jueves, 21 de enero de 2016

14) La nueva ciencia de la perspectiva surgida en el Renacimiento italiano y su relación con las técnicas digitales de construcción 3D.

 “La perspectiva es una demostración racional por la cual la experiencia confirma que las imágenes de todas las cosas se transmiten al ojo por líneas piramidales. Los cuerpos de igual tamaño determinarán ángulos mayores  en sus pirámides según las diferentes distancias entre uno y otro. Por pirámide de líneas quiero decir las que parten de los extremos de la superficie de los cuerpos y convergen por encima de una distancia hasta unirse en un punto único. Se dice que el punto es lo que no se puede dividir en partes, y tal punto, localizado en el ojo, recibe todos los puntos de las pirámides”
                                                                                                                                                       Leonardo da Vinci


La nueva ciencia de la perspectiva surgida en el Renacimiento italiano y su relación con las técnicas digitales de construcción 3D.

Al mismo tiempo que en los países del Norte de Europa se estaba produciendo una gran transformación pictórica con la utilización de instrumentos ópticos, en Italia surgía una metamorfosis semejante con la ayuda de la perspectiva lineal.


Para la comprensión adecuada de este capítulo consideramos que es necesaria una definición técnica de la perspectiva lineal. Básicamente la perspectiva lineal se trata de una proyección geométrica , en una superficie bidimensional de un objeto tridimensional.  Es una manera de proyectar un objeto en un plano de proyección que intersecta a la pirámide visual configurada por los rayos de luz que van de un objeto al ojo. Un observador situado en el punto F, donde  E sería su ojo, observa el suelo A,B,X e Y. A continuación se indican los rayos procedentes de los cuatro puntos del suelo que se dirigen al ojo, punto E. En el plano de proyección (A,B,C, y D) los puntos A y B se mantienen pero X e Y se desplazan al plano en los puntos X’ e Y’.  Estos puntos surgen de la intersección de las líneas AY y BY  con los rayos XE e YE, donde Y es el punto de fuga  situado en una línea perpendicular al a ojo. Las líneas AX’ y BY’ son los lados del suelo XA y BY situados ahora en el plano de proyección. (Imagen 70).

                                 Imagen 70


El nacimiento de la perspectiva lineal se atribuye a Filippo Brunelleschi, aproximadamente en  1413. El oficio de Brunelleschi era la orfebrería y la actividad arquitectónica,  pero tuvo una formación humanista basada en la lectura, escritura, matemáticas y latín. La información del nacimiento de la perspectiva se conoce a través de su biógrafo Manetti,  testigo presencial del descubrimiento. Brunelleschi realizó para este experimento de perspectiva dos cuadros, actualmente perdidos, el primero del  Baptisterio y el segundo del Palacio  de´Signori, ambos en Florencia.

El primero de ellos estaba pintado en una pequeña tabla, probablemente cuadrada de unos 30 cm, donde se podía ver el Templo de San Giovanni, el Baptisterio. Estaba pintada desde el exterior del edificio a unos tres braccia (una braccia corresponde a unos 58 cm) de la puerta de en medio. En la parte superior, que corresponde al cielo, el pintor había puesto plata bruñida que hacía la función de espejo para reflejar las nubes del cielo. El cuadro se había pintado con los lados invertidos y el artista había realizado una perforación en la tabla. El agujero se posicionaba en una línea de visión perpendicular al edificio y el observador miraba a través de él desde la parte trasera del cuadro. Con una mano sosteniendo la tabla y un espejo en la otra mano, delante del cuadro para reflejarlo, se obtenía la imagen del edificio pintado superpuesta al Baptisterio real (Imagen 71).



                               Imagen 71


En el segundo ejemplo, de mayor tamaño que el anterior, el pintor recortó la tabla siguiendo el perfil de los edificios, de tal manera que se veía el cielo real encima de éstos y el perfil de los edificios pintados coincidía con el perfil de los edificios reales. El biógrafo no proporciona más datos de cómo estaba realizada la pintura pero como dice Martin Kemp,  en su libro La ciencia del arte, su origen, al igual que el cuadro anterior, estaba basado en la observación directa de la realidad. “Lo primero que hay que decir es que el método de Brunelleschi tomó como punto de partida algunos edificios reales, trabajando desde estos hacia una proyección de perspectiva. No creó, por tanto, un espacio independiente sobre principios a priori. Necesitaba algún método para trazar los rasgos sobresalientes de las vistas en la superficie plana del cuadro, que así llego a funcionar como una especie de ventana”. (Kemp, pág. 22). La ciencia de la perspectiva nació de la observación directa de la realidad y sólo más tarde, con sus bases teóricas establecidas, se utilizó como método para la construcción de ilusiones “virtuales”.  La perspectiva no se generalizó como herramienta de trabajo en la pintura italiana hasta 1420, según Kemp la razón fue probablemente la preponderante temática religiosa, en donde aún no interesaba representar edificios reales. “Lo que se necesitaba era el medio de adaptar el procedimiento de Brunelleschi a la creación de espacios imaginarios, pudiéndose utilizar como auxiliar de las necesidades de los artistas. Sin tal medio, el potencial de su invención quedaría latente” (pag 23, Kemp).

Los actuales trabajos de Realidad Aumentada aplicados a la difusión arqueológica recuerdan a estos primeros experimentos de Brunelleschi.  En la Realidad Aumentada, un caso singular de la RV,  la construcción virtual se acopla a los restos arqueológicos reales, de forma similar a como Brunelleschi recortó o puso un espejo en sus cuadros para proporcionar una mayor ilusión de realidad. Pero a diferencia del artista italiano la ilusión virtual no se ha creado como copia de lo real, sino que se trata de un espacio imaginario. En ambos caso se tiene presente a la realidad, el primero para copiarla y el segundo para ampliar lo que falta. Comparten igualmente un único punto de vista, el del espectador, aunque en la Realidad Aumentada en algunos casos se va transformando acorde a nuestro movimiento corporal.


 Los ejemplos que se muestran a continuación corresponden a diferentes modalidades de Realidad Aumentada. El primero (imagen 72)  se observa en una pantalla táctil de ordenador. El segundo (imagen 73) se visualiza a través de un dispositivo portátil como una Tablet, desde unos puntos de observación indicados en el entorno. Y por último en el tercer ejemplo (Imagen 74) el usuario experimenta la imagen a través de unas gafas de Realidad Aumentada. (Ruiz Torres). 


Imagen 72. Parque arqueológico de la ciudad belga de Ename. Kiosco que alberga la instalación TimeScope con la recreación virtual de la antigua iglesia sobre los cimientos conservados en el yacimiento. Proyecto ENAME 947. Bélgica.



Imagen 73. Escenarios de Realidad Aumentada en el yacimiento de Els Vilars en Lleida. Realizado por el grupo GRIHO (Grup de Recerca en Interacció Persona Ordinador i Integració de Dades) adscrito al Departamento de Informática e Ingeniería Industrial de la Universidad de Lleida.


Imagen 74. Templo de Hera en Olimpia. Proyecto ARCHEOGUIDE (Augmented Reality-Based Cultural Heritage On-Site Guide).

Los primeros intentos de aplicación de la perspectiva lineal se encuentran en la obra de Donatello, aunque aún todas las líneas perpendiculares al plano del cuadro no convergen en un único punto de fuga, que proporcionaría un espacio coherente. Casi al mismo tiempo Masaccio estaba investigando sobre la convergencia de líneas ortogonales en un único punto central. En 1426 ya se aprecia  en su cuadro la Madona de Pisa y  en 1427 con el cuadro La Trinidad de Santa Maria Novella (imágene 75) la perspectiva lineal ya se utiliza con rigor matemático.

                       Imagen 75  La Trinidad  1427 


                                           Imagen 76 Análisis geométrico de La Trinidad 

En el análisis geométrico del cuadro de la Trinidad (Imagen 76) se observa como el punto V, situado debajo del borde de la repisa donde se encuentran los donantes, supone el punto de convergencia de las ortogonales de la bóveda así como del resto de los elementos arquitectónicos del cuadro.  Kemp propone la hipótesis de una posible colaboración del pintor con Brunelleschi. “El sistema de Brunelleschi, como ya hemos puesto de relieve, dependía de unas estructuras preexistentes , y es fácil imaginar que la “capilla” de Masaccio se prediseñara con todo tipo de detalle para servir a su función articular. El armazón constructivo que se utilizó para plantear la pintura es , sin embargo, evidentemente geométrico y muestra alto nivel de abstracción espacial. Quizá hubo una genuina colaboración  mutua, en la que el pintor hiciera la transición  vital desde los procedimientos empíricos, basados en los objetos de Brunelleschi, a un  sistema constructivo más sintético. “(Kemp, pág. 29).  A partir de ahora los pintores ya disponen de una herramienta matemática, que permitirá pintar de manera semejante a como se observa la realidad sin que sea necesario tenerla delante.

Los artistas en escasas ocasiones utilizaron de forma ortodoxa la ciencia de la perspectiva, sino que  experimentaron con ella. El pintor Uccello realizó complejas construcciones espaciales con distintos puntos de fuga en apoyo de la narración. Donatello experimentó con la colocación excesivamente baja del punto de fuga en el cuadro La asunción de San Juan Evangelista. Mantegna sacó su mayor potencial en la integración arquitectónica de las pinturas, creando un espacio de ilusión como en el techo de la Camera degli sposi del Palacio Ducal de Mantua. Siguiendo este esquema ilusionista los pintores Melozzo de Forli y Marco Palmezzano fueron continuadores de Mantegna.

Pero la incipiente práctica perspectivista en la pintura no tardó en ser complementada con una indagación teórica que sistematizó, enriqueció y difundió las nuevas técnicas de representación gracias al trabajo de los tratadistas.

 El primer libro lo concibió un hombre de letras, Leon Battista Alberti. Su tratado Sobre la pintura se escribió en 1435 en lengua latina y posteriormente en 1436 se escribió una segunda versión en  italiano, enfocada a los profesionales de la pintura. “El tratado contiene la primera exposición escrita de la perspectiva monofocal. Su actitud al hacer un cuadro se basa en la convicción  de que “el cuadro es la intersección de la pirámide visual a una distancia dada, con un centro fijo y una posición definida de luz, que el arte representa con líneas y colores sobre una determinada superficie” (Kemp, pág. 29). El  tratado sobre perspectiva es de carácter matemático, la primera parte trata sobre las definiciones básicas de los términos geométricos, basados en la geometría euclidiana. La segunda parte se centra en el proceso visual, donde presenta la conocida pirámide visual “albertiana” (Imagen 77). Este apartado incluye los conocimientos de óptica medieval desarrollados por el filósofo árabe Alhazen pero evita sin embargo cuestiones sobre la fisiología del ojo y la naturaleza de la luz, a diferencia de los textos medievales sobre óptica y perspectiva que tenían en cuenta la forma cóncava del ojo. Tales consideraciones impidieron al mundo medieval adquirir una técnica de proyección sistematizada. La perspectiva renacentista simplifica con una proyección en un plano. La escala humana es fundamental para la construcción del cuadro ventana en perspectiva de Alberti (Imagen 78). 


            Imagen 77 Pirámide visual albertiana  



        Imagen 78 Proporción humana

El segundo teórico de la ciencia de la perspectiva y que además se trataba de un artista es Ghiberti con sus Comentarios. El libro aborda el arte antiguo siguiendo a Vitrubio, el estudio de sus predecesores del trecento y ordena una colección de textos medievales referentes a la visión. “Durante el siglo XIII la óptica llego a ser la rama más impresionante de la ciencia medieval, y formaba parte del programa de las universidades. Era frecuente disponer de manuscritos de la traducción latina de la Perspectiva de Alhazen, así como de las versiones de la Opus Majus de Bacon. La tercera fuente principal de Ghiberti, la Perspectiva Communis de Pecham, era un compendio de la obra de sus predecesores …” (pag 34 Kemp). Ghiberti a diferencia de Alberti se enfrentó al problema fisiológico de la visión.

El tercer teórico, el pintor Piero della Francesca en su libro De prospectiva pigendi se centrará en cuestiones geométricas, siguiendo a Euclides y dejando al margen las bases fisiológicas y perceptivas de la perspectiva. Realiza una  unión de matemáticas puras y prácticas. “Las perfecciones deductivas de las matemáticas proporcionan el modo activo, a priori, de nuestra comprensión de la experiencia, en lugar de surgir simplemente del estudio empírico del mundo sensorial” (Kemp, pág. 36).

Por último el prolífico  pintor y teórico Leonardo da Vinci también se interesó de manera teórica en la ciencia de la perspectiva. Martin Kemp ordena el extenso trabajo de Leonardo en los siguientes apartados relacionados con ella . “Los temas principales que aborda Leonardo se pueden resumir como sigue:

 a)     Técnicas de perspectiva de los artistas en la teoría y en la práctica.

 b)    La geometría de los rayos visuales y la intersección en cuanto se relaciona con cuestiones de tamaño, distancia etc., considerando todas las variedades de las posiciones relativas del espectador, plano y objeto;

 c)    Recursos e instrumentos conectados con el estudio de la visión y la perspectiva de los artistas (…)

 d)    El estudio de la óptica a través de las propiedades del ojo;

 e)   La investigación de curiosidades de la visión y representación, como las imágenes anamórficas;

 f)  Los problemas que surgen de las contradicciones aparentes entre los distintos factores y enfoques.” (Kemp, págs. 54 y 55).

Las investigaciones que realizaron los teóricos y pintores renacentistas fueron ampliadas en el siglo XVII con la “geometría proyectiva”, que nació con Girard Desargues (1591-1661),  Blaise Pascal (1623-1662) y  Philippe de la Hire (1640-1718). En el siglo  XIX fue redescubierta la geometría descriptiva, que venía  desarrollándose desde los Elementos de Euclides y la geometría analítica de Descartes, a través de la  geometría pura de Gaspar Monge (1746-1818) y las aportaciones de Jean-Victor Poncelet (1788-1867). Los geómetras posteriores se dividieron en  geómetras sintéticos que “querían razonar exclusivamente en términos geométricos” y  geómetras algebraicos que utilizaban el álgebra como herramienta (Ruiz).

La geometría proyectiva, que muestra en una superficie la realidad tridimensional de manera semejante a como la percibimos visualmente, no es la única manera de representar un objeto de forma bidimensional. La geometría descriptiva sistematiza los diferentes maneras de representar objetos tridimensionales  en un plano bidimensional mediante una exacta descripción de sus formas y sus posiciones en el espacio. La geometría descriptiva incluye procedimientos geométricos que  permiten reconstruir la realidad tridimensional sin necesidad de adaptarse a la percepción visual de ésta. Desde el manejo de un lenguaje técnico específico y normalizado se obtiene la información necesaria para crear objetos con mucha precisión. Se utiliza entre otros campos en el de la ingeniería,  la arquitectura, el diseño, la topografía y en la creación de reconstrucciones 3D por ordenador. Los sistemas principales de representación que utiliza la geometría descriptiva son el sistema acotado, sistema diédrico, sistema axonométrico y el sistema cónico (geometría proyectiva).

En la actualidad, con el desarrollo de las computadoras unido a la ciencia del dibujo, ha surgido la Computación gráfica. En 1962 Ivan Sutherland realizó el primer programa de Gráficos por Ordenador, en el Instituto de Tecnología de Massachussets.

“La  Computación gráfica es la rama de la ciencia que se encarga del estudio, diseño y trabajo del despliegue de imágenes en dos y tres dimensiones en la pantalla de un computador a través de herramientas proporcionadas por la matemática, la física, etc.

El campo de la graficación computerizada comprende todos los aspectos relacionados con el uso del computador para generar imágenes” (Álvarez, pág. 17). Los sistemas de representación, que forman parte de la geometría descriptiva, son utilizados por la computación gráfica para concebir imágenes.  “En un principio el ordenador guardaba información en dos dimensiones, con lo que las representaciones se realizaban de manera muy similar a las representaciones sobre papel. Pero muy pronto se utilizó el ordenador como sistema capaz de guardar información en tres dimensiones. El sistema puede guardar las coordenadas de cada punto en tres dimensiones en los ficheros de trabajo, pero para la representación en la pantalla o en el trazador se ha de recurrir a los sistemas de representación en planos” (Espinosa y Dominguez, pág. 74). A continuación se pasará a detallar los sistemas de representación que son de utilidad en las reconstrucciones 3D:





                   

                           


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