti tridimensionali delle città europee e minigame contestualizzati.
Lo scopo della tesi è fornire le linee guida per ottenere una ricostruzione 3D di ambienti di
interesse culturare, con la giusta mediazione tra accuratezza dei modelli e fruibilità da parte
degli strumenti che poi supporteranno la navigazione dei modelli stessi via web.
Per raggiungere questo obiettivo sono state necessarie ricerche di strumenti automatici
preesistenti e software adeguati, nonché innumerevoli prove per ottenere modelli validi,
incontrando di volta in volta difficoltà e superandole, in quello che è stato un buon lavoro
di gruppo dell’ELIOS Lab.
Il risultato finale è la “Contents collection guideline”, corredata dall’esempio di Via
Garibaldi a Genova, e, infine, una descrizione per elaborare un algoritmo automatico, il
quale possa sostituire una buona parte del lavoro manuale esposto nella guideline.

Indice
VI
Indice
1 INTRODUZIONE..........................................................................................................1
1. 1 Il progetto Travel in Europe (TiE Project) ................................................................1
1. 2 Obiettivo della tesi ....................................................................................................4
1. 3 Strumenti utilizzati ....................................................................................................5
1. 3. 1 Adobe Photoshop CS2....................................................................................5
1. 3. 2 3D World Studio.............................................................................................6
1. 3. 3 Torque Game Engine......................................................................................6
2 STATO DELL’ARTE DELLA MODELLAZIONE 3D DI AMBIENTI URBANI.....7
2. 1 Le tre dimensioni dello spazio e quella del tempo………………………………….7
2. 2 Realtà virtuale e virtual cultural heritage...................................................................8
2. 3 Nuovi prodotti e servizi per la fruizione del patrimonio culturale.……………......10
2. 4 Ricostruzioni virtuali nel web……………………………………………………...11
2. 4. 1 Criteri e metodi………………………………………………………….....11
2. 4. 2 Strumenti e progetti esistenti………………………………………………12
3 CONTENTS COLLECTION GUIDELINE................................................................20
3. 1 Mappe ......................................................................................................................21
3. 1. 1 Mappa isometrica.........................................................................................22
3. 1. 2 Mappe aeree.................................................................................................22
3. 1. 3 Piante dei palazzi .........................................................................................25
3. 2 Fotografie in loco.....................................................................................................27
3. 2. 1 L’insieme in prospettiva ..............................................................................27
3. 2. 2 I singoli edifici.............................................................................................28
3. 2. 2. 1 Points of interest…………………………………………………...28

Indice
VII
3. 2. 2. 2 Non points of interest………………………………………………29
3. 2. 3 Monumenti e statue......................................................................................30
3. 3 Realizzazione textures .............................................................................................31
3. 3. 1 Photoshop e gli strumenti utili.....................................................................32
3. 3. 2 Composizione di verifica…………………………………………………..34
3. 3. 3 Schema facciate……………………………………………………………36
3. 3. 4 Ripartizione in singole textures……………………………………………37
3. 3. 5 Textures per monumenti…………………………………………………...38
3. 4 Organizzazione materiale ........................................................................................39
4 CREAZIONE DEL MONDO VIRTUALE.................................................................42
4. 1 Modellazione 3D…………………………………………………………………..42
4. 2 Torque World Editor………………………………………………………………46
4. 3 Algoritmo automatico...............................................................................................49
5 CONCLUSIONI E SVILUPPI FUTURI.....................................................................57
Bibliografia..........................................................................................................................59

1 – Introduzione
1
Introduzione
1. 1 Il progetto Travel in Europe (TiE Project)
Il progetto “Travel In Europe” (Fig. 1.1) trae ispirazione dalle recenti tendenze
dell’educazione multimediale per proporre un nuovo approccio nei confronti
dell’apprendimento della cultura europea, utilizzando le potenzialità di Internet e l’appeal
dei videogiochi 3D, i quali stanno innegabilmente influenzando la vita delle ultime
generazioni. L’idea è, quindi, quella di un gioco educational online che sfrutti la sempre
maggior diffusione di questi due mezzi, accostando ai contenuti culturali gli aspetti di
intrattenimento tipici dei videogiochi fini a se stessi.
Fig. 1.1 – Travel in Europe logo.

1 – Introduzione
2
Il progetto (evoluzione tridimensionale del progetto ChiKho[1]) è ambizioso e di ampio
respiro perché l’obiettivo di diffondere e promuovere la cultura europea viene realizzato
dando l’opportunità di visitare virtualmente alcune città attraverso i loro modelli
tridimensionali (che rispecchino la realtà delle città stesse) all’interno dei quali siano
inseriti microgame (piccoli giochi semplici ma divertenti) contestualizzati. Il tutto sarà
disponibile online anche in modalità multiplayer (gli utenti possono comunicare e
scambiarsi informazioni) e non ci saranno limiti all’evoluzione del progetto: inizialmente
saranno disponibili solo alcuni modelli tridimensionali, ma questi potranno subire
modifiche e aggiunte qualora un utente finale voglia proporre (ad una Commissione
appositamente creata per il controllo delle ricostruzioni 3D) un proprio modello di una
particolare parte di una località così come un minigame da lui creato. La speranza è che il
gioco risulti accattivante e si diffonda a tal punto da coinvolgere nuovi partner per
l’introduzione di nuove città da visitare.
Il progetto si rivolge principalmente a studenti di scuole medie inferiori e superiori e
studenti universitari, ma ciò non toglie che possa essere comunque un’esperienza piacevole
e utile per altre categorie di utenza.
Infine, il gioco non intende sostituire né i classici metodi d’insegnamento né il reale
turismo, ma solo permettere di avvicinarsi alla cultura e alle tradizioni europee con mezzi e
tecnologie tanto diffuse quanto apprezzate.
In relazione ai principi appena presentati, si è concepita la struttura del gioco in due step
principali: il primo scenario che l’utente incontra è una mappa tridimensionale dell’Europa
(Fig. 1.2) sulla quale compaiono simboli rappresentativi di alcune città, i quali sono anche
pulsanti d’accesso per livelli successivi di gioco; in secondo luogo, la scelta di una località
dalla mappa ne permetterà l’esplorazione virtuale e l’accesso ai minigame ivi contenuti:
essi potranno essere giochi di osservazione, di riflessione (simili, ma per città differenti ai
microgame sviluppati per il progetto ChiKho[2] Fig. 1.3), ma, indipendentemente dalla
tipologia, saranno giochi contestualizzati, che permetteranno una manipolazione virtuale
del patrimonio artistico, la quale è un potente strumento per consolidare le conoscenze.

1 – Introduzione
3
Fig. 1.2 – Mappa tridimensionale dell’Europa.
Fig. 1.3 – Esempio di minigame di ChiKho.

1 – Introduzione
4
1. 2 Obiettivo della tesi
L’innovazione che il progetto TiE vuole apportare nell’esplorazione di uno scenario
tridimensionale all’interno di un videogame consiste nell’attribuirvi un significativo valore
culturale: questo implica che l’ambiente che l’utente avrà la possibilità di navigare sarà
prevalentemente urbano (la città di fatto esprime in tutte le sue parti la cultura del popolo
che l’ha abitata in passato e che la abita tuttora), e i modelli che andranno a costituire il
mondo esplorabile saranno particolarmente accurati, soprattutto quelli di un’importante
valenza culturale. Nella modellazione si andranno quindi ad evidenziare gli stili
architettonici, i luoghi di interesse e i monumenti.
La costruzione dell’ambiente così descritto sarà però vincolata dal fatto di essere
implementata in un videogioco, il quale, al contrario ad esempio di un film, richiede di
gestire efficacemente le problematiche del real time, il che implica l’impossibilità di una
eccelsa qualità delle textures e delle geometrie.
In ultimo, occorre ricordare che il progetto consta di vari partners europei, le cui
competenze informatiche sono limitate, e che, chiunque voglia, può contribuire con i
propri contenuti al progetto stesso.
L’obiettivo della tesi consiste quindi nel trovare una soluzione efficiente a queste
problematiche, ovvero stabilire una procedura che conduca ad una ricostruzione che sia
contemporaneamente valida dal punto di vista culturale e ben supportata dal motore
grafico, il quale si occuperà di gestire le risorse nei vari livelli di gioco. Questo si traduce
nella ricostruzione realistica di punti di interesse e monumenti e nell’idea di ricostruire le
zone che circondano questi luoghi con edifici predefiniti ma assolutamente coerenti con gli
stili presenti nella zona di appartenenza.
La procedura così definita sarà utile sia ai partners ufficiali, permettendogli la
modellazione delle loro località, sia ai singoli utenti, i quali potranno costruire i propri
modelli senza compromettere la qualità o le performance del prodotto finale.

1 – Introduzione
5
Queste specifiche hanno condotto alla redazione della “Contents collection guideline”, la
cui elaborazione è avvenuta parallelamente alla creazione di un esempio di modello 3D
culturale: Via Garibaldi a Genova. Ciò ha permesso l’ottimizzazione della guideline, i cui
suggerimenti sono utili a superare possibili difficoltà e la cui imposizione di limiti deriva
dalla scelta dell’utilizzo di un determinato strumento di sviluppo e motore grafico.
Infine, con l’intenzione di rendere automatica la costruzione dei modelli 3D predefiniti, si
è pensato di sviluppare un tool, descritto in questa tesi nella sua versione preliminare.
1. 3 Strumenti utilizzati
Nell’ambito di un progetto che prevede lo sviluppo di un videogioco, occorre scegliere
opportunamente i tools di sviluppo, per svolgere i compiti tanto velocemente quanto
efficacemente.
In quest’ottica sono stati scelti:
• Adobe Photoshop CS2 per la creazione di textures;
• 3D World Studio per la creazione dei modelli tridimensionali;
• Torque Game Engine come motore grafico.
1. 3. 1 Adobe Photoshop CS2
È il programma leader nel mondo per l’image editing e viene utilizzato per un incredibile
range di progetti, che spaziano dal ritocco digitale di fotografie alla realizzazione di
immagini per giornali e riviste, alla creazione di grafica per Internet.
Nel contesto di questa tesi è stato utilizzato per creare le textures, ovvero le immagini che
vengono applicate ai modelli per renderli più reali. Esse sono indispensabili nella
realizzazione di un gioco, non solo per dare ai modelli un aspetto più realistico, ma anche
per ridurne la complessità; infatti, un modello con un ridotto numero di poligoni, ma dotato

1 – Introduzione
6
di una texture dettagliata, è paragonabile ad un modello più complesso con texture
scadente.
1. 3. 2 3D World Studio
È un map editor ideale per la realizzazione di ambientazioni per i giochi ed è sviluppato
per il loro utilizzo da parte di 3D engines come Torque Game Engine. Inoltre, è semplice
da usare ma potente: infatti, nessun altro modellatore 3D, al pari suo, è in grado di
automatizzare processi come il calcolo dell’illuminazione e contemporaneamente
permettere un accesso di basso livello a tutti gli elementi di una scena.
Utilizzando 3D World Studio sono stati creati i modelli 3D: essi sono l’anima dei giochi
tridimensionali. Con qualche rara eccezione, ogni oggetto all’interno del gioco è un
modello di qualche tipo: il giocatore è un modello, il mondo stesso è un modello, tutte le
costruzioni, gli alberi, i veicoli, ecc. Questi sono successivamente importati nel mondo
virtuale grazie al supporto del motore grafico, che è in grado di riconoscere e gestire i
vertici di cui sono composti.
1. 3. 3 Torque Game Engine
Torque Game Engine (TGE) è stato scelto come motore grafico perché permette di
conciliare budget limitati e prodotti finali commercializzabili. Uno dei pregi di questo
motore è una discreta semplicità nella creazione della scena 3D da renderizzare: il client
deve occuparsi di mantenere una lista degli oggetti presenti nello scenario e determinare
quali siano all’interno del campo visivo del giocatore; il server, invece, determina quali
oggetti siano visibili dal giocatore in base alla sua posizione. Viene fornita, inoltre, una
libreria per gli interiors che si occupa del rendering, delle collisioni e della gestione dei
files su disco di interior objects, come gli edifici.

2 – Stato dell’arte della modellazione 3D di ambienti urbani
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Stato dell’arte della modellazione 3D di ambienti urbani
Il videogame educativo-culturale, elemento centrale del progetto TiE, richiede una
ricostruzione tridimensionale di ambienti urbani (che sono la sede principale della cultura),
che deve essere il risultato di un insieme di modelli qualitativamente accurati e,
contemporaneamente, facilmente gestibili da parte del motore grafico.
Con questi obiettivi è stata effettuata una ricerca riguardo l’utilizzo di ambienti e modelli
tridimensionali in ambito educativo e culturale, nonché di tool automatici che si
occupassero di ricostruzione di ambienti cittadini.
2. 1 Le tre dimensioni dello spazio e quella del tempo
Oggi le nuove tecnologie informatiche e telematiche permettono di trasferire i risultati
delle ricerche non solo per mezzo della stampa, ma anche tramite veicoli diversi dai libri
(CD-rom, pagine web). Inoltre, permettono di raggiungere risultati che non si sarebbe mai
pensato di raggiungere fino a pochi anni fa. Non solo applicazioni di basi di dati e loro
elaborazione mediante programmi di gestione ormai capillarmente diffusi, ma una nuova
frontiera della ricerca sulla storia della città, che è data dalla ricostruzione elettronica
tridimensionale dell'habitat urbano e delle sue trasformazioni storiche. Il risultato sarà una
città in quattro dimensioni, dove, alle tre dimensioni dello spazio, si aggiunge quella del
tempo.
Il primo elemento da illustrare è la necessità di invertire la marcia cronologica della
ricerca: non più dai tempi più lontani a quelli più vicini, ma è necessario procedere a
ritroso nel tempo. Infatti, trattandosi di un sistema visuale che non consente lacune, è
opportuno partire dalla realtà attuale, che possiamo cogliere nel suo complesso e nella sua

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interezza (se ci sono le fonti e le risorse per farlo). Così, ottenuta la base geometrica che
costituisce lo scheletro del modello tridimensionale vettoriale, è possibile mantenere come
riferimento spaziale e strutturale la realtà nota e modificare di volta in volta gli oggetti
urbani testimoniati dalle fonti, sempre tenendo come base fissa e inalterabile il principio
per il quale si ricostruisce solo quello che le fonti permettono di ricostruire.
La costruzione di un modello tridimensionale vettoriale richiede quindi di per se stessa una
ricerca estremamente approfondita, pena l'insuccesso dell'operazione: è necessario fornire
un'immagine complessiva con tutti i dettagli al loro posto, anche quelli ambientali, il che
costringe lo studioso ad indagare tutti i settori, a mettere in campo tutte le metodologie e le
risorse umane e culturali disponibili, dai rilievi architettonici ai componenti edili, dalle
informazioni sugli andamenti meteorologici ai disastri sismici, dalle condizioni
dell'illuminazione alle strutture dei materiali e alla loro reazione all'umidità e
all'irraggiamento solare, senza tralasciare le ricerche storiche vere e proprie.
2. 2 Realtà virtuale e virtual cultural heritage
Le tecniche di Realtà Virtuale possono estendere le nostre capacità percettive rendendo
possibili interazioni tra simulazioni numeriche e dati raccolti sperimentalmente, creano
modalità originali di navigazione ed interrogazione di mondi visibili, e il concetto stesso di
virtualità implica la disponibilità di visualizzazioni tridimensionali e di sistemi interattivi
finalizzati alla creazione d’ambienti immersivi generati in tempo reale dal calcolatore.
L’area denominata “Virtual Cultural Heritage” fa riferimento all’uso di sistemi virtuali per
generare, navigare ed esplorare ambienti ricostruiti d’interesse culturale.
È stato quindi un processo naturale quello che ha portato il laboratorio di Visual
Information Technology (Vis.I.T.) del CINECA (Centro di Calcolo Interuniversitario) a far
confluire i risultati delle prime esperienze di Visualizzazione Scientifica della fine degli

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anni Ottanta, nella realizzazione delle recenti applicazioni di Realtà Virtuale Immersiva in
ambito culturale.
L’installazione da parte del CINECA del Teatro Virtuale (Fig. 2.1) ha definitivamente
aperto la strada allo sviluppo di vere e proprie applicazioni di Virtual Cultural Heritage,
grazie alle quali l'utente può calarsi in una realtà simulata, con una forte sensazione
d’immersione.
Un supercalcolatore grafico traduce in tempo reale scene grafiche in immagini: la
proiezione su uno schermo semicilindrico crea un’illusione d’immersione nel mondo
simulato mentre l’immersività è amplificata dall’uso d’occhiali stereografici.
Fig. 2.1 - L’ambiente del Teatro Virtuale CINECA.
Tutto ciò consente la navigazione all’interno d’ambienti sintetici (Virtual Environments -
VE), ma per ottenerli in modo tale che l’interazione e la navigazione in tempo reale siano
fluide ed agevoli, occorre predisporre una modellazione ottimizzata per il real time,
disegnando al calcolatore la geometria dello scenario che s’intende ricostruire con software
ad hoc. In generale, i singoli oggetti sono costituiti da insiemi di poligoni, occorre poi
definire colori, materiali ed infine disegnare digitalmente le texture, le immagini cioè, che

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rivestono le geometrie dei modelli al fine ottenere un effetto fotorealistico. I modelli vanno
poi prodotti secondo diversi livelli di dettaglio al fine di ottimizzare la visualizzazione in
tempo reale. Vengono poi programmati l’interattività, le modalità possibili di navigazione,
i tour automatici, i punti di vista particolari nonché la gestione di dispositivi d’input.
Oggi è possibile prevedere anche un’interazione con scenari virtuali grazie a dispositivi
palmari PDA (Personal Digital Assistant) in modo che l’ambiente ricostruito reagisca ad
eventi generati dal visitatore utente e possa fornire informazioni utili all’approfondimento,
visualizzate appunto sul dispositivo portatile.
La missione del laboratorio VIS.I.T. del CINECA, nell’ambito del Virtual Cultural
Heritage, prevede la creazione di applicazioni real-time, basate su modelli digitali 3D,
autenticate da storici ed archeologi e si pone anche come obiettivo quello di formare, in un
ambiente multidisciplinare, dottorandi, architetti, archeologi, storici interessati allo
sviluppo di applicazioni di Virtual Cultural Heritage.
Le applicazioni di Virtual Cultural Heritage si basano su di un'organizzazione del lavoro
che utilizza diversi profili professionali ed implica feedback continui fra professionalità
tecnico-informatiche ed umanistiche. Importante poi per un’efficace fruizione dei prodotti
anche l’intervento di esperti di comunicazione e di specialisti di interazione uomo
macchina.
2. 3 Nuovi prodotti e servizi per la fruizione del patrimonio culturale
I prossimi obiettivi riguarderanno una sempre maggiore e studiata integrazione delle
applicazioni di Virtual Cultural Heritage sviluppate per ambienti di grafica immersiva con
le tecnologie del Virtual Set e dei sistemi palmtop. In particolare, il Virtual Set permette di
muovere l'ambiente virtuale in completa sincronia con quanto ripreso da una telecamera,
integrando presentatori e attori in un mondo che esiste digitalmente solo nella memoria del
computer e creando uno spazio di comunicazione ricco di nuove potenzialità.

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L'utilizzo di terminali portatili può invece efficacemente aumentare le possibilità di
interazione in ambienti virtuali, delegando al sistema remoto la gestione delle principali
tecniche di navigazione, manipolazione e controllo del sistema. Questo permette da un lato
di preservare il senso di presenza dell'utente nell'ambiente virtuale, dall'altro di fornirgli
uno strumento per la visualizzazione e l'inserimento di dati bidimensionali durante
l'esperienza virtuale.
Per migliorare la fruizione di questi musei archeologici virtuali da parte di utenti con
profili diversi (studenti, turisti culturali, etc.) occorre aumentare l’accessibilità e la
comprensione dei contenuti delle collezioni offrendo nuovi paradigmi di accesso e
fruizione al pubblico.
Le applicazioni di Realtà Virtuale e l’interazione tramite computer palmari consentiranno
di arricchire l’esperienza della fruizione museale, nonché di facilitare l’analisi, il restauro,
il rinnovo dei manufatti. In questo senso la collaborazione CINECA - DEIS (Dipartimento
Elettronica Informatica e Sistemistica dell’Università di Bologna) si propone di verificare
ed utilizzare le potenzialità dei dispositivi portatili attualmente disponibili sul mercato
nell’uso come terminali per l'interazione remota di utenti. Tali dispositivi consentiranno di
mettere in evidenza gli aspetti dinamici richiedendo simulazioni del territorio e della città
(comportamento di folla, traffico), analisi statistiche, interrogazioni di database anche di
tipo geografico creando nuovi ambienti collaborativi distribuiti di analisi dei dati e per la
valutazione di impatto ambientale.
2. 4 Ricostruzioni virtuali nel web
2. 4. 1 Criteri e metodi
Le iniziative nel campo della ricostruzione virtuale delle città, di cui è possibile rinvenire
traccia in Internet, sono numerose, ma differiscono sensibilmente per il significato
attribuito al termine "virtuale" e di conseguenza anche per gli esiti e i fini raggiunti.

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In linea di massima l'espressione "ricostruzione virtuale" comprende realizzazioni di vario
genere:
1. Ricostruzioni bidimensionali statiche che solo graficamente simulano i modelli a
tre dimensioni. Questo genere di ricostruzione consente una navigazione che
procede per link e che si traduce in una sequenza di slide più o meno complesse;
2. Ricostruzioni basate sulla tecnologia QTime VR e che sono costituite da foto o
riprese sviluppate a 360° e navigabili lateralmente e verticalmente;
3. Ricostruzioni in 3D navigabili a livello spaziale ed in alcuni casi anche a livello
temporale.
4. Strumentazioni procedurali.
Un approccio molto interessante e significativo è la generazione automatica degli edifici,
con un apporto manuale minimo nello specificarne i dettagli e nel localizzarli sul territorio.
2. 4. 2 Strumenti e progetti esistenti
Oggigiorno esistono numerosi software CAD che possono dare un valido aiuto nel
disegnare manualmente gli edifici (in quanto possiedono alcune automazioni procedurali e
parametriche) e alcuni software che hanno sviluppato una certa automaticità nel creare le
condizioni al contorno degli edifici [4].
• Binary Worlds – Descensor Engine
È uno strumento commerciale per Windows che produce e renderizza ampie scene
di città artificiali. Tale software è oramai un componente già molto utilizzato nella
creazione di giochi, possedendo anche un tempo di esecuzione ed un editore e
generando modelli che seguono le classiche regole architettoniche ed urbanistiche.

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Fig. 2.2 – Esempio di Binary Worlds.
• I prototipi della ricerca effettuata da Stefan Greuter
“La città sconosciuta” e “L'esaminatore del modello stradale” sono applicazioni
demo basate sulla sua ricerca.
Il livello è molto alto nel dettaglio, soprattutto per quanto concerne il
dimensionamento della larghezza delle strade: tutte le altre proprietà, comprese le
dimensioni degli edifici, il loro aspetto esteriore, sono randomizzate facendo
riferimento alla localizzazione (come zone popolari o commerciali) dell'edificio.

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Fig. 2.3 – Esempio di prototipo della ricerca di Greuter.
• City Engine
È un servizio di produzione svizzera (Central Picture Firm) che si è ulteriormente
evoluto dal 2001, quando venne descritto all’interno dell'articolo “Procedure nella
modellazione delle città”.
Con tale programma si riescono a generare delle scene che possono risultare utili,
ad esempio, alle case cinematografiche, in quanto City Engine può creare esempi o
schizzi e può, presentando un design collaborativo, definire le finiture esterne degli
edifici che possono essere variate utilizzando richieste personalizzate di render.

15
Fig. 2.4 – Esempio di City Engine.
• La Computer Graphics Systems Development Corporation (CGSD) è riuscita a
produrre qualcosa che è assolutamente utile commercialmente
La generazione automatica di parametri basati su un database 3D ha migliorato
l'utilizzo di paesaggi terrestri con un'interfaccia manuale minima.
I parametri utilizzati includono l'altezza e la grandezza degli edifici, lo stile
architettonico (sono disponibili fino a venti stili) ed il paesaggio; non è consentita la
modifica di parametri minori, come, ad esempio, il colore degli edifici.
Di solito l'utilizzo di paesaggi terrestri è statico, invece, CGSD può permettere un
utilizzo dinamico a volo d'uccello.
Occorre dire, comunque, che ci vogliono circa sessanta stili architettonici per
descrivere verosimilmente tutti gli edifici residenziali americani, mentre per gli
edifici storici americani verosimilmente venti stili architettonici possono essere
sufficienti.

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• SpatialAce Buildings Demo
Sembra essere un'estrusione di una fotografia: persino le coperture sono rese
utilizzando la stessa texture del terreno. Effettivamente, poiché circa il 98% dei
dettagli visivi appartiene ad un'unica immagine aerea, in un certo senso ciò che si
vede è proprio una fotografia.
Fig. 2.5 – Esempio di SpatialAce Buildings Demo.
• City Generator è un "plug-in" per POV-Ray (free raytracer)
può generare città complesse sebbene siano assolutamente artificiali, con numerosi
tipi di edifici che possono anche essere ulteriormente incrementati. Tale programma
non permette, tuttavia, di inserire le strade, i veicoli ed altri dettagli per arricchire il
paesaggio: pare che non possa essere utilizzato al di fuori del POV-Ray.

17
Fig. 2.6 – Esempio di City Generator.
• Algorithmic City Generator di Edwardo Hidalgo
Tale algoritmo è stato realizzato con il motore Maverik VR engine (GPL).
Possiede due processi, fondamentalmente: dapprima disegna le strade e quindi le
riempe con gli edifici.
• Generative Modelling Language
Tale programma possiede un linguaggio basato sul testo simile ai postscript per le
descrizioni procedurali di oggetti 3D. È di origine tedesca e, sebbene sia un
acronimo di GML, non ha comunque alcun legame con l'estensione del formato
*.gml. Gli esempi forniti comprendono sedie, ruote e persino interi edifici.
Purtroppo il tempo che si impiega per disegnare un oggetto con i suoi dettagli è
molto lungo (circa un mese) e non pare di grande utilità.

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• GDL (Geometric Description Language)
Possiede un linguaggio BASIC ed è utilizzato da ArchiCAD. Di solito è utilizzato
per costruire piccoli dettagli come finestre o arredi, ma si possono creare anche
interi edifici.
• VisionMedia 3dskylines.com
Crea e vende modelli 3D delle città di tutto il mondo. Fino a marzo 2007 il sito
comprendeva sette città statunitensi e cinque australiane (modelli con textures), e,
inoltre, i modelli poligonali di altre ventitre città. Generalmente, sono state
ricostruite solo piccole parti delle città.
Fig. 2.7 – Esempio di VisionMedia 3dskylines.com
In conclusione, gli strumenti appena elencati non sono utili ai fini della ricostruzione
tridimensionale culturale che si intende fare per il progetto Travel in Europe: alcuni perché
offrono modellazioni di città puramente immaginarie, altri per mancanza di dettaglio delle

19
textures. Molti di essi sono stati pensati per ambientazioni di gioco, in cui, quasi mai è utile
che la città rappresentata sia reale o, se tale, dettagliata dal punto di vista culturale, infatti,
gli esempi che sono forniti, atti a sponsorizzare un prodotto piuttosto che un altro, tendono
a mostrare modelli 3D di città in cui è prioritario il numero di edifici piuttosto che la loro
qualità.

3 – Contents collection guideline
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Contents collection guideline
La ricostruzione tridimensionale di città per fini educativi-culturali è un processo graduale
che richiede step intermedi e il cui giusto metodo deve essere una mediazione tra l’estrema
fedeltà dei modelli e una buona fruibilità da parte degli strumenti che poi dovranno
utilizzare i medesimi modelli. Con la prima affermazione si mette in evidenza lo sforzo e le
intenzioni di una ricostruzione globale, di ogni singolo angolo di una città, paese,
continente. Ovviamente questo è un obiettivo a lungo termine il quale potrà essere
raggiunto iniziando ad affrontare limitate zone di una città (soprattutto quelle di una
qualche rilevanza culturale) per poi ampliare il lavoro quanto più si ritiene necessario e
interessante.
Basandosi su questo assunto è stato stabilito che le piccole aree ricostruite fedelmente
siano circondate da un ambiente che il player possa riconoscere come rappresentativo della
località navigabile, pur non essendo realmente ciò che si può vedere con una visita dal
vivo. Questo è stato deciso non per sminuire l’importanza di ciò che incornicia zone (o
addirittura singoli edifici) di interesse culturale, ma per dare la sensazione di visitare un
ambiente non discontinuo, senza dimenticare che sarà possibile in un secondo momento
sostituire gli elementi “predefiniti” con i corrispondenti realistici.
Con queste motivazioni è stato stilato questo manuale di massima il cui scopo è indicare
una buona via per procacciare e preparare ciò che potrà essere utilizzato dal programma di
modellazione tridimensionale: è senza dubbio una delle parti più impagnative e lente del
lavoro, ma anche delle più importanti. Inoltre, poiché questo manuale si rivolge
principalmente ai partners che si occuperanno della ricostruzione delle città di loro
competenza (ma anche a chiunque sia in grado e voglia contribuire ad arricchire il gioco
con un proprio modello), viene richiesto un certo rigore nell’assegnare i nomi ai files:
questo non solo per omogeneità e chiarezza, ma anche perché, nello specifico per i files

21
.JPG riferiti alle textures, l’univocità dei nomi (e l’assenza di lettere maiuscole e spazi) non
crea problemi di posizionamento incoerente delle stesse né a 3D World Studio né a TGE.
Il risultato finale è riassumibile in pochi punti:
• Mappe: mappa isometrica vettoriale tridimensionale, mappe aeree, piante dei
palazzi vettoriali;
• Points Of Interest (POIs): textures frontali (con allegato misure) delle facciate degli
edifici scelti, che possono appartenere a zone prevalentemente urbane o rurali; per i
monumenti come le statue o le fontane, otto foto (una per ogni angolazione
principale);
• “Non Points Of Interest”: raccolta di textures rappresentative dello stile della zona
scelta, oppotunamente modificate per essere usate per realizzare edifici fittizi di
riempimento tra zone di interesse;
• Pavimentazioni: textures modulari (ripetibili se affiancate) del tipo presente nella
zona ricostruita.
3. 1 Mappe
Sono indispensabili per contestualizzare sia i Points Of Interest sia le zone “di
riempimento” (rappresentative dei differenti stili delle varie città), ma anche per mostrare
la conformazione del terreno, molto importante per conferire la corretta distribuzione di
edifici al modello ma anche la giusta sensazione rispetto all’ambiente che circonda il
personaggio: infatti, è diverso, trovarsi a camminare in salita o essere circondati da monti
innevati, piuttosto che da pianure che si perdono all’orizzonte.
Sarebbe utile segnare sulle mappe alcuni punti di riferimento (poiché non è detto che siano
perfettamente sovrapponibili), come vie o piazze, nonché un’indicazione del nord.

22
3. 1. 1 Mappa isometrica
Rappresenta le curve di livello della zona d’interesse (possibilmente dell’intera città),
ovvero i vari dislivelli del terreno (Fig. 3.1). Tra quelle possibili si preferisce
tridimensionale e vettoriale, perché è più semplice ricreare la conformazione del territorio
da parte del programma di modellazione tridimensionale. Il file di riferimento sarà:
isomap.dwg (file di Autocad) oppure isomap.dxf.
Alternativamente si può optare per una mappa equivalente meno completa, ad esempio
bidimensionale o non vettoriale, che richiede un lavoro più oneroso di modifica per
ottenere lo stesso risultato.
Fig. 3.1 – Isometria vettoriale di Genova.
3. 1. 2 Mappe aeree
Sono riprese dall’alto e presentano la disposizione di strade (con i nomi relativi) e
costruzioni (Google Maps è un buon esempio accessibile a chiunque). Dato che mappe di
questo tipo potrebbero essere utilizzate anche nella fase di gioco, si consiglia di averne un
discreto numero, sia con modifiche (utili per il lavoro di modellazione) sia senza:

23
• Si necessita di una mappa complessiva della città con visione satellitare (sat.jpg),
una dove siano evidenti solo strade e zone (top.jpg), e una ibrida (hyb.jpg) (Fig.
3.2), esattamente come avviene in Google Maps o su Live Search, senza ulteriori
modifiche;
Fig. 3.2 – Esempio di mappa aerea ibrida presa da Live Search Microsoft: si vede la
sovrapposizione delle mappe topografica e satellitare.
• Oltre alle precedenti, una mappa ottenibile come segue: sulla mappa topografica si
segnano delle suddivisioni (top_subdiv.jpg), le quali vengono numerate (Fig. 3.3) e
dalle quali si creano ulteriori mappe (con maggiore zoom rispetto a quella
complessiva); i files di riferimento dovranno rispettare la numerazione stabilita
nella mappa da cui sono derivate: top_subdiv_num.jpg. Il numero di divisioni, così
come la loro grandezza può essere differente a seconda, per esempio, della
concentrazione di POIs.

24
Fig. 3.3 – Mappa di Genova suddivisa a zone.
• Ciascuna mappa ottenuta dalla suddivisione, dovrà essere rettangolare o quadrata e
sarà ulteriormente suddivisa in righe e colonne cui corrisponderanno
rispettivamente numeri e lettere maiuscole (Fig. 3.4). Anche in questo caso, quanto
sia fitta la suddivisione può dipendere da criteri simili a quelli esposti nel punto
precedente.
Fig. 3.4 – In questo esempio, il file è stato nominato top_subdiv_3.jpg ed è stato diviso con
la struttura a righe e colonne descritta sopra.

25
3. 1. 3 Piante dei palazzi
La migliore soluzione, come avviene per le isometrie, è una pianta vettoriale (Fig. 3.5) o,
in alternativa, una topografica su cui siano segnate le principali quote (dal pavimento) degli
edifici. Queste piante dovranno essere riferite alla struttura matriciale descritta in
precedenza: vector _A1.dxf.
(a) (b)
Fig. 3.5 – (a) Pianta vettoriale degli edifici di Genova. La mappa può essere zoomata fino
a ricondurla alla suddivisione a matrice (b): è necessario però aggiungere punti di
riferimento.
Con le stesse motivazioni che giustificano le suddivisioni di cui sopra, anche in questo
caso, oltre alla pianta vettoriale, ne viene richiesta una bidimensionale satellitare senza
modifiche (sat_A1.jpg) e una ibrida (hyb_A1.jpg; Fig. 3.6) in cui siano segnati:
• con il colore rosso, i Point of interest (POI) da ricostruire;
• il civico sul POI;
• con un piccolo cerchio grigio, l’entrata principale del POI (se trattasi di un
edificio);
• la via o piazza cui appartiene il POI;

26
• con altri colori le aree da ricostruire (le cosiddette zone predefinite) omogenee per
stile;
• il tutto deve essere corredato da una chiara legenda (ogni colore deve essere legato
ad un nome assegnato per la zone predefinita, ad esempio “predef_letter”).
Per queste piante si necessita di foto scattate da 30, 60, 100 yards d’altezza (sistema
metrico utilizzato da Live Search), a seconda della concentrazione di Points Of Interest.
Fig. 3.6 – Mappa ibrida, su cui è segnato un POI, l’entrata principale e il suo numero
civico; si possono notare due zone che andranno ricostruite con textures predefinite di due
stili differenti (solo a titolo di esempio) e la legenda.
In alternativa alla soluzione appena descritta, si possono evidenziare le diverse zone
predefinite direttamente sulla mappa vettoriale dei palazzi: Autocad assegna un numero ad
ogni colore applicato quindi, in questo caso, la legenda sarà riferita a numeri (file .TXT o
.XLS) anziché essere evidenziata sull’immagine come in figura 3.6.

27
3. 2 Fotografie in loco
Non si intende fornire il numero esatto di foto necessarie ai fini del lavoro, ma quali
possono essere utili, ricordando di base che sarebbe meglio:
• scattarne in esubero piuttosto che tornare più volte a riprendere parti mancanti;
• non scattare controluce e non riprendere parti importanti con evidenti zone
eccessivamente illuminate tali da rendere inutilizzabili le foto;
• non fotografare in giornate troppo assolate o troppo nuvolose (buie): le foto devono
essere più neutre possibile.
Questi suggerimenti sono giustificati dal fatto che una volta modellato l’ambiente, esso
potrà essere più o meno illuminato con l’effetto di agenti atmosferici o dell’alternarsi del
giorno e della notte. La neutralità delle textures sarà indispensabile perché questi effetti
(gestiti dal motore grafico) siano fotorealistici.
3. 2. 1 L’insieme in prospettiva
Stabilito l’oggetto da riprendere si procede a mostrarlo nel suo contesto (Fig. 3.7):
Fig. 3.7 – Due edifici ripresi nel loro contesto.

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• nel caso di zone urbane il contesto potrebbe essere costituito da palazzi affiancati e
dalle strade che li separano;
• per le zone rurali si mostrerà, ad esempio, la vegetazione che circonda il POI.
Ovviamente questo varierà a seconda dei casi particolari (è possibile anche che una zona
urbana abbia una vegetazione significativa o che sia interessante mostrare l’effetto della
distanza tra una costruzione e l’altra in una zona rurale). I files di riferimento saranno
inseriti in cartelle apposite e i nominate come segue: strada_civico_persp.jpg.
3. 2. 2 I singoli edifici
Sia che si tratti di palazzi cittadini che di villette di campagna, lo spirito con cui si
riprendono i dettagli è lo stesso: è importante ritrarre ciò che sia visibile cercando di
fotografare più frontalmente possibile, soprattutto se ciò che si sta ritraendo:
• è troppo alto per averne una buona visione o questa sia troppo in prospettiva anche
per gli innumerevoli strumenti forniti da Photoshop;
• l’edificio presenta piani molto differenti tra loro, non ricavabili da quelli bassi;
• la foto non può essere scattata da molto distante (impedimenti fisici davanti
all’oggetto della foto, scarso zoom ottico).
3. 2. 2. 1 Points of interest
È importante riprendere tutti i “macro-dettagli” (Fig. 3.8), come portoni, finestre,
bassorilievi, tegole (se visibili). Questo è nettamente preferibile alla raccolta dei singoli
materiali che costituiscono gli elementi della costruzione (stucco, piastrelle, legno), perché
implicherebbe la successiva ricostruzione di ogni singola geometria dell’edificio, il cui
risultato (elevato numero di poligoni e di vertici) andrebbe ad influire negativamente sulla
navigabilità delle ricostruzioni.

29
3. 2. 2. 2 Non points of interest
Così come nel punto precedente, devono essere ritratti lo stesso tipo di dettagli: essi
dovranno essere caratteristici dello stile della zona e modificati in modo tale da poterli
combinare e ottenere edifici rappresentativi di una zona senza che questa sia ricostruita in
modo fedele.
(a) (b)

30
(c)
Fig. 3.8 – Macro dettagli di un edificio: portone principale (a), entrata secondaria (b),
finestre (c).
3. 2. 3 Monumenti e statue
Essi vanno ritratti con otto foto (Fig. 3.9) come a formare un cerchio intorno al monumento
in questione, cercando di mantenere la stessa angolazione per tutte le foto. Anche questi
criteri sono dovuti al software che verrà utilizzato per ricreare il modello del monumento:
3D Software Object Modeller Pro[5] è fatto ad hoc per questo tipo di modellazione 3D,
perché utilizza un numero minimo di poligoni e vertici; esso richiede un minimo di quattro
foto, ma se ne sono ritenute sufficienti otto.

31
Fig. 3.9 – Esempi di foto da cui 3D Software Object Modeller Pro trae il relativo modello
3D.
3. 3 Realizzazione textures
Per ciascun edificio riferito a un POI si devono creare immagini che siano del tutto simili
alle singole facciate e proporzionali alle misure reali, suddivise successivamente in moduli
eventualmente ripetibili. Questo lavoro di suddivisione è di nuovo giustificato dall’utilizzo
di TGE, il quale supporta solo textures quadrate (in particolare 512 per 512 pixels e 72 DPI
per le textures degli interiors). Inizialmente si è anche provato ad utilizzare una texure
unica, con le misure appena indicate, per ciascuna facciata di un edificio: questo era
fattibile se il modello in questione poteva essere ricondotto ad una geometria semplice
come un cubo o un parallelepipedo, ma anche in queste condizioni, la qualità visiva è
risultata nettamente inferiore rispetto a un insieme di textures che vanno a costituire
l’intera facciata.
Per quanto riguarda gli edifici “predefiniti”, la procedura rimane assolutamente analoga,
ma vengono meno i vincoli della proporzionalità a reali facciate delle textures create: si
deciderà per un certo numero di misure all’interno di un range (ci si riferisce solo alle
altezze, la topografia del territorio non viene modificata) che sia anch’esso rappresentativo

32
dello stile della zona scelta, così come il numero dei piani o finestre, e si procederà
similmente alla ricostruzione dei POIs.
Le pavimentazioni richiederanno un minore sforzo di modifica (dovranno solo essere rese
modulari), ma gli strumenti utilizzati saranno gli stessi. Le textures ottenute per le
pavimentazioni andranno nominate secondo la via: strada_terrain.jpg (per le zone
predefinite soltanto terrain.jpg).
3. 3. 1 Photoshop e gli strumenti utili
Per quanto le foto siano riprese frontalmente occorre rendere gli elementi importanti
ortogonali, eliminare quelli inutili, e rendere le immagini ottenute il più possibile neutre e
uniformi in quanto a luminosità e saturazione.
È utile ricordare che Photoshop lavora per “layers” (strati): essi sono ordinati dall’alto in
basso a seconda della comparsa nell’immagine; il layer evidenziato è quello su cui si
possono attuare le modifiche e, se trasparente, può lasciare comparire quello inferiore; per
unire e lavorare in modo da uniformare layers diversi (ad esempio con il comando Blur,
Fig. 3.12) occorre evidenziarli e farne un Merge. I layers, infine, si possono creare (si
seleziona una parte dell’immagine, con il tasto destro del mouse si procede, ad esempio,
con Layer via Copy), duplicare o eliminare (Fig. 3.10).
(a) (b)

33
(c)
Fig. 3.10 – Strumenti utili di Photoshop: (a) Struttura a layers; (b) operazioni sui layers;
(c) come unire diversi layers.
• La prima modifica da attuare è raddrizzare gli elementi ancora in prospettiva (Fig.
3.11): su una foto non ancora modificata, dove l’elemento di interesse (una porta,
una finestra) è ritratto interamente, si inseriscono linee guida orizzontali e verticali
(dal menu View, New Guide), si evidenzia la parte di interesse (Rectangular
Marquee Tool) e si applica il modificatore Free Transform (Ctrl+t). Con il tasto
destro del mouse si può accedere a ulteriori possibilità di modifica oltre a quella di
default di questo modificatore (Scale), come Distort, Rotate, Flip Horizonal.
Fig. 3.11 – Selezione di un arco a partire da linee guida e comando Free Transform.

34
• In secondo luogo si possono eliminare eventuali “disturbi”: a volte si può
direttamente usare il comando Eraser (resta il background dell’immagine), più
spesso comandi come Clone Stamp (Fig. 3.12), o andando a lavorare con i layers.
(a) (b) (c) (d)
Fig. 3.12 – Alcuni comandi di Photoshop: (a) Clone Stamp Tool, (b) Eraser Tool, (c) Blur
Tool e (d) Rectangular Marquee Tool.
• Le ultime modifiche riguardano la luminosità e la saturazione dei colori (dal menu
Image, Adjustements). Questa modifica può riguardare una parte dell’immagine (si
andrà pertanto a lavorare su una selezione) oppure l’immagine intera per
uniformarla con altre textures della stessa facciata.
3. 3. 2 Composizione di verifica
Occorre sempre tenere presente lo schema intrinseco della facciata che si sta ricostruendo,
soprattutto se questa è particolarmente complicata: si consiglia, quindi, di creare
un’immagine proporzionale alle dimensioni reali della facciata stessa (Fig. 3.13), in cui
andranno collocati gli elementi precedentemente modificati, i quali dovranno solo essere

35
scalati perché siano giustamente collocati e proporzionati tra loro (alcuni potranno
addirittura essere ripetuti). Il file sarà: strada_civico_front.jpg, così come
strada_civico_rside.jpg, a seconda della composizione cui si riferisce.
(a)
(b)

36
(c)
Fig. 3.13 – I principali passaggi della creazione della texture complessiva.
Per quanto riguarda le textures predefinite (Fig. 3.14), rimane la libertà dell’affiancamento
di elementi ottenuti da vari edifici, pur nel rispetto dello stile che si sta ricreando, sia nei
colori, che negli schemi ricorrenti. Il file sarà: predef_letter_num_front.jpg oppure
predef_letter_num_back.jpg, con la stessa logica usata per i POIs.
Fig. 3.14 – Creazione di una facciata “predefinita” a partire da un modulo che viene
ripetuto.
3. 3. 3 Schema facciate

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Terminata la composizione dell’intera facciata si procede alla sua scomposizione: ci si
aiuta di nuovo le linee guida cercando di creare ripartizioni più quadrate possibili. Partendo
da ciò, si crea uno schema (strada_civico_sch_front.jpg oppure
predef_letter_num_sch_side.jpg, Fig. 3.15), in cui siano evidenziate le misure totali, quelle
delle suddivisioni e a ciascuna sia associato un nome univoco.
Fig. 3.15 – Schema della facciata a partire dalla composizione dell’intera texture.
3. 3. 4 Ripartizione in singole textures
Dall’immagine generale della facciata, con le linee guida ancora fissate, si utilizza il
comando Slice Tool, il quale seleziona parte dell’immagine e numera le selezioni; quindi,
si salvano le singole textures con il nome precedentemente associato loro:
strada_civico_num.jpg o predef_letter_num _num.jpg. Si utilizza a tal fine il comando
Save for Web dal menu File, il quale considera le selezioni stabilite con Slice Tool e le
salva separatamente.
Ciascuna immagine creata dovrà subire un’ultima modifica: andrà scalata mantendendo
fisse le sue proporzioni per rientrare in una JPEG di dimensioni 512 x 512 pixels e 72 DPI.
Si consiglia di fare aderire la texture al quadrato in cui va inserita lateralmente e, se
l’immagine scalata non è quadrata di per sé, lasciare uno spazio in basso o a sinistra, il
quale andrà riempito con un colore, possibilmente che riprenda i toni della facciata. Ciò

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viene giustificato dal fatto che il tool di modellazione fissa la texture a partire dall’alto e da
destra e permette poi di scalarla verso il basso e verso sinistra.
Infine, si ricorda, che il vincolo sulle dimensioni delle textures è imposto dal motore
grafico, così come i nomi loro attribuiti: essi non devono contenere spazi o lettere
maiuscole.
3. 3. 5 Textures per monumenti
Esse sono semplici da creare (nomemonumento_num.jpg Fig. 3.9): occorre scontornare con
lo strumento Polygonal Lasso Tool il monumento ritratto, rendere il background uniforme
applicando un solo colore (lo stesso per tutte le otto foto), e inserire sulla base del
monumento un cerchio bianco con raggi formati da altri piccoli cerchi neri ad indicare il
senso di profondità (Fig. 3.16): esso va inserito nella texture in prospettiva con l’aiuto degli
strumenti Free Transform (Perspective) già citati.
Fig. 3.16 – Il cerchio che permette a 3D Software Object Modeller Pro di stabilire la
profondità delle foto e quindi ottenere il modello 3D.

39
Fig. 3.17 – Il modello ottenuto con 3D Software Object Modeller Pro.
3. 4 Organizzazione materiale
Le mappe e le textures così modificate, vanno correttamente nominate e collocate in
cartelle, come segue.
Occorre partire da una cartella generale in cui compaiano il nome della città e lo stato a cui
appartiene, ad esempio: Italia_Genova.
In questa cartella andranno inserite le mappe generali:
• isomap.dwg
• sat.jpg
• top.jpg
• hyb.jpg
• top_subdiv.jpg

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• Tutte le top_subdiv_num.jpg
• Le cartelle predef_letter, al cui interno compaiono tutti gli schemi e le textures:
• terrain.jpg
• predef_letter_num_front.jpg
• predef_letter_num_back.jpg
• predef_letter_num_side.jpg
• predef_letter_num_sch_front.jpg
• predef_letter_num_sch_back.jpg
• predef_letter_num_sch_side.jpg
• Tutte le textures: predef_letter_num _num.jpg
• Per ciascuna zona della suddivisione (A1, ad esempio) si crea una subdirectory con
il nome subdiv_num_A1 e vi si inserisce:
• vector _A1.dvg (nel caso si diponesse di una mappa vettoriale complessiva
essa va inserita all’interno della cartella principale, in questo caso
Italia_Genova)
• sat _A1.jpg
• hyb _A1.jpg o alternativamente key_A1.txt (oppure key_A1.xls)
• Tutte le textures: strada_terrain.jpg
• Per ogni civico ricostruito si crea la sottocartella strada_civico e si
inseriscono:
• strada_civico_persp.jpg
• strada_civico_front.jpg
• strada_civico_back.jpg
• strada_civico_rside.jpg
• strada_civico_lside.jpg
• strada_civico_sch_front.jpg
• strada_civico_sch_back.jpg
• strada_civico_sch_rside.jpg
• strada_civico_sch_lside.jpg
• Tutte le textures: strada_civico_num.jpg

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• Per ogni monumento ricostruito si crea la cartella strada_nomemonumento
e si inseriscono tutte le textures modificate:
• nomemonumento_1.jpg
• nomemonumento_8.jpg.

4 – Creazione del mondo virtuale
42
Creazione del mondo virtuale
Terminato l’importante lavoro di creazione delle textures, si passa al loro utilizzo nella
creazione dei modelli tridimensionali. Il mondo virtuale navigabile dall’utente sarà
ottenuto in ulteriori due step: la modellazione in 3D World Studio e l’importazione
all’interno del motore grafico.
4. 1 Modellazione 3D
Come già ricordato precedentemente, 3D World Studio è un tool di modellazione il cui
pregio è la semplicità di utilizzo. Esso si presenta in modo analogo al più famoso e
utilizzato tool di modellazione 3D presente sul mercato, Autodesk 3D Studio Max, ma con
un numero minimo di funzioni: la schermata del tool è suddivisa in quattro finestre per
mostrare contemporaneamente varie angolazioni (Top, Front, Side e Perspective) e il tutto
è circondato dagli strumenti che consentono la creazione dei modelli (Fig. 4.1).
La grande semplicità di utilizzo di 3D World Studio è accompagnata, però, da una scarsa
libertà di creazione: poche sono sia le geometrie a disposizione sia gli strumenti che
consentono la loro modifica. Questo però non deve essere considerato un limite, infatti, il
formato .DIF (esportabile da 3D World Studio), per elementi come gli edifici, è preferibile
al .DTS (ottenuto tipicamente da 3D Studio Max) perché è stato pensato per:
• Palazzi ed altre grandi costruzioni nelle quali è possibile che il giocatore entri;
• Oggetti che richiedono aree di collisione precise: le operazioni relative alle
collisioni sono tra le più complesse e il formato .DIF permette la gestione di aree
molto precise;

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• Oggetti molto estesi: i files .DIF vengono renderizzati finché rientrano nella visuale
del giocatore (al contrario dei .DTS della stessa estensione).
Fig. 4.1 – Come si presenta 3D World Studio: in alto a sinistra si nota un modello finito in
prospettiva con le texture applicate.
I passaggi che conducono alla creazione del modello di un edificio sono pochi e non
particolarmente difficoltosi:
• Occorre selezionare dalla barra in alto la modalità Object, a destra, tra le Object
Category, Solids e tra gli Object, Box (Fig. 4.2);
• Per creare l’oggetto si clicca su un punto all’interno di una delle finestre (non nel
Perspective) e si trascina il mouse fino alla posizione desiderata. Si segnala il fatto
che 3D World Studio non permette il posizionamento dei vertici al di fuori della

44
griglia ortogonale presente in tutte le finestre (pertanto può essere utile
incrementarla o decrementarla);
• Dalla barra in alto si passa ora la modalità Subobject: questo permette la selezione
di una faccia del poligono e quindi l’applicazione della texture, la quale si seleziona
dal browser a destra (Fig. 4.3): è importante che le textures che si utilizzano siano
presenti nella cartella Materials di 3D World Studio. Con il comando Fit (Fig. 4.2)
la texture viene fissata riempiendo completamente la parte selezionata (Fig. 4.4);
(a) (b)
Fig. 4.2 – I principali menu di 3D World Studio: la barra del menu per le modifiche (a) e
quello per la selezione delle geometrie e delle textures (b).

45
Fig. 4.3 – Il browser che consente la scelta della texture.
• Se la texture presenta punti che non vogliamo compaiano, si utilizzano i comandi
Scale o Shift (Fig. 4.2 per i comandi e Fig. 4.4 per il risultato);
(a) (b)
Fig. 4.4 – Applicazione della texture ad una faccia del parallelepipedo: dapprima si fissa
con il comando Fit (a) e poi si sistema con il comando Scale (b). Da notare la texture
NULL (in violetto) sulle altre facce non utilizzate.

46
• Si ripete l’operazione per il numero di texture che compongono le facciate
dell’edificio (Fig. 4.5);
• Per le facce non visibili di ciascun solido è utile applicare la texture NULL,
presente tra quelle di default, che consente a TGE di escludere dalla
renderizzazione tutte le superfici cui essa è applicata.
Fig. 4.5 – Esempio di modello finito (palazzo Lercari Parodi di Via Garibaldi).
Ciascun modello, infine, va salvato nel formato .MAP (organizzato in entità che
descrivono completamente gli oggetti del mondo) e convertito in .DIF attraverso l’apposito
plug-in map2dif_plus.exe.
4. 2 Torque World Editor
Il World Editor di TGE mette a disposizione una potente e versatile gestione delle risorse
per il level design (o game mapping), ovvero, la creazione dei livelli (missioni) per un

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videogioco. Torque Game Engine, infatti, usa molti tipi di risorse e il resource manager
permette di gestirne un grande numero, mettendo a disposizione un’interfaccia che
consente di caricarle e salvarle (Fig. 4.6).
Per quanto concerne questa tesi, non si è giunti a definire un livello completo, ma ci si è
limitati a costruire il mondo virtuale, senza specificare ancora entità particolari, zone
trigger, ecc.
Fig. 4.6 – Il Resource Manager di Torque è utilizzato durante la realizzazione del gioco: il
menu di destra visualizza (nella parte superiore) l’elenco delle risorse presenti e permette
la loro modifica (nella parte inferiore).
Per la creazione del paesaggio, occorre tenere presente che in TGE è un ambiente vuoto e
piatto (Fig. 4.6), posizionato all’interno di una box (il cielo) su cui sono applicate delle
textures; nel cielo vi sono poi tre layers di nuvole, posti parallelamente al terreno. L’utente
può specificare le textures che rivestono la box, creando quindi un cielo personalizzato, o

48
addirittura decidere quali texture applicare ai tre layers animati, riuscendo a ricreare
situazioni metereologiche differenti; l’utente, inoltre, può agire su numerosi altri parametri,
tra cui la posizione del sole nel cielo, o la luce ambientale.
Nel nostro caso non ci siamo preoccupati principalmente di questi dettagli, poiché non
fondamentali per ottenere una valida ricostruzione di interesse culturale.
Per la modellazione del terreno, è possibile scegliere tra un metodo manuale, che utilizza
l’editor dei terreni di TGE, ed uno automatico che parte da una bitmap detta heightmap.
Procedendo col metodo manuale, si può riprodurre, quanto più fedelmente possibile, la
conformazione del terreno della zona interessata: è davvero semplice, infatti, attraverso
una svariata serie di pennelli, creare depressioni o innalzamenti nel terreno con una
semplice pressione del tasto del mouse.
All’interno del World Editor, le risorse del livello vengono suddivise in cartelle
(SimGroups) e, se si vuole aggiungere qualcosa in una cartella, è sufficiente, tramite World
Editor Creator, selezionarla dal percorso di appartenenza e premere il tasto destro del
mouse per ottenerne l’inserimento (Fig. 4.7). Ciascun oggetto si può spostare nella
posizione desiderata, ruotare ed eventualmente anche scalare, tuttavia il posizionamento
risulta non facile, in quanto non è consentita una precisione millimetrica.

49
Fig. 4.7 – Inserimento del modello di palazzo Lercari Parodi.
Con questi pochi passi, fatti per ciascun modello precedentemente costruito, è stata
ottenuta la ricostruzione di Via Garibaldi, contornata da alcuni edifici predefiniti.
4. 3 Algoritmo automatico
Uno dei punti di forza della ricostruzione di città per fini culturali, per come è stata pensata
per il progetto TiE, è l’aver stabilito di circondare i punti di interesse con un ambiente
predefinito che rispetti lo stile archittettonico della zona in cui questi POIs si trovano. Ciò
comporta indubbiamente una riduzione dei tempi che occorrono per ottenere i modelli
complessivi delle città, inoltre, la navigazione all’interno di questo ambiente “fittizio” non

50
darà una sensazione di artificialità (che si avrebbe se non fossero rispettati gli stili), per non
parlare del fatto che non tutti gli utenti saranno interessati ad una navigazione completa
della città e probabilmente si soffermeranno di più sui punti di interesse, esattamente come
farebbe un normale turista.
Il lavoro descritto in questa tesi, di creazione delle textures e di modellazione 3D, è ancora
quello che andrà fatto per ciascun edificio considerato importante da un punto di vista
culturale, ma si è pensato, invece, di automatizzare quello per la creazione dei cosiddetti
edifici predefiniti.
La differenza risidererà soprattutto nella creazione dei modelli 3D, i quali saranno ottenuti
da un tool che riceverà dal client solo un certo numero di parametri, e pochi altri elementi.
Rimarrà, purtroppo, il lavoro di modifica delle foto col fine di creare le textures, ma sarà
sicuramente meno oneroso rispetto a quello che si deve fare per le textures dei punti di
interesse, che devono, ovviamente, essere particolarmente accurate.
Il software automatico avrà quindi due compiti principali (la struttura dell’algoritmo per
una zona predefinita compare in figura 4.8): ricevere in ingresso i dati e gli elementi
necessari e produrre i modelli 3D delle zone predefinite. Il tutto sarà probabilmente
coordinato da un’interfaccia grafica addetta a raccogliere i dati numerici, controllare la
corretta estensione dei file, la loro nomenclatura e organizzarli in cartelle.
Si sottolinea il fatto che i parametri sui quali si basa questa descrizione dell’algoritmo
derivano da attenti studi da parte di ingegneri e architetti collaboratori.

51
Fig. 4.8 – Diagramma di flusso dell’algoritmo per una zona predefinita.

52
Gli elementi necessari al tool sono:
• La mappa vettoriale dei palazzi, già precedentemente descritta (crf. Fig. 3.5), in
formato .DXF. Essa dovrà aver subito la modifica atta ad evidenziare le zone
predefinite differenti per stile, ciascuna con un diverso colore, cui corrisponde un
numero. La mappa sarà corredata da una legenda, con riferimento ai numeri, in
formato .TXT o .XLS;
• Per ciascuna zona, i dati riguardati gli edifici:
o Densità di palazzi con negozi;
o Numero di negozi per edificio;
o Tipologie di negozi;
o Altezza dei piani degli edifici;
o Numero di piani per edificio (nel numero va conteggiato anche il piano
terra);
o Numero di portoni (e loro posizione rispetto all’asse della facciata) per
edificio;
o Tipologia (visibile) del tetto: piatto, spiovente, molto spiovente (se supera i
due terzi dell’intera altezza del palazzo). Negli ultimi due casi, indicare
anche il numero di falde;
o Densità delle finestre e loro posizione rispetto all’asse della facciata;
o Altezza dello zoccolo dell’edificio.
• Per ciascuna zona, le textures e le misure relative agli elementi reali (raccolte in un
file formato .TXT o .XLS) di:
o Portone;
o Finestre (finestre bifore o trifore rientrano in una texture singola);
o Intonaco;
o Altri elementi (stucchi, zoccoli, marcapiani, insegne, vetrine).

53
Il numero di textures per ciscun elemento sopra elencato (relativo a ciascuna zona)
sarà a discrezione dell’utente che si occupa di fornire questo tipo di materiale.
Per come è stato pensato preliminarmente il software automatico le textures
saranno ottenute da foto che dovranno subire modifiche leggermente differenti da
quelle descritte nella “Contents collection guideline”, a causa di uno specifico
metodo di costruzione, maggiormente limitato dal software automatico rispetto a
quello che si potrebbe fare manualmente.
Le textures ottenute saranno sempre files .JPG di dimensioni 512 per 512 pixels e
72 DPI, ma esse rappresenteranno i singoli elementi circondati da un’ombra
(ottenibile in Photoshop regolando l’opacità del pennello), e allineati in alto e a
destra (Fig. 4.9), lasciando eventualmente uno spazio a sinistra o in basso. Elementi
che non rientrano in un quadrato o in un rettangolo (come ad esempio una finestra
sormontata da un timpano) vanno divisi (Fig. 4.10) per rientrare, durante la
modellazione da parte del software, in solidi differenti.
Fig. 4.9 – Esempi di textures per la costruzione dei modelli predefiniti: gli elementi sono
contornati da ombre e allineati correttamente.

54
Fig. 4.10 – Un elemento diviso in due parti per rientrare in due poligoni differenti durante
il lavoro di modellazione 3D da parte del software.
L’utente, inoltre, sarà incaricato di attribuire valori percentuali di incidenza degli elementi
appena elencati, per ottenere un maggiore realismo dei modelli; a titolo di esempio si
riporta la tipologia di locali commerciali: rispetto alla totalità dei negozi, si potrà avere una
certa percentuale di macellerie, un’altra di librerie, un’altra di negozi di telefonia, e così
via.
Poiché è possibile che una zona presenti differenti stili distribuiti in maniera non uniforme,
è utile avere dati sulle probabilità che un elemento compaia dato un altro elemento, ovvero
sulla probabilità condizionata, che è così definita: dati due eventi A ed M con (probabilità
dell’evento M) P(M) ≠ 0, la probabilità di A condizionata da M è:
P(A|M) := P(AM) / P(M) (4.1)
Dove P(AM) é la probabilità dell’intersezione dei due eventi A e M.
Nel nostro caso specifico si può spiegare la necessità di questo dato portando un esempio:
nel riportare le textures di portoni e finestre l’utente indica in che percentuale esse
compaiono nella zona cui si riferiscono. Ma ciò non è sufficiente, infatti, può accadere che
alcune finestre non siano abbinabili (seguendo i criteri degli stili architettonici) ad alcuni

55
portoni, che lo siano poco con altri e che siano perfettamente compatibili con altri ancora.
Di conseguenza è utile avere il dato di probabilità che una certa finestra compaia dato un
determinato portone. La probabilità condizionata è utile anche per tutti gli altri elementi
che costituiscono un edificio.
Altri dati importanti che l’utente dovrà indicare saranno la media e la varianza di valori
riferiti ad alcuni elementi; la varianza esprime l’indice di dispersione dei dati raccolti dai
quali viene calcolata la media:
(4.2)
Dove n è il numero dei valori raccolti xi, e la media aritmetica.
Un esempio dell’utilità di questo dato può essere l’altezza media dei tetti spioventi di una
zona: la varianza indicherà di quanto un dato (in questo caso un’altezza) può discostarsi
dalla media calcolata.
La costruzione dei modelli si baserà sui dati riportati dall’utente: il software, grazie ai
valori di probabilità dei vari elementi, ne selezionerà alcuni. Dopodiché, in base alle
misure degli elementi scelti nonché alla misura di base del palazzo da costruire,
determinerà la misura di un modulo x il quale sarà l’unità con la quale sarà costruito il
modello: ciascun elemento dell’edificio, dal portone alla finestra, dall’intonaco tra due
elementi al marcapiano, rientrerà in solidi le cui misure sono multipli o sottomultipli del
modulo-unità determinato precedentemente. Questo sistema evita il possibile mal
posizionamento degli elementi.
Seguendo le reali regole architettoniche per la costruzione degli edifici, nonché i dati
forniti dall’utente sulle posizioni o le densità di alcuni elementi, viene assemblato l’intero
palazzo, attraverso l’accostamento dei vari moduli o porzioni di modulo.
L’ultimo step eseguito dal software sarà il posizionamento delle textures corrette.

56
Un esempio di palazzo predefinito modellato con questa metodologia compare in figura
4.11.
Fig. 4.11 – Esempio di edificio predefinito costruito con le regole descritte per il software
automatico.

5 – Conclusioni e sviluppi futuri
57
Conclusioni e sviluppi futuri
Il progetto TiE introduce un’innovativa possibilità di fruizione del patrimonio culturale
attraverso l’esplorazione di uno scenario tridimensionale all’interno di un videogame i cui
modelli (di valore culturale) devono essere particolarmente accurati (evidenziando gli stili
architettonici, i luoghi di interesse e i monumenti) e contemporaneamente ben gestibili dal
motore grafico. La costruzione di questi modelli deve essere eseguita dai vari partners
europei, le cui competenze informatiche sono limitate, ma anche da chiunque voglia
contribuire con i propri contenuti al progetto stesso.
Lo sviluppo della tesi, pertanto, ha perseguito lo scopo di stabilire una procedura che
conduca ad una ricostruzione valida dal punto di vista culturale e ben supportata da Torque
Game Engine, il quale si occupa di gestire le risorse nei vari livelli di gioco.
Il risultato è stata la redazione della “Contents collection guideline” (ottenuta in
concomitanza con l’esperienza di raccolta e modifica del materiale necessario per la
ricostruzione di Via Garibaldi), che ha introdotto l’idea di ricostruire fedelmente i punti di
interesse e i monumenti, circondandoli con edifici predefiniti ma assolutamente coerenti
con gli stili presenti nella zona di appartenenza.
L’obiettivo prefissato è stato raggiunto attraverso lo studio degli strumenti, tentativi e
prototipi, ma i modelli ottenuti con il metodo descritto in questa tesi si sono rivelati
pienamente soddisfacenti: infatti, nonostante gli innumerevoli vincoli imposti da 3D World
Studio e da Torque, le ricostruzioni fatte per Via Garibaldi presentato imperfezioni
difficilmente rintracciabili. L’effetto ottenuto si potrebbe migliorare soltanto aumentando
la complessità delle geometrie, ma ciò implicherebbe l’utilizzo di modelli in fomato .DTS,
i cui svantaggi sono già stati elencati. Si sono dunque sacrificati solidi complicati
(compensati ad ogni modo dalle textures accurate) in favore delle prestazioni.

5 – Conclusioni e sviluppi futuri
58
Se l’estrapolazione del manuale, in concomitanza con la ricostruzione di Via Garibaldi,
può far sorgere dubbi sulla eccessiva specificità della guideline stessa, si sottolinea il fatto
che l’analisi che ha condotto al risultato finale deriva tanto dall’esperienza sul campo
quanto dai suggerimenti e dalle ammonizioni provenienti dai partners europei.
L’algoritmo automatico di generazione di modelli 3D di edifici predefiniti è sicuramente
una delle più importanti innovazioni introdotte dal progetto TiE; poiché in questa tesi viene
presentato in versione preliminare, si suppone subirà delle modifiche, ma verrà tradotto
presto in un software, così sarà possibile avere, in tempi relativamente brevi, materiale
sufficiente per la costituzione di diversi livelli di gioco.
Il lavoro di tesi mi ha dato l’opportunità di aver fatto parte di un team dedicato ad un
progetto ampio, ambizioso e innovativo, l’occasione di acquisire buone capacità di utilizzo
di strumenti diffusi commercialmente e che fanno ora parte del mio curriculum, ed infine,
la possibilità di far confluire i miei interessi artistico-culturali con i miei studi ottenendo
risultati validi e apprezzati.

Bibliografia
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Bibliografia
[1] “Discovering the European Heritage Through the ChiKho Educational Web Game”, F.
Bellotti, A. De Gloria, E. Ferretti, INTETAIN 2005, Madonna di Campiglio, November
2005
[2] http://www.chikho.com/
[3] “Progettazione grafica per un gioco interattivo tridimensionale per l’insegnamento
dell’educazione stradale”, E. Baldi, Tesi di Laurea, anno Accademico 2005 - 2006
[4] http://www.vterrain.org/index.html
[5] http://www.3dsom.com/
[6] “3D Game Programming All In One”, Finney C. Kenneth, Thomson, 2004

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