Museo degli oggetti del Design italiano, in 3D parametrico
e adattivo
Adaptive 3D Virtual Museum of Industrial Design Objects
claudio.gasparini@polimi.it, femurat @tiscalinet.it, nico.dem@inwind.it
Abstract: The Industrial Design Museum Project concern modeling the most of the objects honored by the Italian Compasso d'Oro, prize organized by ADI (Italian Association for Industrial Design). The idea is to present the best of Italian industrial design story through 3D models and textual informations concerning the objecst story and structure that are made interactively available on the Internet to the people. Following the multimedia principle, industrial design objects are made available in a virtual museum real time constructed on the basis of the user requests. The 3D models in virtual space are in W3D and Viewpoint formats making the objects themselves the access interfaces to textual and geometrical information. In the virtual museum, objects are selected by key words interrogation by the visitor. Users may also set the architectural context and virtual environment to set up the virtual museum placement and appearance. On the basis of parametric items such as the number of objects to show, shapes, constructive topologies, projects affinities, innovation degree and size, provided by the user, the system construct in real time the virtual museum environment. Visualized 3D objects may be interactively inspected to get access to further multimedia information such as animation.
Keywords: 3D modeling, virtual museum, industrial design, interactive environments
Introduzione
Uno spazio di esposizioni virtuale rispetto ad un museo reale offre innumerevoli vantaggi e molti svantaggi. Non ritenendo che un museo virtuale possa sostituire un suo corrispondente reale, abbiamo analizzato in particolare due fra le componenti di base che costituiscono e determinano un museo: la sua struttura espositiva e gli oggetti che sono esposti al suo interno.
In un museo tradizionale lo spazio espositivo coincide con la sua struttura architettonica ed è modificabile esclusivamente nella disposizione degli allestimenti interni. Gli oggetti esposti, come quadri o sculture, si possono alternare ma in modo limitato e sempre condizionati dallo spazio espositivo a disposizione nella struttura edilizia.
Uno spazio virtuale può superare completamente non solo questi due limiti forniti dalla struttura reale di un museo ma anche tutti i limiti fisici di un'architettura esistente. Nel progettare quindi un museo virtuale è importante comprendere le nuove regole di progettazione che non sono più quelle regolate dalle leggi fisiche della materia.
"La virtualità è un'estensione di tutto ciò che è realtà” sostiene lo scrittore Gilles Deleuze [1]. Ma si potrebbe aggiungere che "Non necessariamente deve rispettare le regole della realtà, ad esclusione di quelle che la rendono comprensibile e confortevole”.
La mancanza di familiarità con un ambiente completamente nuovo per l'utente digitale non deve essere un limite ma uno stimolo ad intraprendere un'esplorazione. Un museo virtuale quindi non si contrappone ad un museo reale ma deve essere la sua estensione, come una prolungamento artificiale delle sue strutture espositive. L'unica limitazione nella progettazione dello spazio virtuale è nel rendere comprensibile e attraente l'ambientazione e nel rendere immediatamente comprensibile la navigazione.
Per un museo del design
L'obiettivo del presente progetto è stato quello di costruire un ambiente virtuale espositivo per modelli 3D di oggetti di industrial design appartenenti ad una collezione museale. Si doveva intervenire in particolare nella definizione dello spazio espositivo e nella sistemazione degli oggetti all'interno del museo. L'obiettivo principale che si è posti è stato la possibilità per ogni utente di definire un proprio museo personalizzato sulla base di alcune specifiche espresse dall'utente all'ingresso del museo.
Gli obiettivi che si sono individuati per il progetto sono stati:
-
creare un ambiente espositivo dinamico in grado di riconfigurarsi per ogni utente coinvolgendolo nelle scelte e favorendo lo spirito di scoperta
-
fornire all'utente la possibilità di scegliere l'architettura espositiva nella quale inserire gli oggetti che saranno selezionati
-
dimensionare in modo parametrico l'ambiente virtuale definito per contenere in modo automatico gli oggetti selezionati sulla base delle loro dimensioni.
Nel caso di un museo di oggetti di Industrial Design significa presentare l'elenco degli oggetti in base ad una richiesta basata non solo su alcune informazioni contenute nel database ma anche sulla base di alcune criteri di giudizio associati e memorizzati con i singoli oggetti.
Dopo aver ottenuto dal sistema l'elenco degli oggetti rispondenti ai criteri di scelta, i modelli 3D vengono visualizzati in uno scenario virtuale scelto dall'utente sulla base di un catalogo di scenari forniti. La disposizione degli oggetti all'interno dello spazio definito viene fatta in automatico dal sistema che dimensiona anche lo spazio relativamente al numero ed alla tipologia degli oggetti individuati nella ricerca.
Gli oggetti da esporre nel museo: Compasso d'Oro
Il premio Compasso d'Oro è il primo e il più autorevole premio europeo di Disegno Industriale, istituito nel 1954 a in Italia, a Milano, da un'idea dell'architetto Gio Ponti e con il sostegno dei grandi magazzini la Rinascente. Dal 1967 il premio viene organizzato dall'ADI (Associazione per il Disegno Industriale) italiana. L'obiettivo del premio è promuovere i migliori prodotti industriali italiani segnalando i designer e le industrie che con i loro prodotti si sono distinti a livello anche internazionale.
Nel 1992 la Collezione Storica Premio Compasso d'Oro è stata donata al CLAC (Centro Legno Arredo Cantù), costituitosi su iniziativa della Regione Lombardia con il concorso anche delle forze produttive ed enti locali. La Collezione Storica Premio Compasso d'Oro ADI, è una preziosa risorsa per la storia del Design, dove continuano a vivere, come oggetto di studio per gli storici e termine di paragone per i progettisti, oggetti ormai introvabili sul mercato. I circa 400 oggetti della Collezione sono esposti in permanenza nella Galleria e sono integrati con una ampia documentazione fatta d'immagini, testi e modelli in scala sulla sua storia e su quella dei progettisti e aziende. Il CLAC organizza diverse esposizioni itineranti a livello internazionale potendo esporre necessariamente un numero limitato di oggetti fisici rispetto al totale della collezione.
L'idea del progetto è nata dall'esigenza di integrare ed estendere le normali esposizioni che sono organizzate a livello internazionale fornendo la visualizzazione 3D di tutti gli oggetti della Collezione anche se alcuni solo in virtuale. Inoltre il museo virtuale permette di far conoscere a tutti gli utenti della rete gli oggetti della Collezione visualizzando in modo più approfondito rispetto a documentazione grafica bidimensionali.
A partire da queste esigenze reali e delimitate, si sono analizzati i possibili modi di utilizzo di un museo virtuale facendo ricorso alle più recenti tecniche di visualizzazione tridimensionale in rete.
Nella scelta della modalità di utilizzo del museo si è privilegiato l'aspetto ludico-didattico, pensando quindi ad una tipologia di utenti giovani con buona dimestichezza con le tecnologie virtuali e di navigazione 3D. L'utilizzo dovrebbe avvenire non solamente attraverso la navigazione tridimensionale, ma anche con l'interazione con i singoli oggetti, attivando, quando sono previste, delle animazione che visualizzano i componenti costruttivi secondo una modalità di apprendimento per scoperta.
Gli oggetti virtuali possono essere liberamente manipolati e smontati da parte degli utenti superando uno dei più fastidiosi limiti presenti in un museo tradizionale rappresentato dal divieto assoluto di toccare gli oggetti esposti perché di valore storico.
Struttura del Database
Il sistema permette tre modalità d'interrogazione con il database: il primo, nella forma d'interrogazione tradizionale, si basa sui dati utilizzati nella catalogazione ufficiale degli oggetti del Compasso d'Oro fornendo, per ora, la scelta per data di premiazione del singolo oggetto: è possibile definire un range di tempo entro il quale ricercare gli oggetti.
Una seconda modalità di scelta si basa sui "criteri di giudizio” espressi dalla commissione giudicatrice e formalizzati secondo sei categorie, definite Criteri d'innovazione:
· innovazione di forma, per gli aspetti estetici;
· innovazione d'uso, per gli aspetti legati alle modalità di utilizzo del prodotto;
· innovazione di struttura, per gli aspetti di componibilità - scomponibilità degli elementi e per l'aderenza forma-struttura;
· innovazione sui materiali, relativamente all'utilizzo di materiali innovativi, o all'uso innovativo di materiali conosciuti in contesti inusuali;
· innovazione di processo produttivo, relativamente alle tecnologie e processi messi in atto per produrre l'oggetto,
· innovazione di comunicazione, relativamente agli aspetti estetico culturali dell'oggetto. I giudizi ufficiali espressi come motivazione della premiazione dalle varie giurie del Compasso d'Oro sono state quindi attentamente valutati e tradotti in forma numerica, forma gestibile dal sistema Minerva
Ad ogni Criterio di innovazione si può dare un peso da 0 a 9, dove il valore più basso corrisponde ad una minima importanza data a quel tipo d'innovazione nella selezione degli oggetti operata dal sistema.
Oltre a questi criteri di scelta, è possibile definire un settore di appartenenza degli oggetti che si vogliono visualizzare.
I settori di classificazione degli oggetti definiti sono:
- Settore abitare, comprende gli oggetti dedicati alla casa ed al vivere quotidiano;
- Settore lavorare, comprende gli oggetti destinati al lavoro;
- Settore divertirsi, comprende gli oggetti dedicati allo svago, al gioco, alla vita all'aperto e allo sport;
- Settore comunicare, comprende gli oggetti considerati mezzi di comunicazione personale o aziendale;
- ·Settore muoversi, comprende gli oggetti destinati alla mobilità collettiva o privata.
Quali oggetti esporre nel museo
Gli oggetti individuati nel database secondo i criteri di scelta forniti dall'utente, devono poi essere disposti in uno spazio 3D che si deve adattare al loro numero (con un limite massimo) e ad un distanza proporzionata alla dimensione dei singolo modelli.
Per questo si è ricorsi al Sistema Minerva che è un sistema in grado di operare una selezione e definire un ordine di presentazione delle opere nello spazio tridimensionale.
Il Sistema Minerva è un sistema di Intelligenza Artificiale per la creazione di musei, sviluppata dal Professor Marco Somalvico, all'interno di un progetto di Robotica e Intelligenza Artificiale tenuto presso il Dipartimento di Elettronica e Informazione del Politecnico di Milano.
Il Minerva è un nuovo sistema di IA che compone automaticamente musei in un ambiente virtuale. L'attività di comporre musei, esattamente di disporre nello spazio di un museo un certo numero di opere d'arte, è comunemente considerata un'attività creativa effettuata dagli uomini, poiché coinvolge un gran numero di complessi criteri artistici.
All'interno di un rapporto di collaborazione avviata fra il Dipartimento di Elettronica e la facoltà di Disegno industriale del Politecnico di Milano si è utilizzato il sistema Minerva per selezionare ed ordinare gli oggetti che comporranno il museo secondo un modo d'interrogazione basato su una tabella principale definita "tabella oggetto”.
Questa "tabella oggetto” contiene anche le informazioni relative alle caratteristiche dei singoli oggetti, che vengono richiamate attraverso un server Web e che vengono presentate al visitatore durante la visita.
Il Minerva restituisce un elenco ordinato di oggetti, selezionandoli tra tutti quelli contenuti nel database, interrogando in particolare alcune tra le colonne contenute nella tabella "oggetto” quali: l'anno di premiazione, il tipo e il valore di innovazione e il settore di appartenenza.
Il Minerva è in grado di combinare le varie scelte dell'utente in modo da restituire un elenco ordinato di oggetti che saranno esposti nel museo virtuale. Il collegamento con il Sistema Minerva è solo un primo inizio per lo sviluppo di un progetto di museo virtuale che possa interagire in modo più articolato con le esigenze espresse dagli utenti.
Architettura adattiva
Fra le innumerevoli architetture espositive possibile, in questa fase sperimentale del progetto si è scelto un percorso espositivo basato sulla geometria della spirale di Archimede che rappresenta la più suggestiva forma naturale della crescita. La lunghezza della spirale si modifica rispetto al numero degli oggetti selezionati e la loro collocazione lungo il percorso è sempre proporzionale alla loro dimensione. Gli oggetti sono disposti su piedistalli che permettono di avere un'altezza visiva costante rispetto al visitatore virtuale.
Nelle successive fasi di sviluppo del progetto saranno sviluppati altri ambienti espositivi, che l'utente può scegliere per ambientare i risultati della sua consultazione e che si adegueranno, in dimensione, al numero degli oggetti selezionati.
Adattabilità delle informazioni
La base di dati contiene, per ogni oggetto, informazioni didascaliche (come nome prodotto, anno di premiazione, nome del progettista, ecc.) ed informazioni approfondite divise in rappresentazione e racconto.
Le informazioni grafiche seguono il processo di progettazione nelle sue fasi proponendo in ordine schizzi, disegni esecutivi, foto di prototipi, animazioni a tre dimensioni, foto del prodotto finale, filmati di esempi d'uso, campagne pubblicitarie, ecc.
Per "racconto" si intendono le opinioni raccolte riguardo all'oggetto, siano esse espresse dal designer, dall'azienda o dalla critica (fino ad arrivare alla corrente di design ed al contesto storico/economico/sociale). Compatibilmente con il materiale a disposizione per ciascuno oggetto si possono approfondire in maniera efficace alcuni aspetti rispetto ad altri.
Le informazioni testuali sono realizzate su tre livelli di approfondimento: sintetico, medio ed esteso.
L'utente è in grado di scegliere il livello di informazione desiderato per ogni singolo aspetto nella scheda dedicata all'oggetto, attraverso una personalizzazione esplicita o implicita (valutata dal sistema).
Visualizzazione dei modelli 3D in rete
La modellazione degli oggetti del Compasso d'Oro viene fatta con il programma di modellazione solida thinkdesign, della think3 Inc. (www.think3.com) che presenta anche delle buone funzioni nell'esportazione dei modelli digitali nei vari formati.
Nella scelta dei formati da utilizzare per la visualizzazione dei modelli in rete si sono considerate due prestazioni che si dovevano offrire agli utenti del museo: una elevata qualità di visualizzazione e una elevata flessibile nell'interazione con i modelli digitali rappresentati.
Fra i vari formati sperimentati sono stati scelti due formati che fornivano prestazioni vicine alla nostra esigenza: il formato Viewpoint di Viewpoint Inc (www.viewwpoint.com) ed il formato Shockwave W3D sviluppato al Intel Architecture Labs (www.intel.com ) e inserito in Director Studio 8.5 di Macromedia Inc (www.macromedia.com) .
Per verificare le prestazioni ed i rispettivi limiti sono state realizzate due applicazioni per ognuno dei formati.
Formato Viewpoint
Con il formato Viewpoint si è visualizzata la lampada Eclisse di Vico Magistretti per realizzare un modo d'interrogazione direttamente sul modello 3D modificando il punto di vista.
Il modello 3D in formato MetaStream della Viewpoint è costituito da due file distinti, uno in formato Mts e l'altro in formato Mtx. Il File in formato Mts contiene la descrizione della geometria degli oggetti da presentare, il suo contenuto non è visibile o modificabile esternamente dal programma utilizzato per la creazione del modello.
Il file in formato Mtx invece contiene la descrizione di come è composto l'ambiente virtuale, quindi la posizione, disposizione e caratteristiche dei singoli oggetti che vanno a comporre la scena. Questo file è in formato testo, deriva dal linguaggio Xml ed è modificabile tramite un qualsiasi editor di testo.
Intervenendo sul file Mtx è stato possibile rendere sensibili al click le singole parti degli oggetti esposti, in modo da inserire dei link per chiamate esterne.
Questo è una parte del file Mtx modificato, che contiene l'istanza chiamata calotta che, se cliccata, comunica al Javascript il suo nome.
<MTSInstance Name="calotta" >
<Transform>
<Scale x="1"
y="1" z="1" />
<Shear xy="-0" yz="0" xz="0"
/>
<Rotate x="0" y="0" z="56.5"
/>
<Position x="220" y="-150" z="2200"
/>
</Transform>
<MTSHandle Event="MouseLeftClick" Action="MTSJavaScript"Target="
clickDaMtx('calotta.asp', 'frameDx ', ' ')" />
Questi link comunicano a un Javascript, contenuto nella finestra principale, il nome del componente dell'oggetto su cui l'utente ha cliccato.
<script language="JavaScript"><!--
function clickDaMtx(theURL,winName,features) {
window.open(theURL,winName,features);
}
//-->
</script>
Il secondo formato utilizzato per la visualizzazione di alcuni modelli è il Shockwave 3D inserito nella versione 8.5 di Director Studio di Macromedia.
The Shockwave 3D formats (W3D), developed at Intel Architecture Labs, employs technologies called Multi-Resolution Mesh (MRM) and Subdivision Surfaces for multiple models. With MRM, the developer creates a single, high-resolution 3D model that automatically increases or decreases 3D quality based on the computing power of the system on which it's being viewed.
Il grande vantaggio fornito da questo formato è l'elevata qualità grafica dei modelli in un formato 3D sviluppato per il Web e visualizzabile con il player Shockwave fra i più popolari negli ambienti del tridimensionale in rete. Inoltre il formato w3D è integrato perfettamente in un ambiente di authoring che utilizza il linguaggio di programmazione Lingo molto potente nello sviluppo di applicazioni interattive.
Presentazione del museo
Nella studio dell'interfaccia e dell'azione da compiere da parte dell'utente per la scelta dei criteri del museo si è fatto ricorso ad un sistema di controllo basato su slider, in uso nei dispositivi analogici molto diffusi, come il controllo del volume negli impianti di riproduzione musicale.
Nel menu principale di scelta degli oggetti, in alto si definisce il periodo di tempo entro il quale avviare la ricerca degli oggetti premiati e per facilitare la scelta, lo slider "Anni del premio” nasconde le immagini degli oggetti che non sono compresi nella scelta, attraverso l'uso di una maschera. Con questo semplice funzionamento si rende immediatamente visibile il periodo storico che si vuole analizzare.
Il criterio "Innovazione" è relativo al valore che si intende assegnare ad ognuno dei sei criteri di classificazione, selezionando con lo slider un valore da 0 a 9.
Il terzo criterio di scelta è relativo ai settori si appartenenza degli oggetti che si attivano con un semplice azione di spunta.
Dopo aver confermato i criteri di scelta, il sistema inizia l'interrogazione del database e presenta una preview della sequenza degli oggetti selezionati, rappresentati in forma di icona, e la loro posizione lungo il percorso. E' possibile rifare l'interrogazione o proseguire per la costruzione del museo virtuale. Una prossima variante al sistema sarà il possibile spostamento degli oggetti lungo la spirale prima di generare il museo 3D.
Preview della selezione individuata
Se l'utente accetta la selezione proposta il sistema genera il museo collocando gli oggetti lungo la spirale logaritmica definendo così anche i limiti dello spazio espositivo. Gli oggetti sono distanziati fra di loro in modo costante, ed i blocchi sono doppiamente distanziati.
La disposizione degli oggetti 3D all'interno del museo
All'interno dello spazio che si è generato l'utente può muoversi liberamente usando i tasti freccia della tastiera mediante il mouse dopo aver attivato le funzioni di movimento nella parte in basso della finestra.
Sulla destra del mondo tridimensionale abbiamo i vari pannelli di controllo che consentono (dall'alto) di riallestire il museo secondo nuove priorità di ordinamento, come per materiali o per progettista. Nella mappa della spirale sono riportati i singoli oggetti nello spazio e la nostra posizione all'interno della mostra. Cliccando il punto corrispondente ad un oggetto è possibile essere trasportati direttamente in prossimità dell'oggetto stesso.
Passando con il mouse sopra ad ogni pallino determina un aggiornamento della foto e delle informazioni nella finestra a destra.
La piccola finestra a destra (preview mode) presenta l'immagine bidimensionale dell'oggetto più prossimo all'utente con le informazioni relative al Designer e all'azienda produttrice.
Esplorazione di un singolo oggetto
Cliccando nella Preview mode si apre una finestra grafica con lo stesso layout ma dove è visualizzato solo il singolo oggetto per poter avere una visione più dettagliata delle caratteristiche formali e morfologiche dei singoli oggetti in uno spazio neutro dedicato. L'oggetto può essere ruotato, zoomato e spostato nella finestra di visualizzazione.
In questa finestra si possono attivare delle animazioni, quando disponibili, che consentono di rappresentare, sempre in 3D l'esploso dell'oggetto ed altre simulazioni a scopo illustrativo.
La scheda informativa dell'oggetto selezionato
Per l'utente interessato è possibile attivare uno scheda informativa di approfondimento sulle caratteristiche dell'oggetto, come l'anno di premiazione, i dati del progettista, del designer, del produttore e le motivazioni espresse dalla Giuria per l'assegnazione del premio.
Una caratteristica interessante delle note informative è la possibilità di definire la quantità di dati che si desiderano a monitor indicando il livello d'informazione che si ricerca. I livelli d'informazione sono personalizzabili cliccando sui segni più e meno inseriti a fianco del teso.
Si può attivare un livello d'informazione da molto sintetico, che fornisce pochi ed essenziali dati informativi, fino ad un livello più approfondito. Il livello di default è quello sintetico lasciando all'utente la facoltà di attivare la modalità di informazioni di dettaglio.
A sinistra nello spazio dedicato alla rappresentazione dell'oggetto, possiamo visionare più foto quando sono presenti (per esempio varianti cromatiche o tipologiche) attraverso gli appositi tasti.
Le icone in basso rappresentano aspetti di approfondimento direttamente legate all'oggetto: Progetto, Materiali, Processo produttivo, Critica e Contesto storico.
Ringraziamenti
Si ringrazia il prof. Marco Somalvico e la dott.ssa Viola Schiaffonati per la collaborazione al progetto rendendo disponibile il Sistema Minerva.
Conclusioni
Con questo progetto in progress si è affrontato il tema della personalizzazione di un ambiente virtuale, in specifico di un museo del design, sulla base delle esigenze fornite dall'utente stesso. Gli sviluppi futuri saranno orientati al fornire maggiore flessibilità nella scelta dell'ambiente espositivo con una gamma di architetture virtuali possibili e nel rendere maggiormente interessante l'interazione con gli oggetti in formato 3D, aggiungendo maggiori funzioni di esplorazione e di approfondimento delle informazioni.
1. Gilles Deleuze , "The Cyberspace, Hypertext, and Critical Theory Web”, http://65.107.211.207/.
2. ADI: www.adi.it and CLAC: www.clac001.it
3. Francesco Amigoni, Viola Schiaffonati, Marco Somalvico: Minerva: An Artificial Intelligent System for Composition of Museums. ICHIM (2) 2001: 389-398
4. Titte, E., Scott, C., Wolfe, P., Sanders, C., Building WRML Worlds, Obsborne, 1996.
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