Per començar, Paul Debevec és un investigador en gràfics per ordinador a l'Institute for Creative Technologies de la Universitat del Sud de Califòrnia. Se'l reconeix mundialment pel seu treball pioner en imatges High Dymanic Range i en interpretació i modelat basats en imatges IBMR (Image-based modelling and rendering). Les investigacions més recents de Paul Debevec i el seu equip inclouen mètodes d'il·luminació realista per a l'ús en gràfics sintètics. D'aquests treballs han sorgit diverses novetats per a sistemes de representació de la il·luminació ambient i la llum reflectida. Tècniques basades en el treball de Debevec han estat utilitzades en alguns llargmetratges molt coneguts com Matrix i Spiderman. A més, ell i el seu equip han participat en certàmens amb curtmetratges premiats com Fiat Lux o el present, The Parthenon.

Paul Debevec explica que les escenes il·luminades creades per ordinador amb llum real captada poden incrementar el realisme i ajudar a integrar imatges reals i generades. Això inclou imatges, d'Alt Rang Dinàmic, proves d'il·luminació, il·luminació global i mètodes d'aproximació i composició en temps real.

El títol de l'obra que analitzem és "The Parthenon", un curtmetratge sobre el temple erigit a Grècia entre els anys 447 i 432 aC. Abans de parlar de la seva reconstrucció, en aquest cas digital, explicarem alguns detalls de la seva construcció. El Partenó està construït sobre una plataforma de marbre i pedra i es va construir tot de marbre, fins i tot les teules. Les mides són de 30 x 70m, i està orientat cap a l'est, per on surt el Sol. El Partenó no va ser l'únic temple construït durant el segle V aC, en el qual s'aprecien canvis subtils en les línies de la construcció per corregir les deformacions i il·lusions òptiques que pateix la imatge en ser contemplada. Aquestes mesures demostren que els grecs coneixien bé la projecció òptica i que entenien l'arquitectura com una ofrena als sentits.

Un dels problemes del temple és el color. Es va trobar una pista de la decoració cromàtica d'una de les mètopes de la centauromàquia, on existeixen restes de pintura amb marques verdes i vermelles, i restes marrons com de vernís. S'ha pensat que donarien una capa de castany clar i després pintarien les bigues de color blau i vermell. El fons dels relleus baixos era blau i vermell, una greca marró, amb fulles blanques i vermelles i un filet daurat recorria tot el fris. Les columnes probablement estaven pintades i a l'interior, els murs, eren d'un vermell viu i fulles i rosetons decoraven el sostre.

Amb el temps es va anar deteriorant i una bomba va causar una gran explosió que va destruir gran part de l'edificació. Es mantingué sencer fins al segle XVII, en què els turcs es van utilitzar com a polvorí durant la guerra amb Venècia i va esclatar. Però l'erosió del monument va arribar al seu esplendor quan l'ambaixador britànic a Constantinopla, Elgin, va decidir portar cap a Anglaterra la major part de la decoració escultòrica: frisos, mètopes i frontons. Així, actualment el Museu Britànic continua exhibint una de les col·leccions més significatives.

Tanmateix, el Museu Britànic no és l'únic que guarda peces del Partenó, sinó que els frisos estan distribuïts en fragments a diverses parts del món, específicament en 10 museus de 8 països, alguns dels quals són el Museu de l'Acròpoli o el Musée du Louvre. Però recentment es va crear un mètode per veure les restes del Partenó juntes per primera vegada en una reconstrucció virtual. Llavors, des de l'Institut de Tecnologies Creatives de la Universitat del Sud de Califòrnia es va treballar precisament en aquest projecte. Tots els museus que tenien peces de l'obra van acordar participar de manera conjunta, ja que resulta impossible arribar a un acord per realitzar la reconstrucció real.

Entre els diversos mètodes de reconstrucció podem trobar la documentació històrica que existeix i les aportacions de tots els museus. Però, ens podem preguntar: com s'aconsegueix una visualització hiperrealista en la reconstrucció del patrimoni? Dins d'aquest procés de reconstrucció del Partenó ens fixarem en la part més complexa de mímesi de la realitat.

Paul Debevec segueix un procés per estimar les variacions de reflexió a les superfícies d'una escena observada sota les condicions de la llum natural. El procés utilitza un model escanejat per làser de la geometria de l'escena. Aquest model és un conjunt d'imatges digitals on es veuen les superfícies de l'escena sota una variació de les condicions de llum natural, i un seguit de mesures de l'escena que es correspon a la incidència de la llum a cada fotografia. Llavors el procés utilitza una tècnica iterativa d'il·luminació global inversa per calcular la superfície de colors per a l'escena que, un cop interpretada sota les condicions de llum enregistrades, reprodueix molt bé l'aparença de l'escena en les fotografies.

La digitalització d'objectes i ambients del món real s'ha convertit en una part molt important de la creació de gràfics realistes per ordinador. Per fer les interpretacions d'un objecte sota els canvis de llum tan bé com el punt de vista, és necessari digitalitzar no només la geometria de l'objecte sinó també les seves propietats de reflexió: com cada punt de l'objecte reflecteix la llum. Malgrat tot, la digitalització de les propietats de reflexió han esdevingut un problema força complex, des que aquestes propietats poden canviar a través de la superfície de l'objecte i les propietats de reflexió, fins i tot en un únic punt de la superfície. Com a conseqüència, ens adonem que pot ser complicat d'expressar i mesurar. I encara pot ser més complicat en escenes d'exterior, atès que els canvis de llum i reflexió canvien constantment. Així mateix, les escenes exteriors, generalment, exhibeixen il·luminació significant entre les seves superfícies, que han de tenir-se en compte en el procés d'estimació de la reflexió. L'escena que aquí es digitalitza és el Partenó d'Atenes, a Grècia, fet en col·laboració amb el projecte de Restauració de l'Acròpoli.

En aquest treball van utilitzar dues càmeres digitals: d'una banda, una Canon EOS D30, i de l'altra, una Canon EOS 1Ds. Les dues càmeres es van calibrar geomètricament i radiomètricament, és a dir, tenint en compte la radiació electromagnètica també. Per a la calibració geomètrica van utilitzar un calibrador de càmera. Pel que fa a les lents, l'objectiu principal per fotografiar l'ambient va ser una lent de 24mm. Si hi havia elements molt propers a la càmera que sortien desenfocats, llavors es feia una calibració especial.

Per calcular les direccions de la llum, primer determinaven la posició de la càmera des de les conegudes posicions de les tres dimensions (3D). Amb les posicions de la càmera, calculaven les posicions de les esferes, que posteriorment explicarem, i la intersecció dels rajos del centre de la llum i del centre de les esferes. Aleshores determinaven cada posició de la llum enviant rajos cap al centre de reflexió de la llum a les esferes. Consegüentment, reflectint els rajos que surten de les esferes, trobaven el centre de la posició del recurs de llum on els dos rajos es juntaven i es creuaven.

Cada cop que es pren una fotografia del lloc, utilitzen un aparell per gravar la incidència de llum corresponent dins de l'ambient. Val a dir que el dispositiu que capta la llum quan es tracta de la captura de llum natural, utilitzen una càmera digital que apunta a les tres esferes: una que és de mirall, una altra negra brillant i una de gris difós. Col·locaven l'aparell en un lloc accessible, però suficientment lluny de l'estructura principal per tal d'obtenir vistes del cel sense ombres, i prou a prop per assegurar-se que la llum captada era bastant similar a la llum que incideix sobre l'estructura. Mesurant la incidència de la llum directament i ràpida permetia fer ús de fotografies preses sota un rang ample de temps incloent assolellat, ennuvolat i parcialment ennuvolat, a més a més, en condicions meteorològiques variables.

El significat d'aquestes tres esferes, o millor dit, la funció de cadascuna d'elles és la següent: l'esfera de mirall era per reflectir el cel i els núvols, la negra brillant, per indicar la posició del Sol, si és que aquest era visible, i l'esfera gris difós, per mesurar de forma indirecta la intensitat del Sol. Posen les tres esferes en una taula i d'aquesta manera és possible fotografiar-les de forma simultània i captar les dades. En aquest cas, utilitzen una càmera Canon D30 amb una ressolució de 2174x1446 píxels per capturar les imatges del dispositiu. Amb la finalitat d'obtenir uns resultats acurats, també s'han de calibrar les propietats de reflexió de les esferes. L'esfera gris difós es va pintar amb pintura gris mate imprimadora, que van mesurar que tingués una reflexió de 0'30, 0'31, 0'32 en els canals vermell, verd i blau, respectivament. Aquests són els canals anomenats comunament RGB (Red, Green Blue) de l'anglès.

També mesuren la reflexió de l'esfera de mirall, que està feta d'un metall polit i brillant. Es mesura aquesta reflexió emprant un braç robòtic i es pren una fotografia de llarga exposició amb la reflexió resultant. La llum que prové d'un cel clar pot ser significativament polaritzada, de forma particular en direccions perpendiculars a la direcció del Sol. Tots aquests aspectes són controlats i assumits per l'equip que treballa en l'escena en qüestió.

Respecte a l'escanejat de les tres dimensions (3D), s'ha de dir que obtenen la geometria 3D de l'escena utilitzant un escàner de rang panoràmic. En un mode d'alta resolució, l'escàner pot obtenir de 18.000 fins a 3.000 punts tridimensionals en vuit minuts, amb un rang màxim d'escanejat de 40 metres i un camp de visió de 360¼ horitzontals per 74,5¼ verticals. Les dades que s'obtenen són un conjunt de punts x, y, z, com una imatge monocroma de 16 bits, de la intensitat infraroja obtinguda del sensor per a cada càlcul. Al voltant de cinc dies es recullen uns 120 escanejats del lloc, 53 dels quals són utilitzats per produir el model.

Com a conclusió d'aquest procés summament complex, hem de dir que serveix per estimar les propietats espacials variables de reflexió d'una superfície d'un espai a l'aire lliure basat en la geometria de l'escanejat tridimensional i en un conjunt de fotografies del lloc sota les condicions de llum natural mesurades, entre d'altres. Aplicat el procés a un espai arqueològic real, s'ha trobat que és possible recuperar les propietats de reflexió de forma fidel, i produir interpretacions de l'espai sota una il·luminació nova que consisteix en fotografies reals. Els resultats són esperançadors i indiquen que es poden dur a terme més treballs per captar més propietats generals de la reflexió en el món real utilitzant la llum natural. I més enllà de la reconstrucció virtual, s'ha de reconèixer que la tecnologia ha jugat un paper fonamental a reviure aquesta obra genial de l'Antiguitat. I si més no, encara que no hi ha un acord general per fer la reconstrucció real a Atenes, hi ha hagut un interès per part de Paul Debevec i el seu equip de treball per crear-la de forma virtual i per mitjà d'una metodologia acurada i complexa.

BIBLIOGRAFIA

DEBEVEC, P. Unlighting the Parthenon. Es pot consultar a la pàgina web següent:
http://gl.ict.usc.edu/Research/reflectance/Parthenon_Reflectance.pdf
DEBEVEC, P. Estimating Surface Reflectance Properties of a Complex Scene under Captured Natural llumination Es pot consultar a la pàgina web següent:
http://gl.ict.usc.edu/Research/reflectance/Parth-ICT-TR-06.2004.pdf
LLACAY T., VILADEVALL, M., MISRAHI, A., GÓMEZ, X., SERRES, J. Visualart. Vicens Vives. Barcelona, 2004.
Arquitectura griega. Parramón. Barcelona, 2000.

FILMOGRAFIA

DEBEVEC, P. The Parthenon
DEBEVEC, P. Parthenon_reflectance

ENLLA‚OS D'INTERéS
http://www.debevec.org/Parthenon/