The digitalization project of the didattical collections of the Department of Earth Sciences of the Università degli Studi di Torino deals with the production of 3D models of fossils and rocks from the collections of the Department, to provide students the possibility to observe and describe the Department’s samples remotely while preserving their integrity; I used the photogrammetry technique with terrestrial images, which allows to show on a 3D model the appearence of the sample but does not allow to recreate the internal volumes. In addition, other common methods for producing 3D models, such as tomography, mechanical digitizing, laser scanning, structured light scanning will be discussed, highlighting their respective advantages and disadvantages. The production of a 3D model with the photogrammetry technique starts with photographing the samples from different angles maintaining an overlap between photos; the equipment consists of: a digital camera and a tripod, a photographic box containing the ligths whose intensity can be changed, and a graduated rotating base that allows you to choose how many degrees to turn the samples between photos. To construct the 3D model, a computer with the 3DF Zephyr Free software is needed; the software allows to mask the photographs, and to select the samples excluding the background; while masking, a cloud of points including the information of space and colors is also created. With the cloud of points a mesh and then textured mesh that contains the details of the samples are also produced. The 3D models created are hosted on the account of the Department of Earth Sciences on the Sketchfab website, where the 3D models are organized in several collections containing similiar samples. To understand if the digital collection is useful to students, a questionnaire was submitted to students of the first year of the Bachelor's Degree in Geological Sciences, who attended the Paleontology course during the second semester of the school year 2021-2022. In the questionnaire several questions were asked to compare their use of the digital collection and the physical one in order to highlights the strengths and weaknesses of the digital collection. The results show that the students think that the digital collection is easy to use, that it has helped them to learn about the taxonomic characters of fossils, that the digital collection cannot replace the physical one, that 3D models are better than just photographs, and finally, that they learned more with the physical collection than with the digital one. Furthermore, they think that the digital collection is an excellent supplementary and useful tool for home study, but the experience of observing and handling real fossils is invaluable. A possible further use of the digital collection could be its integration into lessons to help students fix the anatomical concepts explained, since the 3D models are more complete than the photographs and generate greater impact.
Il progetto di digitalizzazione delle collezioni del Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università degli Studi di Torino si occupa della creazione di modelli 3D di fossili e rocce delle collezioni presenti in Dipartimento, per fornire agli studenti la possibilità di studiare i campioni delle collezioni da casa e per preservarne l’integrità, grazie alla tecnica della fotogrammetria con immagini terrestri; con questa tecnica è possibile restituire al modello 3D il colore del campione, ma non è possibile riprodurre i volumi interni. In questa tesi inoltre, verranno discussi gli altri metodi comuni per creare modelli 3D, come le tecniche tomografiche, digitalizzazione meccanica, scansione laser, scansione in luce strutturata, evidenziando i rispettivi vantaggi e svantaggi. Per creare un modello 3D con la fotogrammetria bisogna inizialmente fotografare il campione da diverse angolazioni mantenendo tra una fotografia e la successiva della sovrapposizione tra immagini; per fare ciò sono necessari una macchina fotografica digitale e un cavalletto, una scatola fotografica in cui sono presenti le luci di cui si può modificare l’intensità e una base rotante gradata che permette di scegliere di quanti gradi girare il campione tra una fotografia e la successiva. Inoltre, serve un computer con il software 3DF Zephyr Free per creare il modello 3D; questo programma permette di mascherare le fotografie, ovvero escludere lo sfondo per ogni fotografia del campione; con le maschere si crea una nuvola di punti sparsi, questi punti contengono le informazioni spaziali e le informazioni del colore. Dalla nuvola di punti sparsi verrà creata una mesh e poi una mesh con texture contenente i dettagli del campione. I modelli 3D creati vengono caricati sul profilo del Dipartimento di Scienze della Terra sul sito di Sketchfab, una piattaforma che permette di inserire modelli 3D online, e organizzati in varie collezioni contenenti campioni simili dal punto di vista sistematico. Per capire se la collezione digitale risulta utile agli studenti è stato sottoposto un questionario agli studenti del I anno della laurea triennale in Scienze Geologiche, che hanno seguito il corso di Paleontologia durante il secondo semestre dell’AA 2021-2022. Nel questionario sono state poste varie domande sul confronto tra la collezione digitale e quella presente in Dipartimento e sui pregi e difetti della collezione digitale. I risultati mostrano che gli studenti pensano che la collezione digitale sia di facile utilizzo, che li abbia aiutati ad imparare a conoscere i caratteri tassonomici dei fossili, che la collezione digitale non possa rimpiazzare quella fisica, che i modelli 3D siano meglio delle sole fotografie, e infine, che hanno imparato di più con la collezione fisica rispetto a quella digitale. Inoltre, pensano che la collezione digitale sia un ottimo strumento integrativo e utile per lo studio da casa, ma che l’esperienza di vedere e toccare i fossili con mano non sia sostituibile. Un possibile ulteriore utilizzo della collezione digitale potrebbe essere la sua integrazione nelle lezioni per aiutare gli studenti a fissare i concetti anatomici spiegati, poiché i modelli 3D risultano più completi delle fotografie e suscitano maggiore impatto.
Digitalizzazione delle collezioni didattiche: l'esperienza del Dipartimento di Scienze della Terra
CONTE, OMAR
2021/2022
Abstract
Il progetto di digitalizzazione delle collezioni del Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università degli Studi di Torino si occupa della creazione di modelli 3D di fossili e rocce delle collezioni presenti in Dipartimento, per fornire agli studenti la possibilità di studiare i campioni delle collezioni da casa e per preservarne l’integrità, grazie alla tecnica della fotogrammetria con immagini terrestri; con questa tecnica è possibile restituire al modello 3D il colore del campione, ma non è possibile riprodurre i volumi interni. In questa tesi inoltre, verranno discussi gli altri metodi comuni per creare modelli 3D, come le tecniche tomografiche, digitalizzazione meccanica, scansione laser, scansione in luce strutturata, evidenziando i rispettivi vantaggi e svantaggi. Per creare un modello 3D con la fotogrammetria bisogna inizialmente fotografare il campione da diverse angolazioni mantenendo tra una fotografia e la successiva della sovrapposizione tra immagini; per fare ciò sono necessari una macchina fotografica digitale e un cavalletto, una scatola fotografica in cui sono presenti le luci di cui si può modificare l’intensità e una base rotante gradata che permette di scegliere di quanti gradi girare il campione tra una fotografia e la successiva. Inoltre, serve un computer con il software 3DF Zephyr Free per creare il modello 3D; questo programma permette di mascherare le fotografie, ovvero escludere lo sfondo per ogni fotografia del campione; con le maschere si crea una nuvola di punti sparsi, questi punti contengono le informazioni spaziali e le informazioni del colore. Dalla nuvola di punti sparsi verrà creata una mesh e poi una mesh con texture contenente i dettagli del campione. I modelli 3D creati vengono caricati sul profilo del Dipartimento di Scienze della Terra sul sito di Sketchfab, una piattaforma che permette di inserire modelli 3D online, e organizzati in varie collezioni contenenti campioni simili dal punto di vista sistematico. Per capire se la collezione digitale risulta utile agli studenti è stato sottoposto un questionario agli studenti del I anno della laurea triennale in Scienze Geologiche, che hanno seguito il corso di Paleontologia durante il secondo semestre dell’AA 2021-2022. Nel questionario sono state poste varie domande sul confronto tra la collezione digitale e quella presente in Dipartimento e sui pregi e difetti della collezione digitale. I risultati mostrano che gli studenti pensano che la collezione digitale sia di facile utilizzo, che li abbia aiutati ad imparare a conoscere i caratteri tassonomici dei fossili, che la collezione digitale non possa rimpiazzare quella fisica, che i modelli 3D siano meglio delle sole fotografie, e infine, che hanno imparato di più con la collezione fisica rispetto a quella digitale. Inoltre, pensano che la collezione digitale sia un ottimo strumento integrativo e utile per lo studio da casa, ma che l’esperienza di vedere e toccare i fossili con mano non sia sostituibile. Un possibile ulteriore utilizzo della collezione digitale potrebbe essere la sua integrazione nelle lezioni per aiutare gli studenti a fissare i concetti anatomici spiegati, poiché i modelli 3D risultano più completi delle fotografie e suscitano maggiore impatto.| File | Dimensione | Formato | |
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