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Misurare dalle fotografie: una storia

Misurare dalle fotografie è antico quasi quanto la fotografia, e la difficoltà è la stessa fin dall’inizio: la scala di una fotografia vale in un solo piano. Tutto ciò che è più vicino alla fotocamera è disegnato più grande, tutto ciò che è più lontano più piccolo. Prima della fotografia, e a lungo accanto a essa, i reperti si disegnavano, e la pagina comincia da lì. Segue come l’archeologia ha trattato il problema, nell’ordine in cui è avvenuto, accanto ai campi che hanno incontrato il problema per primi o scritto le regole più esplicite: architettura e cartografia, astronomia, radiologia, antropologia, fotografia di polizia e forense, biologia, le norme per la digitalizzazione del patrimonio culturale e le regole per dichiarare quanto sia certa una misura. Si chiude con ciò che le date mostrano nei vari campi, il posto dell’archeologia tra essi, che cosa è acquisito, che cosa resta aperto e dove si colloca PHOTARCH.

Prima della fotografia: disegni, misure e riduzioni dichiarate

Prima della fotografia, e a lungo accanto a essa, i reperti si disegnavano, e la loro esattezza veniva meno dagli strumenti che dalla misura. Un testo letto nel 1749 e stampato nel primo volume di Archaeologia (1770) dà le misure di un oggetto in pollici e la sua immagine “reduced to the size of one fourth of the original” — la più antica riduzione dichiarata trovata. Il Recueil d’antiquités (1752–67) del conte di Caylus dà le dimensioni nel testo e disegna alcuni oggetti a grandezza naturale; secondo il resoconto di Stephanie Moser, introdusse una scala che mostrava la dimensione degli oggetti, i profili in sezione e riduzioni più uniformi. Nella Description de l’Égypte (1809–29) le tavole degli edifici portano barre di scala in metri e tese, e la spiegazione delle tavole ammette che l’incisore ha alterato diverse misure, mentre le dimensioni scritte su di esse sono esatte. Il numero nel testo valeva più della linea sulla tavola.

Gli strumenti aiutavano per la proporzione, non per la scala. Nel 1807 William Hyde Wollaston descrisse la camera lucida, un prisma attraverso il quale il disegnatore vede insieme il soggetto e il foglio; la dimensione del disegno si stabilisce ponendo l’originale a una distanza proporzionalmente maggiore di quella del foglio, il che vale solo per un originale piano a distanza nota. La camera lucida portava con sé il problema del piano della fotografia, tre decenni prima della fotografia. Non si è trovato qui alcun uso del suo predecessore, la camera obscura, nel disegno archeologico; lo strumento era la camera lucida. Il pantografo, descritto da Christoph Scheiner nel 1631, e la quadrettatura davano proporzioni esatte, ma solo di originali piani. I ricalchi davano una copia a grandezza naturale di una superficie piana, e gli stampi su carta (squeeze) e i calchi in gesso una copia meccanica del rilievo: nella spedizione prussiana di Lepsius in Egitto (1842–45) gli stampi su carta furono chiamati “die treuesten Faksimile”, i facsimili più fedeli, e le pareti dipinte furono ricalcate a grandezza naturale e ridotte a Berlino.

Tavola incisa di Wollaston della camera lucida: uno schema dei raggi, il prisma e lo strumento sul suo supporto
La tavola dello stesso Wollaston della camera lucida: il percorso dei raggi, il prisma e lo strumento sul suo supporto.Nicholson's Journal 17 (1807), pl. I. Wellcome Collection, Public Domain Mark.
d D IL PRISMADI WOLLASTON, 1807:OCCHIO SUL BORDOVEDE L’OGGETTOE IL FOGLIO 1
  1. IL PRISMA — di Wollaston, 1807: l’occhio sul bordo vede l’originale e il foglio
Uno schema, non in scala. Il disegno è d ÷ D dell’originale: la sua dimensione è fissata dalle distanze, il che vale solo per un originale piano a distanza nota.

Frederick Catherwood aveva disegnato in Egitto con Robert Hay negli anni Venti e Trenta dell’Ottocento, dove furono usati camera lucida, ricalchi presi direttamente dalla parete e calchi in gesso. Portò la camera lucida alle città maya con John Lloyd Stephens. A Copán nel 1839 all’inizio fallì, “both with the camera lucida and without”; poi disegnò ogni contorno con essa, dividendo il foglio in sezioni per mantenere le proporzioni, e a Palenque furono costruite impalcature per reggere lo strumento. A Uxmal nel 1841 provarono una camera per dagherrotipi; i risultati furono “not sufficiently perfect”, le parti in ombra andarono perdute, così Catherwood finì tutto con matita e camera lucida e i dagherrotipi andarono agli incisori come ausilio. Ridusse da sé i propri disegni per l’incisione; le xilografie ordinate a Londra furono respinte perché non somigliavano agli originali, e tutto fu inciso di nuovo su acciaio, con Catherwood che correggeva le bozze. Nei suoi Views of Ancient Monuments (1844) altri sei litografi ridisegnarono le vedute sulla pietra, e una veduta generale di Palenque è composta da schizzi separati. Le misure viaggiarono nel testo; le barre di scala compaiono solo su poche tavole.

Disegno seppia di Catherwood di una stele maya scolpita a Copán, con una figura dal copricapo piumatoIncisione di una statua maya in pietra in piedi accanto a una piccola figura, con una scala di piedi sotto ciascuna
A sinistra: disegno di Catherwood di una stele a Copán, 1843. A destra: una statua di pietra davanti alla Casa n. 2, incisa da B. J. Lossing da Catherwood — una delle poche tavole con una scala di piedi, e una seconda scala per la piccola figura.Left: Frederick Catherwood, Stela at Copán, 1843. The Metropolitan Museum of Art, Rogers Fund, 1953 (53.82), CC0. Right: Stephens, Incidents of Travel in Central America, vol. II (1841), facing p. 349. Smithsonian Libraries, CC0.

In Scandinavia la riduzione dichiarata divenne la regola per i reperti. Il catalogo della collezione reale danese di Worsaae, gli Afbildninger del 1854, disegnati e incisi all’acquaforte da Magnus Petersen, dà una riduzione accanto a ogni figura: ⅓, ½, 1/1. I libri di Oscar Montelius furono illustrati da C. F. Lindberg, il disegnatore dell’Accademia svedese delle lettere dal 1867 al 1893 — Svenska fornsaker (1872–75), e Norske Oldsager (1880–85) di Oluf Rygh in Norvegia — e dal 1874 da Olof Sörling, che realizzò sessanta o settantamila disegni per Montelius, Hildebrand, Salin e Almgren. Entrambi disegnavano direttamente sul blocco di legno, da cui un incisore ricavava il blocco di stampa, e ogni figura porta la propria riduzione, scelta in base all’oggetto: due asce di selce su una stessa pagina a ⅓ e ⅔. Nessuna fonte trovata dice come misurassero. Montelius richiamava gli altri alla convenzione: nel 1885 corresse una pubblicazione tedesca la cui figura non era disegnata, come dichiarava, a grandezza naturale, ma a due terzi. Magnus Petersen, scrivendo nel 1909, sosteneva che la fotografia non andava bene dove forma e misura dovevano essere esatte in ogni dettaglio, e nel 1904 Petrie definiva ancora il disegno “the main resource for illustration”.

Una pagina di catalogo di asce di pietra disegnate su legno, ciascuna con la propria riduzione stampata sottoXilografia di un’ascia di selce a tallone spesso, segnata due terzi
A sinistra: asce di pietra disegnate su legno da C. F. Lindberg per Montelius, ciascuna con la propria riduzione — ½, ⅓ e ⅔ su una stessa pagina. A destra: un’ascia di selce a tallone spesso da Ramberget, Hisingen, segnata ⅔, dal libro le cui figure furono disegnate su legno da Olof Sörling.Left: Montelius, Svenska fornsaker / Antiquités suédoises (1872–75), p. 5. University of Toronto / Internet Archive, public domain. Right: Montelius, Minnen från vår forntid (1917), fig. 167. Wikimedia Commons, public domain.

Una riduzione su una tavola disegnata significa qualcosa di diverso da una su una fotografia. Una figura segnata ⅔ è una costruzione misurata — contorno, sezione, vista frontale e laterale — costruita a partire dalle dimensioni dell’oggetto, più vicina a una proiezione parallela che a una vista da un solo punto; il modo di Petrie di disegnare il contorno di un piccolo oggetto con una matita in posizione verticale attorno a esso sul foglio dà un contorno vero. Quando le fotografie hanno preso il sopravvento, hanno conservato il modo in cui le tavole disegnate dichiaravano la scala — la riduzione nella didascalia — anche se nessuna fonte trovata dice che la convenzione sia stata trasmessa.

1850–1885: edifici, territorio e le prime piante archeologiche

In Francia Aimé Laussedat disegnò piante a partire da vedute prospettiche dal 1850 e da fotografie dal 1861, fissando i punti con l’intersezione dei raggi da due stazioni di ripresa. In Prussia il giovane architetto Albrecht Meydenbauer ebbe la stessa idea nel 1858, senza conoscere il lavoro di Laussedat. Nel 1867 costruì camere per questo scopo e in dicembre scrisse di fotogrammetria in una rivista di architettura. Il suo metodo funzionava solo se la lastra fotografica stava rigorosamente verticale: l’orientamento dell’immagine veniva controllato prima di misurare qualcosa su di essa. Nel 1885 fondò a Berlino la Messbildanstalt, la prima istituzione a documentare in questo modo il patrimonio culturale; fino al 1909 fotografò anche Atene, Baalbek e Istanbul.

Una veduta dall’alto sui tetti di Strasburgo fino alla Maison de l’Œuvre Notre-Dame, una fotografia fotogrammetrica
Una fotografia di misura della Messbildanstalt: la Maison de l’Œuvre Notre-Dame, Strasburgo, 1897.Fondation de l'Œuvre Notre-Dame (FOND_Z33_MESS_235), via Wikimedia Commons, public domain.

L’archeologia fu tra le prime a usarla. Nel 1874 Stolze fotografò Persepoli con una camera Meydenbauer, e nel 1879 Meydenbauer disegnò la Moschea del Venerdì di Shiraz a partire dalle fotografie di Stolze. Le più antiche aste graduate trovate in una fotografia archeologica sono ancora più antiche, e stanno su un monumento: nelle fotografie di John Burke delle rovine di templi in Kashmir, datate 1868, due aste in bianco e nero si incrociano sulla facciata. I reperti erano mostrati diversamente. L’Atlas trojanischer Alterthümer (1874) di Schliemann fotografa gli oggetti su scaffali e scrive la scala sulla tavola: terrecotte da quattro metri di profondità, a un quarto della loro grandezza naturale.

In ottica, Ernst Abbe nel 1878 chiamò telecentrico l’obiettivo: un sistema il cui fattore di misura non dipende dalla distanza dell’oggetto. Lo scrisse per gli strumenti di misura, tra cui gli apparecchi fotografici. È l’unica risposta ottica al problema, e ritorna più tardi in ogni campo che misura.

1869–1898: corpi, stelle e i primi dubbi

L’antropologia incontrò il problema del piano nel 1869. John Lamprey propose di fotografare le persone davanti a una griglia di quadrati di due pollici, con il soggetto in piedi a una certa distanza davanti a essa — così la scala stava dietro il corpo. Nello stesso anno lo schema di Thomas Huxley per il Colonial Office chiedeva aste di misura nel piano del soggetto.

L’astronomia misurò dalle lastre fotografiche dagli anni Ottanta dell’Ottocento. Le prime parallassi fotografiche furono prese a Oxford nel 1886, e il congresso che nel 1887 pianificò la Carte du Ciel fece stampare su ogni lastra una griglia, il réseau, così che gli spostamenti propri della lastra potessero essere controllati. Nel 1893 Turner ricavò la scala e l’orientamento di ogni lastra da stelle di posizione nota: la scala apparteneva alla lastra, ricalcolata ogni volta da capo.

In archeologia il dubbio venne presto. Nel primo volume di Excavations in Cranborne Chase (1887), Augustus Pitt-Rivers avvertì che i disegni di crani fatti a metà grandezza con una camera lucida non sempre erano affidabili per la misura, a causa della prospettiva. Nel quarto volume (1898) scrisse che “photographs cannot be relied upon for measurement” e misurò invece i crani con un craniometro di sua invenzione; le sue tavole danno la riduzione, un quarto della grandezza naturale, e non portano alcuna scala.

A Parigi Alphonse Bertillon fece della fotografia di polizia uno strumento di misura. In La photographie judiciaire (1890) fissò il ritratto giudiziario a una riduzione di un settimo. La riduzione era stabilita su un piano indicato: un’asta di 28 cm tenuta in verticale nel piano del volto, all’angolo esterno dell’occhio, doveva apparire lunga 4 cm sulla lastra. La riduzione doveva essere scritta su ogni fotografia giudiziaria, così che la scala viaggiasse con l’immagine.

Ritratto di profilo e frontale di un uomo che tiene un’asta verticale contro il volto per la messa a fuoco
Messa a fuoco del ritratto giudiziario: l’asta tenuta nel piano del volto, per una riduzione di un settimo.Bertillon, La photographie judiciaire (1890), pl. VII. Countway Library / Internet Archive, public domain.

L’edizione inglese del 1896 fa un passo in più. Tenere l’asta fu sostituito da un’asta fissata a 19 cm davanti allo schienale della sedia. Bertillon scelse quella distanza come media tra l’angolo dell’occhio e lo schienale, misurata su trenta persone di corporatura diversa, così che la riduzione potesse essere fatta “in a uniform … manner”. È il più antico caso trovato di trattamento di una profondità ignota ponendo il piano della scala a una profondità media misurata — la stessa idea di correggere una misura al centro dell’altezza di un oggetto.

1895–1913: raggi X, strumenti stereoscopici e la lastra di scavo

La radiologia incontrò il problema di PHOTARCH più direttamente di qualsiasi altro campo: un raggio X ingrandisce un corpo in misura che dipende dalla sua profondità. Radiografie stereoscopiche furono eseguite entro pochi mesi dalla scoperta di Röntgen. Nel 1897 Rosenfeld notò che il contorno del cuore non era molto ingrandito con il tubo a circa 40 cm; nel 1898 Gocht raccomandò un metro, a cui il cuore si poteva misurare quasi senza errore. L’ortodiagrafo di Moritz del 1900 tracciava solo il raggio perpendicolare allo schermo, così che il contorno veniva disegnato a grandezza vera. Nel 1908 Albert Köhler, usando 1,5–2 m, tabulò l’ingrandimento che restava a ogni distanza. Aumenta la distanza, e dichiara ciò che resta: la radiologia aveva entrambe le metà del metodo già nel 1908.

Diagramma di raggi X che divergono da un tubo attraverso un corpo, proiettando sulla lastra un’ombra ingranditaDiagramma dell’ortodiagrafo: raggi paralleli tracciano il contorno del corpo e del cuore a grandezza vera
A sinistra: un tubo a raggi X ingrandisce il corpo e il cuore sulla lastra. A destra: l’ortodiagrafo traccia il contorno solo con raggi paralleli, così che risulta a grandezza vera — il problema di PHOTARCH, e una risposta, nel 1906.K. Francke, Die Orthodiagraphie (1906), Bild 1 and 2. Countway Library / Internet Archive, public domain.

La fotogrammetria e l’astronomia condividevano uno strumento: lo stereocomparatore di Pulfrich, presentato da Zeiss nel 1901, fu provato per la prima volta su lastre di stelle, e lo stereoautografo di von Orel (1907–09) tracciava curve di livello direttamente da coppie di fotografie.

Dal 1904 Bertillon applicò il suo pensiero alle scene del crimine, in quella che la stampa chiamò métrophotographie: corpi e armi erano misurati dall’immagine, un “perspectometer” aiutava a tracciare la pianta del pavimento, e le stampe erano montate con graduazioni in centimetri e cornici prospettiche. Nel 1907 c’era una camera zenitale su un treppiede alto più di due metri; nel 1913 un fabbricante offriva l’apparecchio per l’identificazione, l’antropologia, l’archeologia e l’architettura. La scala veniva dalla geometria fissa della camera, non da un righello posto nella scena.

Flinders Petrie diede all’archeologia le sue regole per questo in Methods & Aims in Archaeology (1904). Una scala uniforme, scrisse, deriva dal mantenere invariata la lunghezza focale e dal misurare la distanza dalla camera all’oggetto, con la camera ortogonale al piano dell’oggetto; ogni lastra conserva una sola scala, e “it should be stated in the heading of the plate”. I suoi Royal Tombs (1900) corredano le fotografie degli oggetti con didascalie 4:3, 1:2 o 1:5. Negli stessi anni le scale entrarono nell’inquadratura. Gli scavi di George Reisner a Naga-ed-Dêr (1901–03, pubblicati nel 1908) mostrano una “meter staff” nelle fotografie del sito e, su una tavola di vasi, anche una striscia graduata davanti ad essi oltre all’1:6 dichiarato — la più antica fotografia di oggetti con una scala nell’inquadratura trovata qui. L’Archaeological Survey of Nubia (1907–08) collocò una barra segmentata in bianco e nero nella tomba accanto allo scheletro. I cataloghi dei musei mantennero una terza via: il Catalogue général del Museo del Cairo fotografa gli oggetti su bianco senza scala e dà le dimensioni nel testo. Gli archeologi salirono anche in alto: Giacomo Boni fotografò il Foro Romano da un pallone militare nel 1899, e Stonehenge fu fotografato in verticale da un pallone da guerra nel 1906.

Una tavola di vasi di pietra su ripiani a gradini, con strisce di scala graduate a due livelli
Vasi di pietra su ripiani a gradini, con strisce graduate a due livelli.Reisner, The Early Dynastic Cemeteries of Naga-ed-Dêr I (1908), pl. 45. University of Toronto / Internet Archive, public domain.

1914–1931: guerra, archeologia aerea e geometria fissa

La prima guerra mondiale fece della fotografia aerea un metodo di cartografia, e ne mostrò il limite. La scala esatta e l’inclinazione di una fotografia aerea non si potevano conoscere dall’immagine stessa, e il raddrizzamento eliminava l’inclinazione ma lasciava lo spostamento dovuto al rilievo; la prima vera cartografia fotogrammetrica fu fatta in Mesopotamia, dove non c’era quasi rilievo. L’archeologia seguì gli aviatori. Il libro di Theodor Wiegand del 1920 fu il primo con fotografie archeologiche scattate da un aeroplano; O. G. S. Crawford, osservatore in guerra, usò fotografie della Royal Air Force dal 1922; e Wessex from the Air (1928) fu realizzato con una camera tedesca catturata. Nel 1918 Pulfrich progettò strumenti stereoscopici per i raggi X e li confrontò con il suo restitutore per le carte topografiche.

A terra, le tavole degli scavi dichiaravano ancora per lo più rapporti. Le tavole di Petrie per Tarkhan (1913), Gerar (1928) e Beth-Pelet (1930) hanno didascalie 1:4, 5:8, 21:20 — rapporti che fanno pensare che la scala sia stata misurata sulla stampa a posteriori — e le vedute dei siti non portano alcuna scala. Qau and Badari (1927) di Brunton collocava una barra “INCHES” sul ripiano ai piedi dei gruppi di vasi; le tavole degli oggetti da Samaria (pubblicate nel 1924) non ne hanno.

L’antropologia mise per iscritto il problema nel 1928. Il Lehrbuch der Anthropologie di Rudolf Martin afferma che “das photographische Bild stellt keine Parallelprojektion eines Objektes dar” — una fotografia non è una proiezione parallela del suo oggetto — e chiede una distanza della camera di almeno due volte e mezza la dimensione del soggetto, una scala accanto alla figura nel piano di messa a fuoco e, per la vera misura, il Dioptrograph, uno strumento per la proiezione ortogonale. Tre anni dopo, nel 1931, la cefalometria fissò una volta per tutte la geometria di sorgente, testa e pellicola, con Broadbent negli Stati Uniti e Hofrath in Germania.

Anni Cinquanta–Settanta: la scala diventa regola dell’archeologia

Due manuali del 1954 fecero di una scala in ogni fotografia la regola in archeologia, ed entrambi già dicevano dove essa va collocata. Archaeology from the Earth di Mortimer Wheeler chiede una scala, un’asta o una figura umana, parallela alla lastra e nello stesso piano del particolare principale, e nota quanto spesso una scala sia posta molto più vicino alla camera del piccolo oggetto a cui si riferisce; una scala al centro dell’immagine, aggiunge, è di solito sbagliata. Per un oggetto vicino e con una certa profondità, una scala sullo sfondo dà una disparità visibile, perciò va “raised to the required height” su una striscia di legno o di plastilina. Photography for Archaeologists di M. B. Cookson spiega che la scala di una fotografia cambia con la distanza, pone pali in primo piano, a metà e sullo sfondo delle vedute profonde, e colloca la scala per i vasi in posizione eretta, nel piano dei loro centri. L’archeologia aveva messo per iscritto la regola dello stesso piano nel 1954 — più di trent’anni prima della scala ABFO della fotografia forense e cinquanta prima di SWGTREAD.

Ci volle una generazione perché diventasse abitudine. Nelle fotografie di sito pubblicate un’asta di scala compare nel 10% degli anni Cinquanta e nel 50% entro gli anni Settanta, secondo l’indagine di Charlotte Carter sulle riviste; contando anche attrezzi e persone usati come scale, il 55% ne portava una.

Altrove, l’informatica cambiò la fotogrammetria. La compensazione a fasci di Duane Brown del 1957–59 risolveva insieme, con i minimi quadrati, le posizioni della camera e dei punti, e i suoi modelli di calibrazione del 1966 e del 1971 aprirono la misura a breve distanza alle fotocamere comuni. Nel 1964 George Bass cartografò il relitto di Yassıada con la stereofotogrammetria da un sommergibile, e la Carta di Venezia chiese che i monumenti fossero documentati con disegni e fotografie. Nel 1968 Maurice Carbonnell espose le ragioni della fotogrammetria del patrimonio in Monumentum dell’ICOMOS: i metodi che usano una sola fotografia presuppongono che il soggetto sia un unico piano, anche se una lastra può essere scalata per ogni piano di un edificio a partire da distanze misurate sul posto. CIPA, il comitato internazionale per la fotogrammetria del patrimonio, fu fondato più o meno nello stesso periodo; le fonti indicano dal 1968 al 1970. In ambito forense, camere stereo a base fissa furono usate per registrare gli incidenti stradali, e dopo la Commissione Warren (1964) e una legge statunitense sulla sorveglianza bancaria (1967) la proiezione inversa fu usata per misurare le persone nelle immagini di sorveglianza. La medicina misurò lo scheletro in tre dimensioni con la stereofotogrammetria radiografica dai primi anni Settanta. La visione artificiale riprese il vecchio problema: Ullman (1979) e Longuet-Higgins (1981) ricostruirono la struttura da più viste, quest’ultimo citando la letteratura fotogrammetrica.

1985–1997: una scala per la scienza forense, norme per i file

La scala che la comunità forense riconosce come proprio riferimento fu progettata per le impronte di morsi. William Hyzer e Thomas Krauss pubblicarono l’ABFO No. 2 nel 1988 per l’American Board of Forensic Odontology. È a forma di L, con graduazioni millimetriche su entrambi i bracci, così che una griglia possa essere proiettata sul piano in cui giace il righello; tre cerchi distanti 80 mm mostrano se la camera è ortogonale a esso, poiché una camera inclinata li disegna come ellissi. La sua specifica fissa le graduazioni a ±0,1 mm, o ±1% ai segni dei centimetri, e i bracci ortogonali con una tolleranza di due minuti d’arco. È accurata nel proprio piano, e non dice nulla di ciò che sta sopra o sotto di esso.

In biologia, i metodi dei punti di repere dei primi anni Novanta confrontavano le forme dopo aver scalato ogni esemplare alla stessa dimensione, così la questione della profondità fu messa da parte anziché risolta. Per l’arte rupestre, la IFRAO Standard Scale (proposta nel 1991, introdotta nel 1994) combinava una scala di lunghezza con campioni di colore e di grigio, da tenere paralleli al motivo e alla stessa distanza dall’obiettivo; oltre 4,5 m non si poteva usare con precisione. L’Archaeological Site Manual (1994) del Museum of London chiedeva un’asta metrica in ogni immagine, parallela al bordo dell’inquadratura, e nient’altro — né freccia del nord né numeri — così che l’immagine potesse essere riutilizzata.

Nel 1992 la specifica TIFF 6.0 definì i campi di risoluzione che i file immagine portano ancora, e disse chiaramente che un’immagine non deve necessariamente essere mostrata o stampata alla dimensione che implicano: erano impostazioni di importazione e di visualizzazione, non misure dell’oggetto. Nel 1993 il manuale di fotogrammetria dello US Army Corps of Engineers enunciò il problema per le fotografie aeree in una riga — “photographic scale can be defined only at a point” — e diede lo spostamento dovuto al rilievo, lo spostamento verso l’esterno di un punto sopraelevato rispetto al centro di una fotografia verticale, come d = r × h ÷ H. Lo stesso anno fu pubblicato DICOM 3.0, la norma per le immagini mediche, e comparve la Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement (la GUM), ristampata con correzioni nel 1995.

1998–2007: visione artificiale, medicina e i gruppi di lavoro forensi

L’archeologia fu uno dei primi banchi di prova della visione artificiale. Tra il 1998 e il 2003 circa il gruppo di visione di Lovanio trasformò video non calibrati di Sagalassos in modelli 3D metrici del paesaggio e delle rovine, con una lunghezza nota a dare la scala. In ambito forense, Criminisi e colleghi misurarono l’altezza delle persone da viste singole, lavorando con il UK Forensic Science Service. Nel 2002 fu realizzato con uno scanner il primo modello 3D sottoposto a revisione paritaria di un manufatto in pietra, ed Erik Gantt confrontò in una tesi di laurea magistrale le misure con calibro, fotografia e scanner di strumenti di pietra di Folsom: le medie di lunghezza e larghezza differivano fino al 7,9%, in media del 3,5%.

La radiografia ne contò il costo. Nel 2002 Conn, Clarke e Hallett mostrarono che l’ingrandimento delle radiografie dell’anca varia nonostante la tecnica standard, così che le sagome per la sostituzione articolare ingannano se non viene misurato; una moneta di dimensione nota migliorava il risultato. Nel 2006 una modifica di DICOM (CP-586) separò la spaziatura dei pixel sul rivelatore, da non alterare mai, da una spaziatura calibrata sul paziente, e fece dire al file come era stata eseguita la calibrazione. La ragione era la sicurezza: i fornitori “correggevano” le immagini in silenzio, e i visualizzatori misuravano da campi diversi. Il testo afferma che una spaziatura calibrata vale in prossimità del raggio centrale e alla profondità della calibrazione. Nel 2007 David Clunie trovò misure della stessa mammografia che differivano del 3–5% tra i fornitori, e mostrò quanto cambi la dimensione apparente di una struttura con la sua profondità nella mammella.

Negli Stati Uniti, gli esaminatori forensi formarono gruppi di lavoro scientifici per scrivere indicazioni condivise. Il gruppo per le tracce di calzature e pneumatici, SWGTREAD, si riunì per la prima volta nel 2004. La sua guida del marzo 2006 per fotografare le impronte sulla scena del crimine pone una scala rigida in ogni fotografia, accanto all’impronta e al piano del suo fondo, con il piano della pellicola parallelo a esso e la messa a fuoco sul fondo dell’impronta, non sulla scala. Nei musei, le norme di digitalizzazione del 2006 del Canadian Museum of Civilization ponevano la scala ai piedi del manufatto e chiedevano che fosse rimovibile.

2008–2016: norme, structure from motion e quanto valgono le scale

Nel 2008 la GUM fu riemessa come JCGM 100:2008. Due delle sue regole contano qui. Un risultato viene corretto per ogni effetto sistematico riconosciuto, anziché allargarne l’incertezza per coprirlo. Quando di una grandezza si sa solo che si colloca tra due limiti, la sua stima migliore è il punto medio, con una varianza pari all’ampiezza dell’intervallo al quadrato divisa per dodici.

Le linee guida FADGI delle agenzie federali statunitensi, emesse per la prima volta nel 2009 e riviste nel 2010, includevano una categoria per oggetti e manufatti, specificata solo in numero di pixel. Ponevano già i target di riferimento allo stesso livello della superficie ripresa, con la pagina di un libro spesso come esempio. Le specifiche di English Heritage per il rilievo metrico (2009) notavano che il raddrizzamento corregge l’inclinazione ma non il rilievo, e che la scala deve giacere nel piano principale del soggetto. Le linee guida olandesi Metamorfoze del 2012 richiedevano che la dimensione dell’originale si potesse calcolare da un master di conservazione, con la risoluzione dichiarata nel file entro il 2% di quella reale.

Nel 2009 un rapporto del US National Research Council criticò le basi scientifiche di gran parte della pratica forense. Uno studio del US National Institute of Standards and Technology, pubblicato nel 2013 e presentato come coerente con quel rapporto, esaminò scale ABFO No. 2 di quattro produttori. Tutte le scale di lunghezza rispettavano la specifica di ±1%. I cerchi erano spesso di dimensione sbagliata, e più della metà dei righelli non era ortogonale entro i due minuti d’arco ammessi; la loro ortogonalità inoltre derivava nel corso di quattro anni. Gli autori consigliarono di controllare le scale con righelli certificati. Nel 2014 NIST e il Department of Justice istituirono OSAC, l’Organization of Scientific Area Committees, per portare i gruppi di lavoro separati in un sistema di norme di consenso.

La structure from motion arrivò all’archeologia come software di uso quotidiano. PhotoScan di Agisoft apparve nel 2010 e aggiunse target codificati e barre di scala nel 2012–13; nel 2013 la ricostruzione densa da più viste poteva, nelle parole di Verhoeven, “almost be considered a standard tool” in archeologia. I suoi modelli non hanno una scala propria: una lunghezza nota, o barre di scala calibrate — almeno tre, consigliava Cultural Heritage Imaging nel 2015 — gliene danno una. La fotogrammetria fu usata per la prima volta per un modello 3D di un manufatto in pietra nel 2008, e divenne comune dal 2016.

Lo stesso errore veniva misurato altrove. Nella morfometria geometrica, Andrea Cardini trovò nel 2014 che le dimensioni ricavate da fotografie laterali di crani di marmotta risultavano circa l’1,7% troppo grandi, molto probabilmente perché la scala giaceva dietro il piano dei punti di repere. Nella chirurgia dell’anca, Sinclair e colleghi trovarono che sfere di calibrazione mal collocate davano un errore medio del 6,8%, fino al 26%, su 112 radiografie; un anno dopo Boese e colleghi trovarono che spostare un marcatore di 100–175 mm lateralmente cambiava il suo ingrandimento dell’1–2%. Brecko e colleghi descrissero nel 2014 un focus stacking a basso costo per gli esemplari tipo, in cui l’allineamento dei fotogrammi ne corregge anche la parallasse, così che il risultato è un composito e non una vista da un solo punto. In archeologia, lo US Veterans Curation Program portò la scala alla superficie del manufatto più vicina all’obiettivo, e la allineò a filo a sinistra — una convenzione ripresa, dice il suo autore, dalla fotografia forense. Il servizio IIIF per le dimensioni fisiche, pubblicato nel 2014 e rivisto nel 2015, permise a un’immagine sul web di portare un fattore di scala per vista, e avvertì che tali dati spesso mancano o non sono affidabili. Nel 2016 le barre di scala create digitalmente, incollate dopo la fotografia, furono descritte come pratica regolare; l’edizione 2016 di FADGI chiedeva che camera, obiettivo e originale giacessero su piani paralleli, e abbandonò la categoria per gli oggetti.

2017–2023: dalle indicazioni alle norme, e una misura

ISO 19264-1, dapprima specifica tecnica nel 2017 e norma nel 2021, analizza la qualità dell’immagine di un sistema di digitalizzazione a partire da una sola immagine di un target di prova, per originali piani. Le indicazioni di Historic England sulla fotogrammetria (2017) notavano che per i piccoli oggetti i calibri sono un riferimento migliore di una barra di scala.

Nel 2018 le linee guida dell’American Board of Forensic Odontology per le impronte di morsi pongono la scala nello stesso piano del segno e accanto a esso, con il sensore parallelo, e notano che “image management software cannot correct for deficiencies” in questo. Su una superficie curva si scattano più immagini, ciascuna con la scala nel piano della sua parte. Il manuale del Rijksmuseum per fotografare gli oggetti tridimensionali, dello stesso anno, fissa un fondo neutro a L* 80 e il punto più bianco a L* 97, ma non dice nulla sulle scale.

SWGDE, il gruppo di lavoro per le prove digitali, inserì la regola nelle sue linee guida generali di fotografia nel 2019: la scala sullo stesso piano dell’elemento, altrimenti l’elemento appare più grande o più piccolo di quanto sia, e la camera perpendicolare a esso. Nel 2021 la guida di SWGTREAD divenne una norma di consenso: la ANSI/ASB Best Practice Recommendation 050, redatta attraverso OSAC e pubblicata dall’AAFS Standards Board, pone una scala a L sullo stesso piano del fondo dell’impronta, il piano focale della camera parallelo a esso, verificato con un goniometro.

Nel 2022 Dominik Göldner misurò che cosa fa la posizione di una barra di scala, per una distanza su una replica di cranio: con la barra 10 cm più vicina all’obiettivo la misura risultò il 24% troppo piccola, a 5 cm più vicina il 13% troppo piccola, nel piano il 2% troppo piccola, a 5 cm più lontana l’8% troppo grande e a 10 cm più lontana il 19% troppo grande. Concluse che le fotografie non dovrebbero essere usate per misurare se non specificamente calibrate. Lo stesso anno OSAC formulò un bisogno di ricerca sull’imaging tridimensionale delle impronte di calzature e pneumatici. Descrisse la pratica corretta — la scala alla profondità del fondo dell’impronta — e ammise che le prove spesso la rendono impossibile. In un caso statunitense del 2022, Maryland v. Matthews, la corte stabilì che un tasso di errore ignoto incideva sul peso della fotogrammetria a proiezione inversa e non sulla sua ammissibilità. Nel 2023 Schiks e colleghi descrissero un riferimento di dimensione proiettato sulla prova con un laser, senza che nulla venisse collocato; non si occupa dell’altezza. La terza edizione di FADGI, lo stesso anno, misura la scala di riproduzione rispetto alla risoluzione scritta nel file, con tolleranze da ±3% a ±1%, e non ha ancora alcun capitolo per gli oggetti tridimensionali.

2024–2026: a che punto siamo

La linea guida SWGDE per la macrofotografia (2024) ripete la regola, e aggiunge che se non si può includere alcuna scala, si scatta un’immagine di una scala alla stessa distanza di messa a fuoco; su una superficie curva, la messa a fuoco si regola a metà strada tra il dettaglio più vicino e quello più lontano. Metamorfoze 2.0 è apparsa nel 2025. In un dataset di carabidi pubblicato nel 2026, le barre di scala erano montate all’altezza propria degli esemplari sui loro spilli, e le misure dalle immagini concordavano con quelle al calibro entro circa 0,15 mm. Il Portable Antiquities Scheme, che registra i reperti archeologici, chiede che le scale “lie at the same level as the object’s centre” — la regola di Cookson per i vasi, settant’anni dopo — ma preferisce una barra di scala digitale incollata sull’immagine a posteriori, che non mostra alcun piano proprio; avverte che le stampanti riducono le barre di scala stampate di circa il 10%, e definisce lo scorcio un problema che non si può superare. Image Scale Metadata (ISM), una bozza del settembre 2026, scrive nel file la scala di un’immagine con il modo in cui è stata misurata e quanto è certa; il piano in cui vale è descritto a parole.

Che cosa mostrano le date nei vari campi

Lo stesso problema è arrivato a grappoli. Tra gli anni Cinquanta e Novanta dell’Ottocento la fotografia è diventata uno strumento di misura in cinque campi nell’arco di circa quarant’anni — cartografia, architettura, antropologia, astronomia e lavoro di polizia — e in ciascuno la scala era legata a un piano o a una lastra. I raggi X hanno portato il problema nella medicina entro due anni dalla loro scoperta, e gli strumenti stereoscopici Zeiss hanno servito allo stesso modo fotogrammetria, astronomia e radiologia. La prima guerra mondiale ha spinto nello stesso tempo la cartografia aerea, la localizzazione radiografica e l’archeologia aerea. L’informatica degli anni Cinquanta–Settanta ha portato la fotogrammetria analitica, poi la stereofotogrammetria a breve distanza e medica. L’immagine digitale ha portato le norme sui file nel 1985–1995, e le fotocamere economiche con il software di visione artificiale hanno portato la structure from motion nell’archeologia intorno al 2010. Tra il 2013 e il 2015 l’errore di piano è stato misurato o regolamentato in ambito forense, nella morfometria, nella radiografia e nell’archeologia; nessuna delle fonti lette cita lo studio di un altro campo.

I metodi hanno viaggiato — a volte documentabilmente. La fotogrammetria è passata all’archeologia con la camera di Meydenbauer a Persepoli (1874) e poi attraverso CIPA. Palloni e aerei militari sono passati all’archeologia nel 1899, nel 1906 e dopo la prima guerra mondiale, spesso con gli stessi uomini e le stesse camere. Pulfrich paragonò il suo strumento per i raggi X al suo restitutore per le carte (1918). La visione artificiale ha riscoperto la fotogrammetria, e lo dice; è poi passata all’archeologia a Sagalassos e nel software di structure from motion del 2010. La fotografia forense delle prove è passata all’archeologia nello US Veterans Curation Program (2014). ISM indica DICOM come proprio modello, anche se è arrivato in modo indipendente alla stessa distinzione tra griglie.

Gli inneschi ricorrono. Un nuovo modo di produrre immagini — la fotografia, i raggi X, TC e risonanza magnetica, le fotocamere digitali. La guerra — il 1870 pose fine alle ricerche di Laussedat, la prima guerra mondiale fece la cartografia aerea, i missili spinsero la compensazione a fasci. L’informatica. Diritto e sicurezza — il parlamento prussiano discusse l’accuratezza della fotogrammetria prima del 1885, la legge sulla sorveglianza nel 1967, il rapporto del National Research Council del 2009, il “safety hazard” di DICOM del 2006. La dottrina del patrimonio e la digitalizzazione — la Carta di Venezia, FADGI, IIIF.

Molto è parallelo senza discendenza. La regola secondo cui una scala appartiene al piano che si misura è stata scritta in modo indipendente da Huxley (1869), Bertillon (1890), Martin (1928), Wheeler e Cookson (1954), Carbonnell (1968), l’ABFO (1988 e 2018), SWGTREAD (2006), English Heritage (2009) e SWGDE e l’ASB (2019, 2021). Nessuna fonte trovata ha un campo che ne citi un altro per essa, salvo il debito del Veterans Curation Program verso la scienza forense. L’allungamento della distanza (Gocht, Köhler, Martin, la distanza fissa di Petrie) e l’ideale ortografico (l’obiettivo telecentrico di Abbe, l’ortodiagrafo, il Dioptrograph) sono le stesse idee ritrovate, non trasmesse. L’asta di Bertillon a una profondità media misurata e la correzione di PHOTARCH a metà dell’altezza di un oggetto sono un parallelo, non una discendenza.

Il posto dell’archeologia

L’archeologia ha adottato la misura dalle immagini su due orologi. Per i siti e i monumenti è arrivata presto, entro pochi anni da ogni nuovo metodo e di solito per prestito: la camera di Meydenbauer a Persepoli nel 1874, i palloni militari nel 1899 e nel 1906, la fotografia aerea di guerra negli anni Venti, la stereofotogrammetria subacquea nel 1964, la structure from motion a Sagalassos prima del 2003 e di routine entro il 2013. Per gli oggetti mobili è arrivata tardi. Da Pitt-Rivers e Petrie a Wheeler, i reperti sono stati fotografati come viste singole con una riduzione dichiarata e poi con una scala. L’archeologia mise per iscritto la regola dello stesso piano nel 1954, prima della scienza forense, ma non costruì installazioni fisse come fecero la radiologia (1897–1908) e la cefalometria (1931), non tabulò l’errore residuo come fece Köhler nel 1908, e lo misurò solo in due piccoli studi, nessuno dei quali sottoposto a revisione paritaria. Per più di un secolo il lavoro più vicino al problema di PHOTARCH — un corpo con profondità, ingrandito in un’unica proiezione — è stato fatto in radiologia e in antropologia, non in archeologia.

Che cosa è acquisito

  • Una scala vale in un solo piano. Ogni campo che misura da singole immagini lo dice, dalla regola di Bertillon nel piano del volto e dalla scala di Wheeler nel piano del particolare principale fino alla scala di ANSI/ASB 050 sul fondo dell’impronta, passando per cartografia, radiografia, biologia e norme sul patrimonio.
  • Metti la scala nel piano che si misura, con la camera ortogonale a esso. È la regola dell’archeologia dal 1954 e della scienza forense dal 1988, quella che FADGI applica alla pagina di un libro e il dataset dei carabidi ai suoi esemplari.
  • La scala viaggia con l’immagine. Le tavole disegnate dichiaravano la propria riduzione dal 1770 in poi, i cataloghi nordici accanto a ogni figura; Bertillon la scrisse su ogni stampa, Petrie nell’intestazione di ogni tavola; DICOM registra la spaziatura e come è stata calibrata; FADGI e Metamorfoze usano la risoluzione nel file come scala di un originale piano.
  • Correggi un errore noto e dichiara ciò che resta. La regola della GUM, con il punto medio dell’intervallo e la sua dispersione quando si conoscono solo i limiti — e la pratica della radiologia da Köhler in poi.

Che cosa resta aperto

  • Nessuna norma forense o del patrimonio misura l’errore quando un oggetto ha altezza. La scienza forense lo evita collocando la scala; OSAC ammette che spesso è impossibile, e le norme per l’imaging 3D sono ancora un bisogno di ricerca.
  • Gli oggetti tridimensionali sono fuori dalle norme di imaging del patrimonio. FADGI non ha una categoria per essi dal 2016, e ISO 19264-1 è scritta per originali piani.
  • Pochi studi misurano la dimensione dell’errore. La morfometria ha l’1,7% di Cardini, la radiografia i suoi studi sui marcatori; per gli oggetti archeologici ci sono due piccoli studi, nessuno dei quali sottoposto a revisione paritaria — Gantt (2002) e Göldner (2022).
  • La pratica differisce ancora. Le indicazioni archeologiche di oggi pongono la scala accanto o ai piedi dell’oggetto, sollevata fino alla sua superficie superiore, nel piano del suo particolare principale, all’altezza del suo centro, oppure incollano a posteriori una barra digitale; Historic England preferisce i calibri per i piccoli oggetti.
  • Nessun modo generale di registrare dove una scala vale. DICOM registra come è stata fatta una calibrazione, ISM descrive il piano a parole; nessuno dei due lo dichiara come numero per le fotografie di oggetti.

Dove si colloca PHOTARCH

PHOTARCH prende le regole acquisite e lavora su ciò che è aperto. Pone la scala nel piano del contorno dove può, con un calibro, come fanno Wheeler, la pratica forense e il dataset dei carabidi. Dove la scala vale alla superficie su cui l’oggetto poggia — la tavola, un righello — corregge la misura a metà dell’altezza dell’oggetto e dichiara ciò che resta come margine: la regola della GUM, la pratica di Köhler di dichiarare il resto, e la stessa idea dell’asta di Bertillon e della scala di Cookson al centro dei vasi. Scrive nel file la scala, come è stata ottenuta e quanto è certa, come ISM. Ciò che nessun campo ha pubblicato è una misura dell’errore per oggetti in scala; è prevista una serie di prove con oggetti di dimensione e altezza note per misurarlo. Il procedimento è esposto in Scala.

Riferimenti · nell’ordine della storia