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Realtà virtuale e Virtual Cultural Heritage: nuove prospettive a cura di Antonella Guidazzoli


1. Realtà Virtuale e Virtual Cultural Heritage

Le tecniche di Realtà Virtuale possono estendere le nostre capacità percettive rendendo possibili interazioni tra simulazioni numeriche e dati raccolti sperimentalmente. In quest’ottica le applicazioni di Realtà Virtuale sono strettamente collegate a quelle di Visualizzazione Scientifica perché creano modalità originali di navigazione ed interrogazione di mondi visibili, invisibili, ipotetici ed immaginari.
Il concetto stesso di virtualità implica la disponibilità di visualizzazioni tridimensionali e di sistemi interattivi finalizzati alla creazione d’ambienti immersivi generati in tempo reale dal calcolatore1.
L’area denominata “Virtual Cultural Heritage” fa riferimento all’uso di sistemi virtuali per generare, navigare ed esplorare ambienti ricostruiti d’interesse culturale.
È stato quindi un processo naturale quello che ha portato il laboratorio di Visual Information Technology (Vis.I.T.) del CINECA (Centro di Calcolo Interuniversitario) a far confluire i risultati delle prime esperienze di Visualizzazione Scientifica della fine degli anni Ottanta, nella realizzazione delle recenti applicazioni di Realtà Virtuale Immersiva in ambito culturale.

2. Grafica Immersiva per il Virtual Cultural Heritage

L'acquisizione da parte del CINECA del Teatro Virtuale
2 ha definitivamente aperto la strada allo sviluppo di vere e proprie applicazioni di Virtual Cultural Heritage, grazie alle quali l'utente può calarsi in una realtà simulata, con una forte sensazione d’immersione.

Lambiente del Teatro Virtuale CINECA

Un supercalcolatore grafico traduce in tempo reale scene grafiche in immagini3. La proiezione su uno schermo semicilindrico crea un’illusione d’immersione nel mondo simulato. L’immersività è amplificata dall’uso d’occhiali stereografici.
Tutto ciò consente la navigazione all’interno d’ambienti sintetici (Virtual Environments - VE), ma per ottenere ambienti sintetici in cui sia fluida ed agevole l’interazione e la navigazione in tempo reale, occorre predisporre una modellazione ottimizzata per il real time, disegnando al calcolatore la geometria dello scenario che s’intende ricostruire con software ad hoc. In generale i singoli oggetti sono costituiti da insiemi di poligoni, occorre poi definire colori, materiali ed infine disegnare digitalmente le texture, le immagini cioè, che rivestono le geometrie dei modelli al fine ottenere un effetto fotorealistico. I modelli vanno poi prodotti secondo diversi livelli di dettaglio al fine di ottimizzare la visualizzazione in tempo reale. Vengono poi programmati l’interattività, le modalità possibili di navigazione, i tour automatici, i punti di vista particolari nonché la gestione di dispositivi d’
input4.
Oggi è possibile prevedere anche un’interazione con scenari virtuali grazie a dispositivi palmari PDA (Personal Digital Assistant) in modo che l’ambiente ricostruito reagisca ad eventi generati dal visitatore utente e possa fornire informazioni utili all
approfondimento, visualizzate appunto sul dispositivo portatile5.

3. Organizzazione del lavoro multidisciplinare

La missione del laboratorio VIS.I.T. del CINECA, nell’ambito del Virtual Cultural Heritage, prevede la creazione di applicazioni real-time, basate su modelli digitali 3D, autenticate da storici ed archeologi e si pone anche come obiettivo quello di formare, in un ambiente multidisciplinare, dottorandi, architetti, archeologi, storici interessati allo sviluppo di applicazioni di Virtual Cultural Heritage.
Le applicazioni di Virtual Cultural Heritage si basano su di un'organizzazione del lavoro che utilizza diversi profili professionali ed implica feedback continui fra professionalità tecnico informatiche ed umanistiche. Importante poi per un’efficace fruizione dei prodotti anche l’intervento di esperti di comunicazione e di specialisti di interazione uomo macchina.

4. Nuove prospettive

I prossimi obiettivi riguarderanno una sempre maggiore e studiata integrazione delle applicazioni di Virtual Cultural Heritage sviluppate per ambienti di grafica immersiva con le tecnologie del Virtual Set e dei sistemi palmtop. In particolare, il Virtual Set permette di muovere l'ambiente virtuale in completa sincronia con quanto ripreso da una telecamera, integrando presentatori e attori in un mondo che esiste digitalmente solo nella memoria del computer e creando uno spazio di comunicazione ricco di nuove potenzialità. L'utilizzo di terminali portatili può invece efficacemente aumentare le possibilità di interazione in ambienti virtuali, delegando al sistema remoto la gestione delle principali tecniche di navigazione, manipolazione e controllo del sistema. Questo permette da un lato di preservare il senso di presenza dell'utente nell'ambiente virtuale, dall'altro di fornirgli uno strumento per la visualizzazione e l'inserimento di dati bidimensionali durante l'esperienza virtuale.

Per migliorare la fruizione di questi musei archeologici ed anche di ambienti virtuali ricostruiti da parte di utenti con profili diversi (studenti, turisti culturali, etc.) occorre aumentare l’accessibilità e la comprensione dei contenuti delle collezioni offrendo nuovi paradigmi di accesso e fruizione al pubblico. Le applicazioni di Realtà Virtuale e l’interazione tramite computer palmari consentiranno di arricchire l’esperienza della fruizione museale, nonché di facilitare l’analisi, il restauro, il rinnovo dei manufatti. In questo senso la collaborazione CINECA - DEIS (Dipartimento Elettronica Informatica e Sistemistica dell’Università di Bologna col coordinamento del prof. Bruno Riccò) si propone di verificare ed utilizzare le potenzialità dei dispositivi portatili attualmente disponibili sul mercato nell’uso come terminali per l'interazione remota di utenti. Tali dispositivi consentiranno di mettere in evidenza gli aspetti dinamici richiedendo simulazioni del territorio e della città (comportamento di folla, traffico), analisi statistiche, interrogazioni di database anche di tipo geografico creando nuovi ambienti collaborativi distribuiti di analisi dei dati e per la valutazione di impatto ambientale,

Interazioni e applicazioni di VR e PDA


Il progetto di collaborazione tra RAI (Studio TV 1, Milano) e CINECA, denominato RVM4VSET (Research Advanced Models for Virtual Set Usage) prevede la realizzazione di esempi di produzione televisa utilizzabili a fini didattici e divulgativi grazie alla messa a punto e fruizione di modelli virtuali, realizzati a fini scientifici e di ricerca presso il Laboratorio VIS.I.T. all'interno del Virtual Set della sede RAI di Milano.

Modello digitale dell’atrio della Casa del Centenario visualizzato all’interno del Virtual SET Set RAI di Milano


Il progetto di collaborazione tra RAI (Studio TV 1, Milano) e CINECA, denominato RVM4VSET (Research Advanced Models for Virtual Set Usage) prevede la realizzazione di esempi di produzione televisa utilizzabili a fini didattici e divulgativi grazie alla messa a punto e fruizione di modelli virtuali, realizzati a fini scientifici e di ricerca presso il Laboratorio VIS.I.T. all'interno del Virtual Set della sede RAI di Milano.



NOTE

1. LANIER J. 1988, Interview in Whole Earth Review.
2. http://www.cineca.it/HPSystems/Vis.I.T/VirtualTheatre/index.html
3. Il Teatro Virtuale del CINECA è costituito da un grande schermo cilindrico, videoproiettori BARCOGRAPHICS 1209s, 14 poltroncine per gli spettatori e un tavolo della regia. Sul tavolo di regia sono disposti: tre monitor che replicano limmagine proiettata sullo schermo dai tre proiettori; una consolle del supercalcolatore grafico Silicon Graphics Onyx2; corredata di tastiera e mouse per controllare le applicazioni lanciate sullo schermo; un touch panel per la gestione dei proiettori, delle luci e del sistema audio. Il supercalcolatore Onyx 2, disponibile presso il CINECA, è configurato con 8 processori MIPS R10000, 4 GigaBytes di memoria centrale, 260 GBytes di spazio disco (di cui 180 Gbytes collegati tramite fibra ottica e i restanti 80 Gbytes tramite interfaccia UltraSCSI), tre pipeline grafiche di cui una con 4 raster manager, 64 MB di memoria texture e 8 uscite video e due con 2 raster manager, 64 MB di memoria texture e 2 uscite video, una scheda DIVO per l'acquisizione di segnali video, una scheda ATM a 4 porte per il networking, una scheda Ethernet a 4 porte per il networking. La capacità grafica teorica per pipe della configurazione è di: 640 milioni di pixels al secondo (texture, anti-aliasing) 11 milioni di triangoli al secondo.
4. Per quanto riguarda lambiente di sviluppo software viene utilizzato il software di modellazione Multigen (Paradigm) insieme alle librerie grafiche OpenGL Performer ed al software Vega (Paradigm) in ambiente IRIX che rappresentano strumenti privilegiati per il rendering 3D ad alte prestazioni in quanto consentono di semplificare lo sviluppo di applicazioni grafiche real-time, multiprocessed e interattive.
Caratteristiche principali dellapplicazione risultante dovranno necessariamente essere:
-
la possibilità di muoversi liberamente nello spazio secondo metafore di navigazione opportunamente studiate per loccasione,
-
la possibilità di interagire con altri utenti da visualizzare allinterno dellambiente virtuale.
5. HILL II L.C., CRUZ-NEIRA C., 2000, Palmtop Interaction Methods for Immersive Projection Technology Systems, in Fourth International Immersive Projection Technology Workshop (IPT 2000), hosted by Virtual Reality Applications Center, Iowa State University, Ames, Iowa. June 19-20.