3_ponencias 4_5_6 - virtual archaeology international network
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3_ponencias 4_5_6 - virtual archaeology international network
135 MESA PONENTES_4 / TABLE OF LECTURES_4 EUROVIRTUAL EUROVIRTUAL TEMPIO DI DIANA IN A REALITY FILTERED SCENE OF THE GARDENS DFKI – TU Kaiserslautern – Augmented Vision Lab and Fraunhofer IGD, Department Virtual and Augmented Reality, Germany I Congreso Internacional de Arqueología e Informática Gráfica, Patrimonio e Innovación Sevilla 17-20 de Junio de 2009 136 SEAV. Sociedad Española de Arqueología Virtual 137 MultiMulti-Sensory Virtual Environments for Investigating the Past Alan Chalmers and Eva Zányi The Digital Laboratory, WMG, University of Warwick, UK Resumen Los seres humanos dependemos de los cinco sentidos: vista, oído, olfato, gusto y tacto para percibir el medio ambiente. Estos sentidos y la interacción que se produce entre ellos es lo que desempeña un papel clave en la comprensión del mundo que nos rodea. La Arqueología virtual cada vez se utiliza más para investigar el pasado. Por ello si no tomamos en consideración todos los sentidos a la hora de realizar reconstrucciones virtuales corremos el peligro real de tergiversar los entornos antiguos y la forma en la que estos entornos pudieron haber sido percibidos por nuestros antepasados. Este artículo describe la Virtualidad Real: entornos virtuales multi-sensoriales de gran fidelidad, y muestra cómo este enfoque puede proporcionar a los historiadores un medio más válido para estudiar el pasado. Clave: Palabras Clave ARQUEOLOGÍA VIRTUAL, VIRTUALIDAD REAL, ALTA FIDELIDAD, MULTI-SENSORIAL. Abstract A human depends on all five senses: visuals, audio, smell, taste and touch to perceive an environment. It is not only the individual senses, but also their interaction that plays a key role in enabling us to understand the world around us. Virtual archaeology is being increasingly used to investigate the past. Failure to consider all senses in these reconstructions runs the very real danger of misrepresenting ancient environments and how they may have been perceived by our ancestors. This paper describes Real Virtuality: true high-fidelity multisensory virtual environments, and shows how such an approach may give historians a more valid means of considering the past. words: Key words VIRTUAL ARCHAEOLOGY, REAL VIRTUALITY, HIGH-FIDELITY, MULTI-SENSORY 1. Introduction Over the years there have been many computer reconstructions of cultural heritage sites. The vast majority of these have been based on artistic interpretation rather than physical accuracy (MARTINEZ 2001, MILLER and RICHARDS 1994). Those which have accurately modelled, or even laser scanned, the site, have then failed to illuminate the site authentically using the light which would have been available when the site was in use (BRIDAULT et al. 2006, GONÇALVES A et al. 2008). A fundamental important fact to remember when attempting to recreate real environments on a computer is that humans perceive with all five senses: visuals, audio, smell, touch and even taste. In this perception, crossmodal effects, ie. the interaction of the senses, can be significant, even to the extent that some sensory information may be ignored (MACK and ROCK 1998). This must be considered when using virtual environments to investigate the past. Failure to do so runs the very real danger of misrepresenting the environment and thus how it may have been perceived by our ancestors. 2. Real Virtuality Real Virtuality is defined as a true high-fidelity multi-sensory virtual environment that evokes the same perceptual response from a viewer as if he/she was actually present, or “there”, in the real scene being depicted (CHALMERS et al. 2009). Also known as there-reality (CHALMERS et al. 2007), this is a step change from Virtual Reality. By stimulating all five senses concurrently in a natural manner, Real Virtuality exploits human perception including crossmodalities to selectively deliver the right mix of all the senses in real time. Visuals: Real world lighting is rich in colour and luminance. The human visual system (HVS) can see detail in regions of light which differ by as much as 1:104 at any given eye adaptation level. Recently developed high dynamic range (HDR) displays are necessary to represent such lighting as these are 10 times darker and 30 times brighter than traditional computer displays. Figure 1 shows a Byzantine icon lit by candle light displayed on a typical high definition LCD display, and the same image displayed on a modern HDR display. As can be seen, an LCD display cannot show true black, and thus the visual quality of the image is impeded by the “glow” of the LCD. This does not occur on an HDR display (ZÁNYI et al. 2007a). It is also necessary to take into account how the human eye may have adapted to prevailing light conditions (CHALMERS et al. 2006). Audio: Sound in the real world is directional and is heard outside the head (unlike the audio delivered by current mobile devices which is perceived “inside the head”). The individual nature of a human’s head, shoulders, and folds of the outer ear, the pinna, directly affect how we perceive sound (HOWARD and ANGUS 2006) and thus must be considered when accurately modelling any virtual audio reconstruction. I Congreso Internacional de Arqueología e Informática Gráfica, Patrimonio e Innovación Sevilla 17-20 de Junio de 2009 138 no paint or precious materials. The interiors were very different, presenting a highly multi-sensory experience. The architecture was deliberately designed to use light and shadow to symbolically represent different sacral hierarchies and direct the attention of the viewer (PEERS 2004). The dramatic visual effects were enhanced by the rich nature of the chanting used for services, the strong smell of incense and the significant temperature change from the heat outside to the cool interior of the church. Figure 1. Visuals on a (top) LCD display, and (bottom) HDR display. Smell: Smell is a primal chemical sense for humans. The sense of smell can affect mood, memory, emotion and even mate choice. Despite this importance, smell is seldom included in virtual archaeology. The Jorvik Viking Museum in York, UK, has been using smell to enhance their real exhibits for many years. The presence of smell at this museum has also been shown to help visitors remember information (AGGLETON and WASKETT 1999). Taste: Research on the perception of taste started as long ago as the late 1500s. Although, like smell, taste is a primal chemical human sense, very little work has been done to include taste in virtual environments. In 2003, Iwata et al. presented their food simulator which mimicked the sound and feel of chewing, while at the same time delivering limited chemical simulation via a micro injector (IWATA et al. 2003). Touch: Some form of haptic interaction is a key component on many virtual reality systems. However, the limited feedback capabilities of virtual haptics are a long way from matching the human tactile sensory system (SADDIK 2007). 3. Case Studies 3.1 Byzantine church of Panagia Angeloktisti Built during the early Byzantine period, the church of Panagia Angeloktisti at Kiti, close to Larnaca on the island of Cyprus, still contains a well preserved apse mosaic from the 6th century. The mosaic comprises the Virgin Mary holding the Child with the Archangel Gabriel on the right and the Archangel Michael on the left (FOULIAS 2004), Figure 2. Byzantine churches were deliberately unimposing from the outside with little decoration, SEAV. Sociedad Española de Arqueología Virtual Figure 2. Capturing the apse mosaic (ZÁNYI et al. 2007b) 3.2 Egyptian temple of Kalabsha Build in 30BC, the temple of Kalabsha was dedicated to the Nubian fertility and solar deity god Mandulis. The walls are covered with text and inscriptions depicting Egyptian deities such as Isis and Osiris. With the building of the Aswan dam in 1963, it was necessary to dismantle the temple to save from being submerged under the waters of Lake Nasser. In 1970, the temple was rebuilt at a new location above the dam level, and due to limitations of the chosen site, at a different orientation (WRIGHT 1972). The multi-sensory perception of Kalabsha in the past would have been dominated by the heat of the Egyptian sun, Figure 3, contrasting with the cool interior of the inner sanctuary, and included the quiet prevalent in the interior and the smell produced by the sesame oil lamps. A key feature of any authentic reconstruction of this site, and others in Egypt, is the need to include the ever-present Egyptian dust (KAHNERT 2003), Figure 4. 139 Figure 3. Daylight at the Temple of Kalabsha at 9am on 21 January (a) photograph 2003 (b) daylight simulation 30BC (SUNDSTEDT et al. 2004) Figure 5. Reconstruction of the Cap Blanc horse frieze lit by (top) simulated by 55W halogen light as the site is seen today (bottom) simulated animal tallow candle as the site may have been seen some 15,000 years ago. Figure 4. The impact of dust in the perception of the inner sanctuary of Kalabsha. Image courtesy of Diego Gutierrez,University of Zaragoza 3.3 Prehistoric cave art at Cap Blanc Overlooking the Beaune valley in the Dordogne, France, the site of Cap Blanc contains dramatic Upper Palaeolithic haut relief carvings. Carved some 15,000 years ago, the frieze comprises horses, bison and deer. Today the site is enclosed in a museum and the frieze is lit by modern halogen lamps. As Figure 5 shows, the perception of the site is now very different from how it may have appeared 15,000 years ago when it would have been lit by animal tallow lamps (ROBSON BROWN et al. 1999). Modern light is static and thus very different from the flickering lamps of the past. It is intriguing to speculate whether the dynamic nature of flame, coupled with the careful use of threedimensional structure of the carving, and perhaps some early music and the cool of the overhang at Cap Blanc or the constant 12oC of other painted cave art sites in the region, may have been used to create animations 15,000 years ago [CHALMERS et al. 2000]. 4. Conclusions As with all historic reconstructions, great care needs to be taken to ensure that all available evidence is included in the virtual model. As humans perceive real environments with all five senses, such virtual reconstructions need to consider the authentic representation of each of these senses. Accurate delivery of these individual senses will allow the human observer’s natural perception system to account for any crossmodal effects. We will, of course, never know exactly how our ancestors may have perceived any site. By ensuring we deliver a true highfidelity multi-sensory reconstruction of it, we have at least a higher probability on obtaining a more accurate understanding of the past. Acknowledgements We would like to thank the organisers of Archaeologica 2.0 for inviting this keynote paper. The term, Real Virtuality, to indicate true highfidelity multi-sensory virtual environments was coined by Alan Chalmers, David Howard and Christopher Moir. The pictures of the icon in figure 1 are reproduced with kind permission of the Archbishop Makarios III Foundation, Cyprus. I Congreso Internacional de Arqueología e Informática Gráfica, Patrimonio e Innovación Sevilla 17-20 de Junio de 2009 140 References AGGLETON, J., AND WASKETT, L. 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Sociedad Española de Arqueología Virtual 141 InIn-Situ Visualization for Cultural Heritage Sites using Novel Augmented Reality Technologies Didier Stricker1, Alain Pagani1, Michael Zoellner2 DFKI – TU Kaiserslautern – Augmented Vision Lab, Germany Fraunhofer IGD, Department Virtual and Augmented Reality, Germany 1 2 Abstract Mobile Augmented Reality is an ideal technology for presenting information in an attractive, comprehensive and personalized way to visitors of cultural heritage sites. One of the pioneer projects in this area was certainly the European project ArcheoGuide (IST-199911306) which developed and evaluated Augmented Reality (AR) at a very early stage. Many progresses have been done since then, and novel devices and algorithms offer novel possibilities and functionalities. In this paper we present current research work and discuss different approaches of Mobile AR for cultural heritage. Since this area is very large we focus on the visual aspects of such technologies, namely tracking and computer vision, as well as visualization. words: Key words MOBILE AUGMENTED REALITY, TRACKING, IN-SITU VISUALIZATION 1. Introduction Mobile Augmented Reality for cultural applications represents a very challenging area. Highly complex and highly advanced systems and technologies need to work in a balanced way in order to produce the apparently simple and intuitive overlay of virtual information onto images of the reality. In such applications many technological areas - mobile computing, energy management, localization and tracking, human-computer interaction, and visualization – converge together. In that sense, a mobile augmented reality system can be compared to complex mobile robotic systems. The paper delivers insight into the current state of the art technology, which has been developed and evaluated in practical European projects, namely ArcheoGuide (IST-1999-11306), Matris (IST- 002013), and iTACITUS (IST 2.5.10 – 034520). The paper presents two major contributions in localization and visualization areas, respectively novel optical tracking algorithms and the concept of reality filtering for adapted visualization (Zoellner, 2008). The paper is structured as follows: in section 2 we present the components and architecture of mobile AR-systems. Section 3 describes novel tracking solutions which are robust and cope with jitter. Section 4 is about visualization of available or reconstructed data and artifacts of cultural sites. We finally present real applications (section 5) and conclude in section 6. 2. Deploying mobile AR Site preparation Before deploying a mobile augmented reality system, a preparation step is mandatory. It consists in a site survey to collect the necessary data and plan the hardware installation. In ArcheoGuide, we collect aerial photographs and surveying data and enter them in a geographical information system (GIS), which is also used to construct a digital elevation map. This 3D site representation enables us also to identify major monuments and corresponding viewpoints with unobstructed views. The digital information and virtual 3D models is then attached to geographical points and thus defines suitable tours for the visit. Moreover high-definition photographs of the ruins are captured from the predefined viewpoints along the tour paths. For each viewpoint, we took a set of tiled photographs to simulate user movement around it. These pictures are also calibrated and localized in 3D and build the reference for online localization of the user on the site. System overview A generic and complete architecture and infrastructure for augmented reality for archeological sites has been proposed within ArcheoGuide. It can be divided into three basic subsystems: the Site Information Server (SIS), the Mobile Units (MU), and the Network Infrastructure (refer to Figure 1). The server is built on a high-end PC with sufficient storage space to implement a GIS and multimedia database. It is used as the central repository of the system for archiving the multimedia information used in the construction of augmented reality tours. The SIS communicates this information to the clients via a Wireless Local Area Network (WLAN). The clients (MUs) are portable devices carried by touring users in the archaeological site. The Mobile Unit (MU) The MU system consists of a mobile computer unit, and a binocular display with a camera attached in front of it. Internally, a Global Positioning System (GPS) and orientation sensor keep I Congreso Internacional de Arqueología e Informática Gráfica, Patrimonio e Innovación Sevilla 17-20 de Junio de 2009 142 track of the visitor’s current location on the site to provide background information as well as the respective overlays. Additionally, an optical tracking system determines the exact position and view direction of the visitor in order to exactly place the virtual augmentations into the visitor’s view (See Figure 2 (a)). 2D tracking with reference images In many cases, visitors look at the ruins at a given point of view. Thus, the virtual objects are only perceived from the same side, i.e. in 2D. The tracking can then be reduced to find in the current image video the right position and orientation of the virtual graphic objects in 2D. For this reason, we propose the use of a set of calibrated images captured from the user’s viewpoint as basic references for the optical tracking. The user’s view, i.e. the current live video image, is compared to all reference images and a correlation score is computed. The best score is retained and the 2D transformation between the current video-image and the reference image is evaluated. This is passed to the rendering system for creating the augmented world. The reliability of the algorithm represents the most important aspect of our choice of the registration technique. A lot of changes may appear between the live and reference images as new objects or visitors may be present in the scene and new lighting conditions, due for example to changing sun direction or clouds, may create new shadows or highlights in the images. We therefore prefer for these kind of applications to orient our choice to algorithms that exploit rather global than local properties of the image. Basically, this corresponds to algorithms working directly on the pixel intensity of the whole image or in the frequency space. We opted for a Fourier-based approach due to its robustness and fast calculation (Stricker 2001). This approach allows the recovery of only rotation, scaling, and translation, effectively limiting its application to pre-defined viewpoints and restricted camera motion. Figure 1. ArcheoGuide system architecture (a) (b) Figure 2. (a) Mobile unit (MU) with augmented reality binocular (b) Augmented reality view 3. Tracking The localization of the user on the site represents a key issue of augmented reality. GPS and compass provides only coarse positioning information, which are sufficient for delivering context-related media to the user. However, such sensors are to slow and not accurate enough to allow proper superposition of virtual views onto images of the surrounding in real-time as presented e.g. in figure 2 (b). Optical systems provide the required data and many approaches have been developed , the main issue being reliability and accuracy (no jitter) and this in spite of the difficult conditions of outdoor environments. SEAV. Sociedad Española de Arqueología Virtual 3D Tracking The 3D tracking approach is similar to the one presented above. However, the full 3D position and orientation of the user view is recovered. Here we rely on identification and tracking of local image features and compute back the rotation out of the motion of the points in the sub-sequent video images. As presented in (Zoellner 2008), we learn a representation of each image by using the Randomized Trees framework introduced by Lepetit et al. (Lepetit 2005). Following preprocessing steps are done for each reference image: first, a set of P robust salient points are selected from the image. This is done by rendering thousands of randomly warped versions of the image (by warping, we mean a realistic projective transformation of the image plane), and running a corner detector on every version. The found corners are back-projected in the original view, resulting in clusters of found corners growing with the number of tries. After a given number of tries (typically several thousand), the P clusters accumulating the most votes are kept as robust corners. For each of these robust corners, the 3D coordinates of the point is computed by making use of the camera pose [Rn; tn] and of the known 3D model of the object of interest. At runtime, the Randomized Trees select then the points of the live video image. Once the tracking system has been initialized, we start to follow the position of the object by using feature tracking techniques. Feature tracking describes the process of following 2D points in subsequent images that correspond to the same physical point in the environment explored. By 2D points, we mean salient points that can be found by classical corner detectors. These points are described by small image patches around them, and the set point and patch is called a feature. In order to follow 2D points, correspondences 143 between points from two consecutive frames of the image stream must be built and maintained as long as possible. The longer features are being successfully tracked the more stable is the camera pose estimation. After the KLT features have been successfully tracked in 2D, we end up again with 2D-3D correspondences. It is then possible to compute the camera position with usual minimization techniques as in the initialization step. 4. Visualization The visualization of additional virtual content onto existing objects and scenes represents a sensitive element of the design of the augmented reality application. We present in the following two paragraphs two different approaches which show the actually large spectrum of possibilities offers by state of the art mobile graphics. Seamless Integration: Realistic ARAR-Visualization When 3D virtual reconstructions of buildings already exist, as for example for the site of Olympia, it is of great interest for the visitor to contemplate them directly on the site, and thus get a realistic impression of their size, color and global appearance in the environment. This impression is unique and one realizes only then for example how tall and colorful were the Hera, Philipeon (see figure 1(b) and 3) or Zeus temples at Olympia. (a) The following approach is a solution to adapt the real view of a scene to blend well with black and white drawings in Augmented Reality applications by applying an inverted Sobel filter on the video stream. In contrast to the methods described in (Fischer 2005) we are concentrating on 2D textures instead of 3D models. This avoids the expensive and longsome process of producing high quality 3D models and the realistic integration into the video stream. The result is a reduced aesthetic defined by the original material and an affordable application. Furthermore it needs less computing power and thus saves battery life of the mobile device. This applies not only to cultural heritage sites with only historic material available for visualization but also for example for architectural visualizations of 2D plans. In cultural heritage this visual effect results in a visual time machine via Augmented Reality because the whole scene is rendered like a real time drawing. A drawing that is controlled by the user’s movement and is displaying real buildings and people like a sketch (Figure 8). Due to the reduced black and white style of the environment accentuations are much stronger than on a real colorful background. That enables a more efficient visualization of points of interest and drives a viewer’s attention on them. 5. Applications ArcheoGuide: Olympia, Greece The user positions him/herself at a viewpoint and stares at the place of interest. In essence, the system treats him as an active pointing device, and the MU identifies his/her desire to view the augmentation of this specific monument. It transmits a request to the SIS, which mines the corresponding audio-visual data from its database and transmits it back to the MU. The reconstruction model or animation (see figure 4) is matched to the live video stream from the web camera, transformed accordingly, and rendered. (b) Figure 3: Real and augmented view of the Hera Temple (Olympia, Greece) In order to get the highest quality, we pre-rendered the virtual objects using commercial tools and off-line processing. We create a set of high-quality 2D views (textures) which were then inserted at the right place in the image, using the data of the optical tracking. Adapting the context: Reality Filters In many cases, the appearance of the buildings is only documented with drawings (see figure 5) and any realistic representation is a pure interpretation. In this case we developed another techniques for presenting this information as they are in it real context, again in a seamless way, but this time, we adapt the context (i,e. the background image) to the virtual information. Figure 4: Visualization of virtual athletes on the stadium of Olympia At the same time, the audio narration is synchronized to the visual presentation and are both presented to the user via the binocular and a pair of earphones. The image seen by the user is illustrated in figure 3(b). He/she can interrupt or alter the flow of information by moving away from the viewpoint or turning to another direction. I Congreso Internacional de Arqueología e Informática Gráfica, Patrimonio e Innovación Sevilla 17-20 de Junio de 2009 144 iTACITUS: Reggia Venaria Reale Within iTACITUS, one of the field test areas of the Augmented Reality applications is Reggia Venaria Reale, an UNESCO World Heritage site in Italy close to Turin. The former residence of the Royal House is comparable to the French Versailles. The site has been restored over the last years and was opened to the public in fall 2007. While there are only a few 3D reconstructions of some buildings there is a vast archive of historic drawings and paintings. There are frontal drawings of facades of complete streets and the main palace’s buildings. At the horizon we are displaying the drawing of Tempio di Diana (Figure 5) on top of these ruins. Standing at a viewing platform visitors can look around and watch through the display of a Sony UX via video see through (Figure 6). As soon as they are looking at the direction of the temple the video turns black and white and the drawing of the temple is superimposed. The Fountain d’Hercule in front of the viewing platform will be superimposed the same way. Figure 5: Drawing of Tempio di Diana at Reggia Venaria Reale Figure 7: Historian watching Palazzo di Diana on Sony UX UMPC This vast archive is the basis of our visual time machine. With the Reality Filters we are able to create this effect through the display of a Sony UX Ultra Mobile PC. In order to match the source material we are rendering the video stream like a black and white drawing. Thus overlays of frontal drawings of buildings onto the real field of vision are seamlessly integrated. The whole scene looks like a real time ancient drawing. Even visitors, guides and guards are rendered in black and white. The application consists of three spots at the site. The first Tempio di Diana (Figure 5) was located at the end of a long path along a small artificial creek. It was surrounded by water and only accessible by boat. Only ruins of the fundament are left. Reggia Venaria Reale’s Palazzo di Diana’s architecture was modified several times over the years. Each state of the buildings was documented on drawings. We are superimposing these drawings of the modifications of the architects Castellamonte (1674) and Garove (1700-1713) on the facade of the main building. Visitors standing in the large courtyard are seeing the fountain and the current restoration of the palazzo rendered like a drawing. While listening to the audio guide’s story about the palazzo the buildings appearance is switching through the centuries while seamlessly integrated into the environment (Figure 8). Finally, the whole scene looks like a real time ancient drawing (Figure 7). Figure 6: Tempio di Diana in a reality filtered scene of the gardens SEAV. Sociedad Española de Arqueología Virtual Figure 8: Historical drawing of Palazzo di Diana and reality filtered tourist 145 6. Conclusion ancient content in the reality. We showed results of our application in the area of cultural heritage, where the system runs on an Ultra Mobile PC (Sony Vaio UX) with 15 frames/sec. In this paper, we have presented our Augmented Reality concept for cultural heritage sites. Its main features are the possibility to show 2D content in very different manners, either as high realistic or as superimposed on lookalike (modified) reality. The adaptation of the reality is made possible by the use of interchangeable filters that enable a better integration of the In a future version of our system, we will investigate the automatic detection of the right filter for the best integration of the content in the real image. Acknowledgements The work discussed in this article was supported by the European Union IST framework (IST 1999-11306) project ArcheoGuide and is continued in the current project iTACITUS (IST 2.5.10 – 034520). References LEPETIT V., LAGGER P., FUA P.: Randomized trees for real-time keypoint recognition. Conference on Computer Vision and Pattern Recognition 2 (2005), 775–781. VLAHAKIS, Vassilios; IOaNNIDIS, Nikos; KARIGIANNIS, John; TSOTROS, Manolis; GOUNARIS, Michael; STRICKER, Didier; GLEUE, Tim; DAEHNE, Patrick; ALMEIDA, Luis Archeoguide: Challenges and Solutions of a Personalized Augmented Reality Guide for archaeological sites IEEE Computer Graphics and Applications 22 (2002), 5, pp. 52-60 STRICKER, Didier Tracking with Reference Images: A Real-Time and Markerless Tracking Solution for Out-Door Augmented Reality Applications International Symposium on Virtual Reality, Archaeology and Cultural Heritage (VAST), Glyfada, Greece, 2001, pp. 91-96. 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Establecida en el mes de diciembre 2007, la visualización en arqueología (VÍA) tiene como su misión principal el deseo de proporcionar un foro en el cual la gente quien practica la arqueología, y también los que la investigan – tomen las resultas de investigaciones arqueologicas para contribuir a un gravamen crítico de datos de visualización. Esta ponencia presentará una descripción del VÍA, las finalidades y los objetivos de investigación, su metodología, y sus direcciones propuestas en el futuro. Clave: Palabras Clave VISUALIZACIÓN, CONSTRUCCIÓN DEL CONOCIMIENTO, TRANSDISCIPLINA, DIFUSIÓN. Abstract Visualisation in Archaeology (www.viarch.org.uk) is a three-year research project funded by English Heritage. Established in December 2007, Visualisation in Archaeology (VIA) has as its principal mission a commitment to providing a forum in which practitioners and researchers can contribute towards a critical (re)assessment of visualising data resulting from archaeological research. This paper will present an overview of the VIA’s research aims and objectives, its methodology, and its proposed future directions. words: Key words VISUALISATION, KNOWLEDGE FORMATION, CROSS-DISCIPLINE, DISSEMINATION. 1. Background Images are intimately linked to the theory and practice of archaeology. The epistemological nature of their deployment within the profession has typically revolved around their supportive means of effectively picturing, ordering and understanding the explosive mass and complexity of archaeological data. Traditionally, archaeological illustration has provided a two-dimensional form of data recording within the archaeological process. Whether contributing at the primary/secondary level of a project’s archive, or at the visual representation of data at publication, the language of archaeological illustration has persisted in a broadly recognisable form since the nineteenth century. In contrast, representation within science is a topic that has generated a considerable body of literature since the mid-1970s, ranging from Rudwick’s (1976) seminal work on the emergence of a visual language in geology, to an expansive area of study investigating visual representations as ‘scientific’ resources (Lynch & Woolgar, 1990; Baigrie, 1996). Within science, the epistemological nature of scientific illustration has shifted from being taken-for-granted and unproblematic to a fruitful area of study from which numerous critical issues have been identified. How the past is ‘thought’ within the archaeological profession has been widely studied and documented, providing a critical analysis of the development of archaeological theory and the resulting shifts of intellectual engagement between archaeologists and material culture. Whilst fundamental paradigm shifts have been described and acknowledged within archaeology, the practice of visually representing archaeological data continues as a familiar and comfortable enterprise. Recently, researchers have reflected upon the process of image production and the problematic relationship between images and knowledge creation. Visual studies within archaeology have focused on the history of pictorial reconstructions of ancient life (Moser, 1998) challenging familiar assumptions about our understanding of humans in the deep past. Attention has also been turned to other themes concerning imagery in archaeology (Molyneaux, 1997; Smiles & Moser, 2005) marking a burgeoning concern with the relationship between visual representations and our perceptions and expectations of the past. Building on this growing body of work, an understanding of visual representation cannot be considered in isolation from the medium in which images combine with text to both facilitate research and to disseminate knowledge. Traditionally, that medium has been the printed page. Today, the digital revolution presents archaeology with the opportunity of increased integration and interrogation of data by combining description, interpretation and synthesis in a number of multimedia formats. As has recently been identified (Jones et al, 2003), the point has been reached at which ‘publication’ and ‘dissemination’ must be seen as different things. I Congreso Internacional de Arqueología e Informática Gráfica, Patrimonio e Innovación Sevilla 17-20 de Junio de 2009 148 2. Structure and Aims 2.4. Aims 2.1. Structure The VIA project’s mission explicitly seeks to define itself in terms of practice and research in order to clearly identify work currently being carried out within these two distinct arenas and then provide a dedicated forum in which connections can be fostered in order to fruitfully cross the theory/practice divide. The Visualisation in Archaeology project was initiated by its codirectors Garry Gibbons (3’s Company (Consultancy) Limited) and Professor Stephanie Moser (Archaeology, University of Southampton), with the support of a cross-discipline project team comprising Dr Simon James (Archaeology, University of Leicester), Professor Sam Smiles (Art History, University of Plymouth), Professor Steve Woolgar (Sociology and Marketing, Saïd Business School, University of Oxford), Sara Perry (PhD candidate, University of Southampton), Rob Read (Chair, Illustration and Survey Special Interest Group established by Institute of Field Archaeologists / Association of Archaeological Illustrators & Surveyors), and Steve Cheshire (web manager). 2.2. Funding The VIA project has been awarded a three-year grant by the British Government's statutory adviser on the historic environment, English Heritage, for the period December 2007 – November 2010. English Heritage funding is awarded in line with its five-year research strategy 2005-2010 designed to inform policy-making relating directly to an enhanced understanding and management of the historic environment. The operational, research, and knowledge transfer impact of the VIA project will largely be evaluated through its research output principally disseminated through the project website in the form of interim reports, research resources and educational aids. However, a separate VIA funding application is planned for 2010 to facilitate a fully co-ordinated programme of publication and dissemination. 2.3. Support Organisations Support from the archaeology sector’s leading organisations operating within England was, from the outset, recognised as essential in successfully realising many of the VIA project’s objectives. As its funding body, English Heritage has implicitly shaped the project’s aims and objectives, has provided strategiclevel support, and provides policy-focused advice across all levels of project activities. To assist cooperation among the sector’s practitioners, the project’s directors have sought and received direct support from the Institute of Field Archaeologists (IFA), Britain’s principal professional organisation for all archaeologists and other specialists involved in protecting and understanding the historic environment. The Council for British Archaeology (CBA), representing both the professional and non-professional community within British archaeology, has similarly indicated its willingness to participate and contribute to the VIA project. The Association of Archaeological Illustrators & Surveyors (AAI&S), an international professional organisation dedicated to the setting and promotion of standards among its specialist membership, has undertaken to work in areas of common interest with the VIA. Finally, a Special Interest Group (SIG) for illustration and survey was recently established by the IFA and AAI&S in order to improve standards, training and employment for those engaged in visualising practices within archaeology; both the VIA and SIG have committed to cooperate in those areas of applied research where their strategic objectives overlap. SEAV. Sociedad Española de Arqueología Virtual To this end, the VIA project’s aims are: Aims: theory a b c contribute to a historical overview of archaeological imaging; explore relationships between visualisation and knowledge formation; adopt an inter-discipline, international approach to the project. Aims: practice d e f develop a statement of visualising practices, today; showcase current examples of ‘best practice’ in knowledge dissemination; assess the future role of visualising practices in light of developing and emerging technologies. Over a period of three years, this project will significantly contribute to the foundation of a theory and practice of archaeological illustration relating to the visualisation of archaeological data defined, for the purposes of this project, as that diverse range of illustrative media employed by archaeologists in order to disseminate and communicate the results of archaeological investigations (eg. section drawings, artefact illustration, schematic diagrams, photography, traditional and VR reconstructions, etc.). Overall, this project will provide an evolving reference for project managers, academics, illustrators, surveyors, publishers and students active in the archaeological sector. It will also attract those engaged in the areas of Science and Technology Studies, History and Philosophy of Science, Art History, and Sociology of Scientific Knowledge studies. 3. Methodology The VIA’s mission has largely influenced all aspects of the project’s methodology with particular focus paid to the interrelated nature of information-sharing which intends to effectively produce a meaningful, practical dimension to the results of the project’s applied research, and thereby promoting a direct and tangible link between the professional and academic constituencies within archaeology. Such practical objectives will be informed by the project’s research objectives -- designed to delineate practical guidelines and inform professional standards through a broad understanding of the historic development and deployment of archaeological visualisations. To this end, a 149 network of VIA activities have been formulated to fill the boundaries of the project’s research ‘space’, and to promote the VIA’s vision of constructing a critical intellectual framework for visualisation in archaeology. 3.1. Annual Workshops Three themed annual Workshops will provide an intellectual hub to the project. Embedded into each year of the VIA’s three-year tenure, the Workshops serve to focus knowledge from specialist -- but disparate -- fields of research, encourage a fertile environment of cross-discipline debate, and inform future critical engagement with visualising practices. The VIA’s first Workshop was hosted by the Department of Archaeology, University of Southampton, 23-24 October 2008 around the overarching topic of Visualisation and Knowledge Formation. This first Workshop was divided into four sessions whose sub-themes comprised: - Session 1: At its heart, the Report will present the results and analysis of a survey-based audit of illustration practitioners operating in the academic and commercial archaeology sector. Planned for Summer 2009, the survey will take a snapshot of visualising activity on a single, pre-arranged day whose respondents will be drawn from a mailing list of practitioners operating in England specifically compiled to address the Report’s areas of investigation. A managerial-level follow-up interview survey will inform recommendations towards issues of professional development, standards, and values relating to practitioners through a structured questionnaire designed to elicit attitudinal responses relating to the role and position of image producers within archaeology. In addition, the Report will articulate shifts in operating practice across different work environments over the past 5-10 years, whilst also identifying perceived future trends in the medium term. The contemporary and future roles of visualising practices resulting from the survey will be situated and placed into context by a historic overview charting the development, deployment and impact of imaging over the period when archaeology emerged and established itself as a discipline. Where is visualisation in archaeology today? (Chair: Prof Stephanie Moser) - Session 2: How did visualisation in archaeology develop? (Chair: Prof Sam Smiles) - Session 3: How does visualisation communicate? (Chair: Prof Steve Woolgar) - Session 4: Seeing a way forward? (Chair: Dr Simon James) Within these sub-themes, practitioners and researchers were invited to submit papers resulting from original work from within archaeology. In addition, contributions from other disciplines were encouraged that addressed and informed key issues relating to the Workshop topic. The 2008 Workshop attracted 23 participants from North America, Europe and Australia for two days of discussion and analysis. Output resulting from the Workshop will include an interim Workshop report and selected downloadable video presentations available through the VIA project website. Figure 1: VIA website -- 2008 Workshop 3.2. Strategic Report At a time when the production and deployment of images in either physical or virtual forms promise to profoundly demand that we rethink notions of ‘publication’ and ‘dissemination’, it is perhaps timely that the VIA generated Strategic Report offers an opportunity to reflect on the wider processes and techniques of image production. Whilst visualisations in archaeology are generated for a range of products and audiences, this Report will limit its focus to visualisations commissioned and produced specifically by and for archaeological practitioners. In part, the rationale for turning our gaze inward on the profession allows the results of this research to compliment previously published surveys generating labour market intelligence in the archaeology sector. It is also recognised that for reasons of scale and complexity it is necessary to restrict the range of this research in line with the VIA project’s financial limits. In its draft form, programmed for Summer 2010, a working copy of the Report will be disseminated to representative constituencies within the archaeological and heritage sector, allowing a period of 12 months in which feedback and comment will be actively sought, collated and assessed prior to the production of a final Report in the VIA’s publication phase post-2010. 3.3. Dissemination: Best Practice This component of the VIA project is designed to identify the key themes of best practice and innovation in the planning, management and delivery of innovative dissemination models as a result of, but not exclusively from, archaeological investigations. By turning our attention away from traditional I Congreso Internacional de Arqueología e Informática Gráfica, Patrimonio e Innovación Sevilla 17-20 de Junio de 2009 150 models of dissemination (paper-based publication), VIA acknowledges the many opportunities and challenges offered by ‘new’ technologies in the dissemination of archaeological knowledge and understanding. This archive of case studies will pull together strands from a number of knowledge communities to provide a compendium of inter-related best practice resources from ‘a total project’ perspective. Designed to critically showcase current non-traditional dissemination practices, these case studies should not be construed as a series of ‘must’ or ‘should’ be followed guidelines. They will, however, provide an indication of current trends with which to inform a wider review of visualisation and dissemination practices aimed at both professional and nonprofessional constituencies. 3.4.2. Online Research Showcase Centred on the visualisation of data in both archaeology and the wider fields of the social sciences, arts, and science and technology studies. Like the bibliography, these summaries aim to link practitioners across disciplines, highlight innovative visual projects, and offer a platform for future planning and discussion of best practice around archaeological visual method and theory. 3.4. Online Academic Resource Contributing to the building of a cross-discipline community of researchers and practitioners working on visuality-related themes, the VIA online academic resource is designed as a onestop, wide-ranging forum through which to channel and circulate dialogue, analysis and information exchange. The resource will continue to expand in line with contributions and input specifically relating to original work that will stimulate, inform and foster visualisation-orientated research. Figure 3: VIA website -- Online Research Showcase (Photograph courtesy of Sara Perry, University of Southampton) 3.5. International Conference Figure 2: VIA website -- Online Searchable Bibliography 3.4.1. Online Searchable Bibliography Building over the next three years, this resource will comprise publications pertaining to visual representation in the sciences, social sciences, humanities and arts. The bibliography seeks to connect users with cross-disciplinary literature, enabling archaeologists and others to learn from and build upon the published findings of practitioners working on visual issues from a wide variety of fields. SEAV. Sociedad Española de Arqueología Virtual The three annual VIA Workshops will culminate in a wideranging international conference programmed to be hosted at the University of Southampton in late 2010 and designed to bring together all aspects of inter-related research concerned with the visual representation of data. Publication calibre papers will be invited offering perspectives on visuality-related work from across disciplines. 4. Research Applications During the project’s period of operation, these research results targeted at English Heritage will principally be disseminated via the project website and/or fed through to English Heritage in the form of summaries, interim reports, and recommendations with the specific aim of informing English Heritage policies. Principally, the VIA project will seek to substantially: 151 a contribute towards future English Heritage publication and dissemination strategies; b provide sector-wide intelligence into future academic and skills provision directly relating to image producers; c create an audit and profile of professional and non-professional image producers currently operating in archaeology today; d identify digital-based modes of dissemination currently being developed and deployed by the sector. The VIA project will open up a research space to stimulate conceptual reflection, encourage community building, and create a network of dialogue intended to construct a critical intellectual framework for visualisation in archaeology. In order to underpin and broaden these aims, the VIA will create a forum in which practitioners and researchers might showcase their work to stimulate knowledge transfer and to foster cross-discipline cooperation. The application of multi-/inter-disciplinary research resulting in novel methodologies will be of particular interest to the VIA as potential models for disseminating its own research results thereby creating a working showcase of technical innovation, usability and impact in the application domain. Finally, research papers presented at the annual Workshops will be presented on the project website in video form to offer firsthand, inclusive insights into visualisation discourse across different domains and to encourage feedback in order to facilitate a wider analysis of VIA events. This paper charts the first year of a project that is, in many ways, still effectively defining its boundaries; this is very much a story based on work in progress. The focus of our second year will focus on data collection through a wide-ranging series of surveys among the archaeological community of image producers operating in England. Planning will soon be underway for the second annual Workshop due to take place in October 2009 that will explicitly seek to bring practitioners and researchers together to map intersections emerging from research as practice, and research as conceptual reflection. . References AITCHISON, K. & R. EDWARDS. (2008). Archaeology Labour Market Intelligence: Profiling the Profession 2007-08. Institute of Field Archaeologists. Reading BAIGRIE, B. (ed.) (1996): Picturing Knowledge: Historical and Philosophical Problems Concerning the Use of Art in Science. Toronto. University of Toronto Press JONES, S. et al. (2003): From the Ground Up. York. CBA. LYNCH, M. & S. WOOLGAR. (eds.) (1990): Representation in Scientific Practice. Cambridge, MA. The MIT Press MOLYNEAUX, B. (ed.) (1997): The Cultural Life of Images. London. Routledge. MOSER, S. (1998): Ancestral Images. Thrupp. Sutton. RUDWICK, M. (1976): The emergence of a visual language for geological science 1760-1840, in The History of Science nº 14, pp.149195. SMILES, S. & S. MOSER. (2005): Envisioning the Past: Archaeology and the Image. Oxford. Blackwell Publishing. I Congreso Internacional de Arqueología e Informática Gráfica, Patrimonio e Innovación Sevilla 17-20 de Junio de 2009 152 SEAV. Sociedad Española de Arqueología Virtual 153 Archeologia on Line Anna Conticello Direzione Innovazione Technologica MiBAC Ministero per i Beni e le Attività Culturali. Roma. Italia. Resumen El proyecto “archeologia on line” iniciado en 2006 ha permitido avanzar en el desarrollo de nuevas estrategias de difusion del patrimonio arqueologico a traves de la Red. Cada uno de los modulos de los que consta el proyecto (VAV, ArcheoAtlante3D y Archeoguida) han sido desarrollados cumpliendo estrictos requisitos de calidad. Palabras clave. INTERNET, PROMOCION, DIVULGACION, VISITAS VIRTUALES. Abstract The project "Archeologia on line" launched in 2006 has made progress in developing new strategies for spreading of the archaeological heritage through the Network. Each module consisting of the project (VAV, ArcheoAtlante3D and Archeoguida) have been developed in compliance with stringent quality requirements. Keywords. INTERNET, PROMOTION, DISSEMINATION, VIRTUAL TOURS. Descrizione del progetto, finanziamento e finalità. Il programma “Archeologia on line” è stato avviato fin dal 2006 dall’allora Direzione Generale per l’Innovazione Tecnologica e la Promozione del Ministero per i Beni e le Attività Culturali, nell’ambito delle attività volte all’utilizzo delle nuove tecnologie per il miglioramento dell’offerta culturale. Lo scopo è stato quello di ampliare la fruizione turistico-culturale del patrimonio archeologico mediante leve di promozione e prodotti di divulgazione basati sulle tecnologie informatiche e digitali e di produrre benefici positivi sull’intero sistema del patrimonio culturale italiane, in particolare nelle regioni coinvolte (Lazio, Campania, Umbria, Basilicata, Puglia Calabria, Sardegna), con conseguenti ricadute positive sul sistema economico locale. Tutti i progetti di virtualizzazione rispondere a requisiti particolari che ne danno garanzia di qualità: Ampia contestualizzazione: contestualizzazione E’ importante che nella visita virtuale di un sito, o nella ricostruzione di un sito, di un’area o di un oggetto, ci si basi su una realtà fisica esistente e fisicamente tracciabile. Scalabilità: Scalabilità possibilità di integrare progressivamente, sulla stessa piattaforma tecnologica, informazioni e dati progressivamente più complessi al fine di migliorare la conoscenza del patrimonio e accrescere il livello culturale, organizzando i contenuti in un contesto di e-learning fruibile in rete. Il progetto si è articolato in tre moduli: Visite Archeologiche Virtuali ArcheoAtlante in 3 D Archeoguida 1. Visite Archeologiche Virtuali - progetto VAV Autenticità: Autenticità La ricostruzione deve essere garantita nella sua veridicità storica, quindi supportata da un adeguato apparato documentario. Questo è un requisito essenziale per permettere la qualità del messaggio e dell’esperienza proposta. Sono state realizzate visite virtuali consultabili via Internet. Selezionata la visita, l’utente può visionare, in un’apposita finestra video, un film digitale di un itinerario di visita. Le visite virtuali sono realizzate con le migliori tecnologie web-video e hanno grande fluidità di visualizzazione. Inoltre, dal momento che sono fruibili via Internet rispondono ai requisiti richiesti per l’accessibilità. Accessibilità: Accessibilità Non soltanto in senso tecnico e fisico (friendly comunication, collegamenti, trasporti) ma anche in senso psicologico (adeguati apparati didattici preventivi). 2. ArcheoAtlante3D Usabilità: Usabilità Possibilità di massimizzare la performance utilizzando i risultati ottenuti sullo stesso sito alla fine del progetto. Si tratta di creare un atlante virtuale di alcuni siti archeologici inseriti nel loro contesto temporale territoriale paesaggistico. Esso é realizzato tramite la ricostruzione virtuale del paesaggio antico attraverso la costruzione di un GIS ( Geographical Information I Congreso Internacional de Arqueología e Informática Gráfica, Patrimonio e Innovación Sevilla 17-20 de Junio de 2009 154 System) e di siti archeologici (aree archeologiche musei, ecc.) e di un sistema di realtà virtuale di tipo desktop. Il risultato finale consente al visitatore di poter, tramite una postazione visiva, navigare in tempo reale nel territorio attuale ( spazio) ed in quello antico ( tempo). Ciò significa che l’ utente può muoversi liberamente all’interno del paesaggio semplicemente interagendo, attraverso il mouse, con il mondo virtuale, avendo l’ impressione di trovarsi effettivamente immerso nello spazio tridimensionale; accedere a percorsi di visita personalizzati attraverso la visualizzazione di itinerari che possono guidare l’ utente nella visita; interrogare interattivamente elementi archeologici ed ottenere informazioni descrittive di vario tipo (inquadramento storico, schede descrittive, immagini, ecc.); attivare livelli informativi relativi al paesaggio storico- archeologico ricostruito: da un menù l’ utente potrà decidere in quale epoca storica muoversi e visualizzare siti ricostruiti. Alcuni esempi che saranno proposti durante il convegno: Visite virtuali: Il Museo Archeologico Nazionale di Reggio Calabria nuovo sito web Si inizia con una breve introduzione geografica per l’identificazione dei siti archeologici, segue una presentazione di natura storica, quindi si procede con la descrizione delle testimonianze architettoniche con le ricostruzioni e le descrizioni degli impianti urbanistici e del loro sviluppo percorrendo “a piedi” la città e collegando i reperti archeologici presenti nel museo ai siti di rinvenimento per una facile contestualizzazione e al tempo stesso indicando il luogo attuale dell’esposizione. Le immagini, dunque, riguardano sia le aree archeologiche prese in esame, con i particolari delle strutture esistenti, sia i reperti rinvenuti nel corso degli scavi. Fra le centinaia di immagini di reperti: Bronzi di Riace, Pinakes locresi, I Dioscuri, Tesoretti monetali, Le tavolette dell’Archivio di Zeus Olimpo, Kouros da Reggio,, Il Toro cozzante da Thuri ArcheoAtlante 3d: Cibi e Sapori a Boscoreale, Villa Regina (Napoli) Un percorso all’interno della Villa Regina ricostruita volto ad illustrare l’attività di una villa rustica romana specializzata nella produzione del vino. Archeoguide: Villa Adriana a Tivoli; il sito archeologico di Paestum (Salerno) Figura 1. Quadriportico con Peschiera Ricostruzione virtuale 3. Archeoguida Consiste nella realizzazione di un servizio integrato di guide multimediali fruibili all’interno dei siti archeologici. I contenuti sono visualizzati su palmari (wPDA, ovvero PDA connessi attraverso tecnologia Wireless) e altri dispositivi fissi collegati ad un server centrale tramite rete wireless. La visita all’area archeologica viene quindi trasformata in un’esperienza multisensoriale dove, attraverso musica, parole e immagini si riesca ad accrescere la percezione di quanto si sta osservando. Il sito archeologico esce dai propri confini per diventare un momento di formazione e informazione a 360°, offrendo ai visitatori la possibilità di arricchire l’esperienza della visita anche attraverso l’accesso ad informazioni e contributi di approfondimento: contenuti audiovisivi e testuali sulle strutture e sulla storia. Anche i bambini di età compresa tra i 6 ed i 10 anni possono usufruire di un percorso studiato appositamente per loro. SEAV. Sociedad Española de Arqueología Virtual In questo caso le archeoguide sono soprattutto utilizzate allo scopo di illustrare al visitatore i luoghi non accessibili al pubblico.. 155 MESA PONENTES_5 / TABLE OF LECTURES_5 PROCESOS DE INVESTIGACIÓN, CONSERVACIÓN Y DIFUSIÓN: EXPERIENCIAS SINGULARES RESEARCH PROCEDURES, CONSERVATION AND DIFFUSION: SINGULAR EXPERIENCES VILLA ROMANA DE LA OLMEDAD. PALENCIA. ESPAÑA. Balawat.com Diseño multimedia para Arqueología. Toledo. España. I Congreso Internacional de Arqueología e Informática Gráfica, Patrimonio e Innovación Sevilla 17-20 de Junio de 2009 156 SEAV. Sociedad Española de Arqueología Virtual 157 Recreating Daily life in Pompeii Pompeii Nadia Magnenat-Thalmann and George Papagiannakis MIRALab. University of Geneva. Switzerland Resume We propose an integrated Mixed Reality methodology for recreating ancient daily life that features realistic simulations of animated virtual human actors (clothes, body, skin, face) who augment real environments and re-enact staged storytelling dramas. We aim to go further from traditional concepts of static cultural artifacts or rigid geometrical and 2D textual augmentations and allow for 3D, interactive, augmented historical character-based event representations in a mobile and wearable setup. This is the main contribution of the described work as well as the proposed extensions to AR Enabling technologies: a VR/AR character simulation kernel framework with real-time, clothed virtual humans that are dynamically superimposed on live camera input, animated and acting based on a predefined, historically correct scenario. We demonstrate such a real-time case study on the actual site of ancient Pompeii. Keywords: Keywords ARTIFICIAL, AUGMENTED, AND VIRTUAL REALITIES, ANIMATION, THREE-DIMENSIONAL GRAPHICS AND REALISM, VISUALIZATION TECHNIQUES AND METHODOLOGIES. 1. Introduction Mixed Realities [Milgram et al] and their concept of cyber-real space interplay invoke such interactive digital narratives that promote new patterns of understanding. However, the "narrative” part, which refers to a set of events happening during a certain period of time and providing aesthetic, dramaturgical and emotional elements, objects and attitudes [Tamura et al] is still an early topic of research. Mixing such aesthetic ambiences with virtual character augmentations [Papagiannakis et al] 0and adding dramatic tension has developed very recently these narrative patterns into an exciting new edutainment medium [Tamura et al]. Since recently, AR Systems had various difficulties to manage such a time-travel in a fully interactive manner, due to hardware & software complexities in AR ‘Enabling Technologies [Azuma et al]. Generally the setup of such systems was only operational in specific places (indoorsoutdoors) or with specific objects which were used for training purposes rendering them not easily applicable in different sites. Furthermore, almost none of these systems feature full real-time virtual human simulation. With our approach, based on an efficient real-time tracking system, which require only a small pre-recorded sequence as a database, we can setup the AR experience with animated virtual humans anywhere. With the interplay of a modern real-time framework for integrated interactive virtual character simulation, we can enhance the experience with full virtual character simulations. Even if the environmental conditions are drastically altered, thus causing problems for the real-time camera tracker, we can re-train the camera tracker to allow it to continue its operation [Papagiannakis et al]. The proposed set of algorithms and methodologies aim to extend the “AR Enabling Technologies” in order to further support real-time, mobile, dramaturgical and behavioured Mixed Reality simulations, as opposed to static annotations or rigid geometrical objects. Fig. 1 depicts fully simulated virtual humans (skin, clothes, face, body) augmenting a cultural heritage site. This paper is organized as following: in Section 2 the related previous work in the area of MR simulations is presented. Section 3 describes the main architecture, whereas Section 4 the complete methodology for modeling, animation and simulation of virtual actors. Section 5 presents the results on the site of ancient Pompeii and Section 6 our conclusions. Fig. 1. Example of mixed reality animated characters acting a storytelling drama on the site of ancient Pompeii (view from the mobile AR-life system i-glasses) 2. Previous Work On AR integrated platforms, a number of projects are currently exploring a variety of applications in different domains such as cultural heritage [Stricker et al], training and maintenance [Wohlgemuth et al] and games [Thomas et al]. Special focus has recently been applied to system design and architecture in order to provide the various AR enabling technologies a framework for proper collaboration and interplay. Azuma 0 describes an extensive bibliography on current state-of-the-art AR systems & frameworks. However, few of these systems take the modern approach that a realistic mixed reality application, rich in AR virtual character experiences, should be based on a complete VR I Congreso Internacional de Arqueología e Informática Gráfica, Patrimonio e Innovación Sevilla 17-20 de Junio de 2009 158 Framework (featuring game-engine like components) with the addition of the “AR enabling Technologies” like a) Real-time Camera Tracking b) AR Displays and interfaces c) Registration and Calibration. Virtual characters were also used in the MRProject 0 where a complete VR/AR framework for Mixed Reality applications had been created. Apart from the custom tracking/rendering modules a specialized video and see-through HMD has been devised. However, none of the aforementioned AR systems can achieve to date, realistic, complete virtual human simulation in AR featuring skeletal animation, skin deformation, facial-speech and clothes simulation. For realizing the dynamic notions of character based Augmented Heritage, the above features are a prerequisite. A complete STAR report on recent AR frameworks as well as applications on Cultural Heritage is presented in [Papagiannakis et al 2008]. 3. AR System Framework for virtual human simulation Our AR-Life system is based on the VHD++ [Ponder et al], component-based framework engine developed by VRLABEPFL and MIRALab-UNIGE which allows quick prototyping of VR-AR applications featuring integrated real-time virtual character simulation technologies, depicted in. The key innovation is focused in the area of component-based framework that allows the plug-and-play of different heterogeneous human simulation technologies such as: Real-time character rendering in AR (supporting real-virtual occlusions), real-time camera tracking, facial simulation and speech, body animation with skinning, 3D sound, cloth simulation and behavioral scripting of actions. The integrated to the AR framework tracking component is based on a two-stage approach. Firstly the system uses a recorded sequence of the operating environment in order to train the recognition module. The recognition module contains a database with invariant feature descriptors for the entire scene. The runtime module then recognizes features in scenes by comparing them to entries in its scene database. By combining many of these recognized features it calculates the location of the camera and thus the user position and orientation in the operating environment. The main design principle was to maximize the flexibility while keeping excellent real-time performance. The different components may be grouped into the two following main categories: System kernel components responsible for the interactive real-time simulation initialization and execution. Interaction components driving external VR devices and providing various GUIs allowing for interactive scenario authoring, triggering and control. Finally the content to be created and used by the system was specified, which may be classified into the two following main categories: a) Static and b) Dynamic content building blocks such as models of the 3D scenes, virtual humans, objects, animations, behaviors, speech, sounds, python scripts, etc. SEAV. Sociedad Española de Arqueología Virtual 4. RealReal-time Virtual Human Simulation The addition of historically consistent virtual humans into virtual cultural heritage reconstructions allows a better understanding of the use of the architectural structures present on the site, and permits the creation of more realistic simulations of such ancient spaces with the inclusion of specific ambiences, atmospheres or dramatic elements. Hence, in order to both enhance our simulations with the inclusion of such dimensions, and to allow for a better understanding of the social functions inherently pertaining to the virtually restituted structures, the choice to stage a daily life scenario to be performed at the augmented Termopolium building in Pompeii, has been made. After having gathered all the Cultural and historical information and sources, the preparation of the 3D virtual humans has been carried out according to the specific restrictions inherent to the real time simulation. The following section gives an overview of the different phases that were necessary to complete the modeling and animation of virtual human models that have been implemented into our virtual and augmented reality case study. In order to succeed a scientifically valid virtual restitution of a given heritage site, one of the most critical aspects of the preliminary data collection phase is the gathering of pertinent and reliable historical sources both concerning the studied edifices and the social aspects structuring the daily life of the people that used to live at such times. Since in archeology related virtual reconstruction projects the amount of available architectural data is often limited, due to the fact that parts of the concerned structures are often now missing, it is therefore necessary to proceed to the formulation of restitution hypothesis in order to constitute a complete restitution of the structural and visual qualities of the sites targeted by the 3D visualization attempts. Consequently, a close collaboration with external advisors providing pertinent expertise, combined with the use of modern 3D visualization tools and technologies as a mean to test, study and validate specific structural hypothesis, is an essential requirement to achieve a coherent representation of the simulated sites. In this section we will briefly introduce some historical data concerning the two sites constituting our case studies and we will present the different sources that were employed as a base for the realization of our VR and AR real time simulations. Historical and archeological sources To achieve a convincing virtual representation, one of the most critical aspects of the preliminary data collection phase is the gathering of pertinent and reliable historical sources concerning the social aspects structuring the daily life of the people that used to live at such times. Such elements may range from the identification of specific codified social conducts, rules, or particular dress codes, such as the ones that could be related to their clothing or hairstyling culture and practices (samples shown in Fig. 2), to the creation of virtual models and animated scenarios that correctly represent the daily habits that were typical of the studied site at a given historical period. Hence, a highly interdisciplinary approach has been deployed in order to gather all the significant data required to fully cover the extent of the information necessary to succeed a historically coherent 3D restitution of the virtually inhabited heritage sites targeted by our case studies. 159 Fig. 4 Skeleton fitting and fine skin refinement Creation of the 3D garments Fig. 2 Roman outfits and hairstyles of the 2nd century To re-create the visual appearance exhibited by ancient clothes, source data such as frescos, mosaics and statues, coupled with written descriptions and complementary historical information concerning the garments, fabrics, colors and accessories has been used as a base to dress the virtual humans (Fig. 5). The virtual garment assembly is executed using an in-house platform that employs general mechanical and collision detection schemes to allow the rapid 3D virtual prototyping of multiple interacting garments [Volino et al]. Modelling the virtual humans In order to create the animated virtual humans, the definition of the 3D meshes and the design of the skin surfaces of their body models have been conducted employing automatic generation methods, using real world measurement data, coupled with manual editing and refining. The main approach that was implemented in our case studies utilizes an in-house system based on examples [Seo et al]. The benefits of such method are threefold: first, the resolutions of the generated models are adapted for real time animation purposes; second, different bodies can be generated easily and rapidly modifying the base parameters of the template models (basic setup presented in Figure 8); third, since the implemented system uses real world data as reference by conforming a template model onto a scanned model, the generated meshes visually provide realistic results. The main assumption underlying such methodology is that any body geometry can be either obtained or approximated by deforming a template model. In order to succeed the necessary fitting process, a number of existing methods, could be used effectively. However, the basic idea that has been adopted in the present case is based on a feature based approach, as presented in [Seo et al], where a set of pre-selected landmarks and feature points is used to measure the fitting accuracy and guide the automatic conformation. Fig. 5 Virtual Garment based on real ancient dress Animating the virtual characters To create the animation files to be applied to the virtual humans, a VICON Optical Motion Capture system based on markers [Egges et al] has been used (Fig. 6). As previously introduced, in order to assist such process, several video references where employed as support for the motion capturing sessions: idigitally recorded video sequences featuring real actors playing the scenarios to be virtually reproduced have been prepared with the assistance of the historical advisors. Fig. 3 Skeleton hierarchy (a), template model (b), skinning setup (c). Fig. 6 Optical motion capturing session After the completion of a post-processing phase, the captured movements that correspond to the various parts of the scenarios to be reenacted have been converted to separate keyframed animations ready to be applied to our H-Anim skeleton hierarchy compliant virtual characters (Fig. 7). Since the final animation resulting from the application of motion captured data generally exhibits a realistic motion behavior but a limited flexibility, in our case studies the different recorded tracks have I Congreso Internacional de Arqueología e Informática Gráfica, Patrimonio e Innovación Sevilla 17-20 de Junio de 2009 160 been connected to each other to produce complex smooth sequences featuring no interruption during their execution. To this end, a specialized blending engine that can blend several different types of motions, including real-time idle motions and key-frame animations [Egges et al], has been implemented as a service into our in-house VR-AR framework [Ponder et al] to control both face and body animation. Consequently, for each virtual human loaded into a given scene, an XML file containing the description of all the actions and animation files that need to be available for playback during the real time simulation, and including the specific configuration of the parameters that drive the blending engine, has been prepared. Fig. 7 Motion captured data loaded on top of a Virtual Human 3D model. Thus, an Animation Property that contains a blending schedule allowing the definition of some specific options, such as whether or not facial and/or body animation should be played or if the translation/orientation of the virtual character should be considered as defined on the global or local coordinate system, has been defined for each 3D virtual human participating in the real time simulation. Finally, the implemented service also includes an integrated player that plays and blends in real time the scheduled animations in a separate thread for all the humans in the scene during the 3D simulation. laptop is put in the backpack for the run phase. Fig. 9. The Mobile AR-Life simulator system(top left). The previously shown laptop is inserted in the backpack for the run phase. The IEEE1394 camera is attached on the iglasses(top right) and a wireless trackball allows for interaction with the MR application(bottom left). The custom splitter cable(bottom left) allows for the i-glasses light lithium rechargeable battery to power both the HMD and the firewire camera (since in laptops the firewire port does not provide power). Thus true mobility is achieved surpassing existing car battery custom made heavier solutions [5]. More visitors have tried and tested on the site the AR-Life system (bottom right). 5. Results With the help of the Superintendence of Pompeii [Pompeii], who provided us with all necessary archaeological and historical information, we have selected the ‘thermopolium’ (tavern) of Vetutius Placidus and we contacted our experiments there. The results are depicted in the following Fig. 8, Fig. 9, Fig. 10 and where the technologies employed for simulating and authoring our virtual humans where already described in [Papagiannakis et al]. Fig. 10 Real-time virtual Pompeian characters in the real site of the Pompeiian thermopolium. Note the use of geometry ‘occluders’ that allow part of the real scene to occlude part of the virtual human 6. Conclusions Fig. 8. The Real Pompeian ‘thermopolium’ that was augmented with virtual animated virtual characters. In this figure the scene is set-up for camera tracking preprocessing; consequently the SEAV. Sociedad Española de Arqueología Virtual Nowadays, when laymen visit some cultural heritage site, generally, they cannot fully grasp the ancient vibrant life that used to be integrated in the present ancient ruins. This is particularly true with ruins such as the ancient city of Pompeii, where we would like to observe and understand the behaviors 161 and social patterns of living people from ancient Roman times, superimposed in the natural environment of the city. With the extensions to “AR Enabling techonogies” and algorithms that we propose for camera tracking, virtual human simulation and AR illumination model, coupled under a complete real-time framework for character simulation, we aim provide new dramaturgical notions for Mixed Reality. Such notions could extend further research in MR and develop it as an exciting edutainment medium. Acknowledgements The work presented has been supported by the Swiss Federal Office for Education and Science and the EU IST programme, in frame of the EU IST LIFEPLUS 34545 and EU ICT INTERMEDIA 38417 projects. References P. MILGRAM, F. KISHINO, (1994) “A Taxonomy of Mixed Reality Visual Displays”, IEICE Trans. Information Systems, vol. E77-D, no. 12, pp. 1321-1329 R. AZUMA, Y. BAILLOT, R. BEHRINGER, S. FEINER, S. JULIER, B. MACINTYRE, (2001) “Recent Advances in Augmented Reality”, IEEE Computer Graphics and Applications, November/December D. STRICKER, P. DÄHNE, F. SEIBERT, I. CHRISTOU, L. ALMEIDA, N. IOANNIDIS, (2001) “Design and Development Issues for ARCHEOGUIDE: An Augmented Reality-based Cultural Heritage On-site Guide”, EuroImage ICAV 3D Conference in Augmented Virtual Environments and Three-dimensional Imaging, Mykonos, Greece, 30 May-01 June W. WOHLGEMUTH, G. 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Entre los audiovisuales se encuentra una versión del mosaico mitológico de Aquiles que ocupa el Oecus de la villa. Está realizada según la iconografía de los vasos griegos de figuras negras. Clave: Palabras Clave MITOLOGÍA, ANIMACIÓN, MOSAICO, VILLA ROMANA, LA OLMEDA. Abstract The roman villa La Olmeda (Palencia) is open for the visitors again. The works in order to protect the remains are finished. Balawat team made the virtual reconstruction of the mansion helped by the archaeologist managers of the villa. We made some animations for its museum. Amongst them there is a version of the mythological mosaic of Achilles in the main room of the house. It’s made following the ancient iconography of black figure pottery. Key words: MYTHOLOGY, ANIMATION, MOSAIC, ROMAN VILLA, LA OLMEDA . 1. El lenguaje del arte y la imagen de la Arqueología En el siglo XXI las aplicaciones digitales se han venido a sumar a esa secuencia de procedimientos. Durante siglos la ciencia arqueológica ha estado desentrañando la Historia gracias a los restos que el paso de las civilizaciones ha dejado en el entorno. Las reconstrucciones son muy útiles para visualizar la arquitectura arqueológica cuando los restos no están en altura, como en el caso que nos ocupa de la villa La Olmeda, en Palencia. Las herramientas gráficas han sido determinantes para popularizar la Arqueología. Estas herramientas son las que los artistas gráficos han utilizado en cada tiempo. La xilografía, el grabado al aguafuerte, la litografía y la fotografía han sido los procedimientos utilizados desde el Renacimiento para narrar el hecho arqueológico. 2. La villa romana La Olmeda El equipo científico de la villa, formado por José Antonio Abásolo, Rafael Martínez y Domiciano Ríos nos suministró la información necesaria para realizar una imagen que reflejase el conocimiento actual de la villa y los supuestos arquitectónicos con los que se manejan. El resultado es una imagen virtual que por un lado explica la villa a todos los públicos, pero por otro lado es una plasmación de la idea científica que se tiene de la villa. Así, la imagen oficial de la villa está firmada por el comité científico antes mencionado además de por Balawat como autores de la imagen virtual. Figura 1. Ruinas de Roma. Aguafuerte de Piranesi. Siglo XVIII El hecho de que los arqueólogos firmen una imagen virtual como propia implica que la Arqueología se ha dado cuenta de que si bien las virtudes de las nuevas tecnologías en la difusión del Patrimonio son muchas, también nos hallamos ante un nuevo discurso de interpretación de los restos. Y los arqueólogos quieren estar presentes en el desarrollo de ese discurso. I Congreso Internacional de Arqueología e Informática Gráfica, Patrimonio e Innovación Sevilla 17-20 de Junio de 2009 164 Figura 2. Reconstrucción virtual de la villa romana La Olmeda. Figura 4. Las termas de la villa, recreación virtual. Así, la arqueología virtual trasciende la simple difusión al público en general para convertirse en un elemento de comunicación entre los propios arqueólogos. Una vez obtenida la imagen oficial de la villa realizamos otras imágenes concretas destinadas a su musealización, así como audiovisuales para explicar diversos aspectos históricos, construítivos, etc. Los audiovisuales son de contenido muy diverso: la mayoría están realizados con imágenes 3D de la villa. Otros son grabaciones que muestran cómo se protegió el yacimiento durante la construcción del gran edificio museográfico sobre el mismo. Quienes vivimos este tiempo, debemos estar muy contentos de ser testigos de uno de los grandes cambios culturales de la humanidad; un cambio equiparable al Neolítico o a la revolución industrial. 3. Aquiles en la iisla sla de Skyros, una historia mitológica. Por último queda mostrar el audiovisual titulado Aquiles en la isla de Skyros. Se realizó en 2004; años antes de acometer las reconstrucciones virtuales de la villa. Aquiles en la isla de Skyros narra el mismo episodio del gran mosaico del oecus; pero esta vez utilizando la iconografía griega de los vasos de figuras negras. El oráculo revela a Tetis, madre de Aquiles, que su hijo morirá en Troya. Tetis esconde a Aquiles en la isla de Skyros entre las hijas del rey Licomedes disfrazado de mujer Otro oráculo dice a Ulises que sin el concurso de Aquiles nunca ganará Troya. Aquiles se disfraza de comerciante y acude a Skyros. Entre la mercancía Ulises lleva algunas armas. Aquiles, vestido de mujer, pero guerrero al fin, se delata al empuñar las armas. El mosaico de La Olmeda refleja ese mismo instante. Figura 3. Planta de la villa. La animación se realizó en formato flash y se exportó como una secuencia de imágenes, que se utilizaron como mapa de bits animado en ánforas realizadas en el entorno de 3D studio Max. Se renderizaron las secuencias de este modo y se editaron en vídeo para conseguir la película animada final. Este audiovisual se puede ver en internet en www.balawat.com con subtítulos en inglés. Lo que balawat intenta es aplicar diferentes lenguajes gráficos a la difusión de un espacio arqueológico. Tratamos de manejar la información utilizando distintas herramientas multimedia incorporadas a los medios en los que se difunden hoy las ideas. Los programas informáticos han avanzado mucho en pocos años. Toca ahora reinterpretar la visión clásica de nuestro pasado con lenguajes que funcionan de manera diferente; no tanto en papel como en la pantalla, y con una posibilidad antes desconocida: la interactividad y el hipervínculo. SEAV. Sociedad Española de Arqueología Virtual El equipo de Balawat lleva diez años dedicado a aplicar procedimientos gráficos al servicio de la Arqueología. El que suscribe, director de arte de balawat, realizó los dibujos y las animaciones de los mismos. No trató de imitar personajes concretos de ningún ánfora, sino que recreó el estilo general con dibujo propio, adecuado a las posibilidades visuales de la pantalla y a las necesidades de la animación en formato flash. 165 Figura 5. Mosaico de Aquiles Las obras de este tipo no van a sustituir a la cerámica griega, que personalmente considero un episodio estelar de la historia del arte universal; pero podrán introducir a muchas personas en ese mundo fascinante, gracias a ofrecerles esos contenidos en un formato óptimo para su visualización en pantalla. Por último quiero resaltar el respeto de todo tipo de obras infográficas por los originales en los que se basan. Ya sean recreaciones 3D, aplicaciones interactivas o ensayos artísticos, son siempre susceptibles de modificación, permiten otras interpretaciones diferentes y contribuyen a promocionar el Patrimonio arqueológico sin alterarlo. Figuras 7 y 8. Diversos fotogramas de Aquiles en la isla de Skyros. Software -Flash para la realización de los dibujos animados planos. -Photoshop para las imágenes fijas. -3D Studio Max para la creación de las reconstrucciones virtuales de la villa romana y la creación del escenario tridimensional en el que se desarrolla la animación de Aquiles. -Premiere para la edición de vídeo. Figuras 6. Diversos fotogramas de Aquiles en la isla de Skyros. I Congreso Internacional de Arqueología e Informática Gráfica, Patrimonio e Innovación Sevilla 17-20 de Junio de 2009 166 Bibliografía ABÁSOLO, J.A., CORTES, J. y MARCOS, F.J. (2004): “Los recipientes de vidrio de las Necrópolis de La Olmeda”. Serie Arqueología. Diputación Provincial de Palencia. ABÁSOLO, J.A., CORTES, J. y PÉREZ RODRÍGUEZ-ARAGÓN, F. (1997): “La Necrópolis Norte de la Olmeda”. Diputación Provincial de Palencia. Departamento de Cultura. CAMPO, Marta (1990): “Las monedas de La Villa Romana de La Olmeda”. Diputación Provincial de Palencia. Departamento de Cultura. CORTES ÁLVAREZ DE MIRANDA, Javier (1996): “Rutas y Villas romanas de Palencia”. Ars Magna Ediciones. Diputación Provincial de Palencia. SEAV. Sociedad Española de Arqueología Virtual 167 Aplicaciones de la digitalización digitalización 3D del patrimonio J.C. Torres, P. Cano, J. Melero, M. España, J. Moreno GIIG. Grupo de Investigación en Informática Gráfica de la Universidad de Granada. España. Resumen La digitalización 3D se ha convertido en un herramienta habitual en arqueología. No obstante, el procesamiento de los datos generados por los escáneres láser sigue siendo complejo, y la utilidad dada a los modelos obtenidos es aún muy limitada. En este trabajo analizamos algunos de los puntos más conflictivos en el procesamiento de las nubes de puntos, revisamos algunas de las aplicaciones usuales de los modelos digitales y proponemos un marco conceptual para la utilización de los modelos 3D en la documentación arqueológica. Clave: Palabras Clave DIGITALIZACIÓN 3D, DOCUMENTACIÓN, ESCÁNER LÁSER Abstract 3D digitalization has become a common tool in archaeology. However, the post processing of the data produced by the scanners is still quite complex, and the computer models generated are given very few practical applications. In this paper, we analyse the key steps involved in the processing of the point clouds. We also review some of the more usual applications for the digital models and propose a conceptual framework for the use of this models in the documentation of cultural heritage. words: Key words 2D DIGITIZING, HERITAGE DOCUMENTATION, LASER SCANNER 1. Introducción La digitalización tridimensional es la generación de un modelo informático tridimensional de un objeto. El modelo digital puede procesarse en un sistema informático no solamente para generar imágenes y animaciones, si no también para realizar cálculos, estudiar sus propiedades o editarlo. Si bien el interés por este proceso en arqueología es tan antiguo como la informática gráfica, su utilización ha estado condicionada por la evolución de las tecnologías de captura y por el desarrollo de aplicaciones específicas. Independientemente de la tecnología usada, la digitalización implica una toma de datos del objeto y un procesamiento informático de los mismos. No obstante la tecnología condicionará el esfuerzo de procesamiento y la bondad de los resultados obtenidos. Uno de los primeros métodos usados para la reconstrucción digital en arqueología es el modelado directo a partir de medidas realizadas sobre el yacimiento. Usando este método la toma de datos consiste en realizar un conjunto de mediciones. El procesamiento informático se reduce a generar el modelo digital con un programa de diseño 3D. Con este esquema es fácil añadir al modelo digital elementos que se han perdido por el paso del tiempo, siendo complejo reproducir con fidelidad el objeto en su estado actual. Por este motivo, está técnica se ha usado esencialmente para la recreación virtual de ciudades y edificios. Un ejemplo notable de estos trabajos es el proyecto “Italica virtual” (GRANDE 2002). La dificultad para generar modelos fieles a la realidad procede del reducido volumen de información tomado. Para aumentarla se pueden usar técnicas precisas de medida, o algoritmos que obtengan la información geométrica a partir de fotografías. En las últimas décadas se han desarrollado diversos estrategias de este tipo. Ha sido el desarrollo de los escáner láser lo que ha hecho posible capturar de forma rápida un conjunto de muestras suficientemente grande de los objetos. Independientemente del principio de funciona-miento y de la tecnología utilizada, los escáner láser devuelven una distribución de puntos medidos sobre la superficie del objeto, y opcionalmente información de color en los puntos. Este conjunto de puntos se usa en algunos casos como representación del objeto, haciendo la visualización directa de los puntos (“point based rendering”). Sin embargo, para obtener un modelo 3D útil es necesario procesar esta nube de puntos para generar una malla poligonal. Por otra parte, la digitalización de cualquier objeto, por simple que sea, conlleva la realización de varias tomas con el escáner, que dan lugar a varias nubes de puntos, que se deben fusionar en una única malla. Además, el número de puntos suele ser excesivamente alto, debido a que el muestreo es fijo, e independiente de las irregularidades del objeto. Cada una de estos pasos se resuelve con procesos semiautomáticos, que deben realizarse por personal especializado y con un consumo alto de tiempo y recursos de cálculo (TORRES 2007). I Congreso Internacional de Arqueología e Informática Gráfica, Patrimonio e Innovación Sevilla 17-20 de Junio de 2009 168 2. Modelos 3D 3. Aplicaciones Los requisitos que debe cumplir el modelo dependerán del uso que se va a hacer del mismo. Si solo queremos visualizar el modelo desde la posición en la que estaba el escáner nos bastará con la nube de puntos tomada desde esa posición. Si queremos generar una maqueta del objeto usando una impresora 3D necesitaremos un modelo sólido. La digitalización, como cualquier otra técnica, no es el fin, si no un medio. Por tanto debe de servir como base para el desarrollo de aplicaciones que resuelvan problemas concretos en el ámbito del patrimonio cultural. En esta sección analizaremos algunas de las aplicaciones que se han dado a la digitalización 3D en patrimonio cultural. Una medida habitual de la bondad de un modelo digital es la resolución. resolución En este contexto se entiende por resolución la distancia entre muestras adyacentes, que está relacionado con el tamaño de la menor irregularidad que podemos representar. La resolución depende de la tecnología del escáner láser y de la distancia a la que se ha capturado el objeto. Puede oscilar entre varios centímetros para escáner de tiempo de vuelo, con objetos lejanos, hasta las décimas de milímetro para escáneres de triangulación. En el procesamiento del modelo es posible modificar la resolución, diezmando la malla poligonal o enriqueciéndola. En este último caso la información se añade haciendo algún proceso de interpolación. Documento gráfico. gráfico El modelo digital constituye un detallado documento gráfico tridimensional, que puede permitir saber como era un objeto en un momento dado. Esta documentación es especialmente valiosa cuando se va a realizar alguna intervención en el elemento, ya que constituye un registro tridimensional de la superficie del objeto, que permitiría reconstruirlo en caso de desastre. La bondad del modelo digital no solo depende del número de medidas que tenemos de él. La precisión de estas medidas también es esencial, ya que determina el error que podemos tener en cada vértice del modelo. La precisión depende exclusivamente de la tecnología del escáner, que condiciona el error cometido en la medida de distancias en cada dirección (no suele ser isotrópico) y el tamaño del haz láser, “spot” (BOEHLER 2003). Con los puntos devueltos por el escáner se pude construir un modelo geométrico. De las características del modelo dependerá el tipo de información que podamos obtener de él. Figura 1. El modelo de la izquiierda presenta una fisura (imagen de la derecha) que solo es apreciable cuando se introduce la cámara en su interior. Para poder calcular propiedades del modelo, como su volumen o su peso, es necesario que este formado por una malla cerrada, sin fisuras, y que no se produzcan auto-intersecciones. Otros procesos, como refinar la malla, requieren además que esta sea “manifold”, esto es, que no existan puntos de contacto entre vértices o aristas. Existen algoritmos específicos para generar mallas con estas propiedades, aunque en algunos casos el proceso es manual. El nivel de corrección geométrica necesaria dependerá del uso que se de al modelo digital. Si solo se pretende visualizar el modelo puede no ser necesario cerrar todas las fisuras (ver figura 1). SEAV. Sociedad Española de Arqueología Virtual Difusión. Una de las aplicaciones más frecuentes de la digitalización ha sido la generación de modelos 3D para realizar visitas virtuales. El objetivo aquí es poder crear imágenes o animaciones, que faciliten el conocimiento del patrimonio. Esto es especialmente interesante cuando el original es de difícil, o peligroso, acceso, o cuando las visitas deterioran el original. También tiene sentido para permitir una mayor difusión, llegando a un número de personas mayor. Obviamente se puede usar como vehículo para promocionar el patrimonio. Otra motivación es permitir que se exploren con detalle elementos que quedan excesivamente lejos del visitante. Con este fin se ha digitalizado la fachada de la entrada del monasterio de Ripoll, permitiendo a las visitantes explorar todo el bajorrelieve (de 7 x 11 m) con un detalle mili-métrico (BESORA 2008). Uno de los aspectos más interesantes en este campo es la posibilidad de completar el modelo con componentes no existentes en el original en la actualidad. Así, por ejemplo, se puede crear un modelo completo de una ciudad romana, a partir de la digitalización de las calles y cimientos de viviendas que ha perdurado. El modelo será lógicamente fiel solo a los restos digitalizados, el resto del modelo será producto de la interpretación del historiador, que se basará en otras fuentes (p.e. descripciones escritas). Entre las reconstrucciones más completas realizadas hasta la fecha se encuentra la de la ciudad romana de Pompeya (PAPAGIANNAKIS 2005). En este tipo de aplicaciones la precisión geométrica tiene un valor secundario. Técnicamente el objetivo principal es producir “sensación de realidad”. Para conseguirla es necesario un cierto detalle geométrico (aunque el modelo no sea fiel), y un alto detalle visual. Por otra parte, estas aplicaciones deben funcionar frecuentemente de forma interactiva, o incluso sobre sistemas de realidad virtual, permitiendo al usuario desplazarse por el modelo o modificar parámetros de este. En estos casos es esencial que la visualización pueda realizarse de forma interactiva, lo que limita el nivel de detalle geométrico utilizable. En otras ocasiones, el modelo se visualiza a través de internet, siendo entonces el ancho de banda de la red lo que limita la complejidad del modelo. Para reducir complejidad geométrica debe simplificarse el modelo. Además es posible sustituir detalles geométricos (como una fisura que no se va a permitir que se observe de cerca) por texturas, o por mapas de normales. Es posible incluso sustituir elementos geométricos completos por polígonos texturados, “impostores” (MELERO 2005). 169 Maquetación. La tecnología de impresión 3D desarrollada en la última década permite realizar copias a escala, o a tamaño real, del elemento. De esta forma es posible realizar maquetas de gran fidelidad, y replicas completas, como se ha hecho con las cuevas de Altamira. Esto ha permitido sustituir las visitas a las cuevas por recorridos en la replica, favoreciendo la conservación. Para poder realizar una copia física es necesario que el modelo, además de tener el nivel de precisión exigido para el fin que va a tener la maqueta, sea geométricamente correcta, y defina un sólido válido. 3D (HODAČ 2005) . Esto permite navegar por el modelo, pero impide asociar información a elementos tridimensionales. Con este mismo enfoque, Naglič et al. utilizan un sistema GIS convencional (NAGLIČ 2003). Meyer aborda el diseño de sistemas accesibles via web, pero limitando la interacción a componentes predefinidos (MEYER 2006, MEYER 2007). Loannidis utiliza un sistema GIS al que conecta el modelo 3D para realizar kioskos informativos en Micenas, pero sin posibilidad de consulta o edición desde el modelo 3D (LOANNIDIS 2003). En todas estas propuestas se ha utilizado software existente, sin conseguir una conexión bidireccional entre la documentación y el modelo 3D. Virtual Inspector es una interfaz de visualización orientado a la inspección de complejas representaciones de objetos 3D optimizados y enriquecidos con enlaces a información descriptiva multimedia, utilizado como kiosko en distintas exposiciones, gracias a su fácil reconfiguración (CALLIERI 2008). 4. Hacia el diseño de sistemas de información información arqueológicos Figura 2. Zonas modificadas durante el proceso de restauración mostradas en escala de color sobre la cabeza de uno de los leones del Patio de los Leones de la Alhambra. Análisis. Disponer de información detallada del modelo puede permitir analizar el estado del mismo. Se puede comparar el estado del modelo en dos momentos diferentes y también generar información a partir de las propiedades geométricas del modelo en su estado actual. La digitalización del David de Miguel Angel se ha usado para analizar la acumulación de contaminantes en la escultura y su estabilidad. Este último estudio ha permitido determinar el origen de fisuras existentes en el tobillo debidas a las tensiones producidas por el desplazamiento del centro de gravedad respecto a la base de sustentación (SCOPIGNO 2003). Restauración. En el proceso de restauración la digitalización puede ser útil como registro de la evolución del proceso Esto permite analizar los cambios realizados en el objeto. La figura 2 muestra las diferencias en la cabeza de uno de los leones del Patio de los Leones de la Alhambra antes y después de la restauración. Cuando se han perdido partes del modelo, es posible modelarlas en el ordenador, sobre el modelo digitalizado, generando posteriormente la falta o un molde para construirla usando una impresora 3D. Documentación. Un problema esencial en el tratamiento, conservación y recuperación del patrimonio histórico es la gestión de la documentación. Se han realizado diversas propuestas que integran información documental con el modelo digital, la mayor parte de ellas orientadas a la difusión. Agnello propone el uso de hipertexto (AGNELLO 2003). El método obliga a prediseñar los elementos a los que se va a asociar información, por tanto solo puede ser usado para sistemas con información estática. Hodač usa un modelo 2D de la planta del edificio para indexar la información, vinculando a este el modelo Hasta la fecha, cada tipo de problema se ha planteado y resuelto de forma especial. No se ha definido ninguna herramienta genérica que permita gestionar toda la información relacionada con el procesamiento de modelos digitales 3D de patrimonio histórico. Un ejemplo de sistema propuesto en esta línea es el diseñado por Okamoto (OKAMOTO 2008). Este sistema trabaja sobre una base de datos multimedia que permite, en tiempo real, asociar información a densos modelos 3D obtenidos mediante escáner láser. Esta asociación se realiza sobre el modelo 3D directamente, tanto para edición como para consulta. Este tipo de sistemas, que se encuentran en un estado de desarrollo incipiente, permiten etiquetar el modelo. Esta funcionalidad dista mucho de la que es capaz de realizar un sistema GIS convencional. Los sistemas GIS sacan partido de la estructuración de los atributos en mapas, y de la posibilidad de operar entre estas. Para poder utilizar de un modo semejante la información asociada a un conjunto histórico es necesario disponer de un sistema de información que interrelacionen los distintos datos, ubicándoos espacialmente sobre el modelo 3D. Este problema está resuelto en otros ámbitos (los sistemas GIS permiten relacionar elementos ubicados sobre un territorio). En el ámbito del patrimonio histórico nos encontramos frecuentemente situaciones en las que los elementos no se distribuyen en el territorio, si no sobre una fachada, una escultura o un bajorrelieve. Estas son, por otra parte, las situaciones en las que tendrá sentido digitalizar el modelo. Un sistema de este tipo requiere que se defina una transformación unívoca e invertible entre el modelo 3D y el espacio en el que se representa la información. En un GIS esta transformación es la proyección y el espacio de representación de información es un rectángulo. La dificultad en el caso de un modelo 3D general esta en establecer la transformación. En el caso de superficies simples se puede realizar una parametrización del modelo 3D. Este proceso es el que se sigue para aplicar una textura. En modelos grandes se suele descomponer la superficie I Congreso Internacional de Arqueología e Informática Gráfica, Patrimonio e Innovación Sevilla 17-20 de Junio de 2009 170 en zonas a las que se les calcula la transformación de forma independiente. Este enfoque no es valido para el sistema de información pues genera una colección de texturas (atlas de textura), la transformación no es unívoca, y no es invertible. Otra diferencia importante entre ambos sistemas se deriva de los mecanismos de edición e interacción. En el caso de los sistemas GIS, el usuario trabaja directamente sobre los mapas, ya que la mecánica de la proyección es natural y conocida. En nuestro caso, necesitaremos que la edición e interacción se realice sobre el propio modelo 3D, ya que la transformación no será intuitiva. Conclusiones La aplicación de la digitalización 3D al patrimonio requiere la automatización del procesamiento de las nubes de puntos y el desarrollo de software que aproveche la potencialidad de los modelos digitales. La evolución de este software debe llevar a la creación de sistemas integrales de gestión de información arqueológicos, que trabajen en un modo análogo a como lo hace un sistema GIS. Un sistema de información para patrimonio podría servir como herramienta genérica, en la que podrían desarrollarse la mayor parte de las aplicaciones descritas. Agradecimientos Este trabajo ha sido parcialmente financiado por el Ministerio de Ciencia y Tecnología y los fondos FEDER, a través del proyecto TIN2007-67474-C03-02 y por la Consejería de Innovación Ciencia y Empresa, Junta de Andalucía a través del proyecto de excelencia TIC-401. Bibliografía AGNELLO, F. et al. (2003): Cultural heritage and information systems, an investigation into a dedicated hypertext. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Vol. 34, Part 5. BESORA, I. et al.(2008): “Real-Time Exploration of the Virtual Reconstruction of the Entrance of the Ripoll Monastery”, en Actas del XIX Congreso Español de Informática Gráfica CEIG’08. CALLIERI, M. et al.(2008):Virtual Inspector: “A Flexible Visualizer for Dense 3D Scanned Models”. IEEE Computer Graphics and Applications, vol. 28, no.1, pp. 44-54 GRANDE LEON, A. (2002): “Itálica virtual. 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(2007): Generación automatizada de modelado 3D para difusión y documentación del patrimonio histórico. Informática Gráfica y Patrimonio Histórico, pp: 111-120. SEAV. Sociedad Española de Arqueología Virtual 171 MESA PONENTES_6 / TABLE OF LECTURES_6 REALIDAD VIRTUAL: HERRAMIENTA DE INVESTIGACIÓN, CONSERVACIÓN Y DIFUSIÓN DEL PATRIMONIO ARQUEOLÓGICO VIRTUAL REALITY: AN APPROACH FOR RESEARCH, CONSERVATION AND DIFFUSION OF ARCHAEOLOGICAL HERITAGE LARARIUM CASA DE LOS PÁJAROS. CENTRO DE INTERPRETACIÓN DE ITÁLICA. ITÁLICA. SEVILLA. ESPAÑA. ANTINOO. Arqueología Virtual. Sevilla. España. I Congreso Internacional de Arqueología e Informática Gráfica, Patrimonio e Innovación Sevilla 17-20 de Junio de 2009 172 SEAV. Sociedad Española de Arqueología Virtual 173 Las nuevas tecnologías, una herramienta al servicio de la presentación del Patrimonio. El caso del Parque Arqueológico rqueológico Minas de Gavà (B (Barcelona) Mònica Borrell Giró Parque Arqueológico Minas de Gavà. Gavà. España. Resumen El Parque Arqueológico Minas de Gavà (Barcelona) es una instalación patrimonial creada con el objetivo de conservar un sector de les minas en galería más antiguas de Europa y difundir su conocimiento. La construcción del edificio y la propuesta museográfica representaron una serie de retos y motivos de reflexión sobre cómo actuar y difundir un yacimiento arqueológico tan singular. En estas líneas queremos presentar nuestra experiencia, los recursos que se utilizaron y las aplicaciones en la gestión y la comunicación. Clave: Palabras Clave MINAS PREHISTÓRICAS DE GAVÀ, MUSEALIZACIÓN, NUEVAS TECNOLOGÍAS Abstract The Gava Mines Archaeological Park (Gavà, Spain) is an interpretative centre created in order to achieve a global project in the Prehistoric Mines site, the oldest mines made in galleries in Europe. The construction of the building and the exhibition were a challenge and an opportunity to think about how to act and communicate such an outstanding archaeological site. In this paper we present this experience, the resources used and the technological applications in management and communication. words: Key words PREHISTORIC MINES GAVÀ2, MUSEALIZATION, NEW TECHNOLOGIES. 1. El punto de partida: el yacimiento casco urbano de Gavà o en zona urbanizable. El Parque Arqueológico ha representado una actuación en un solar municipal de unos 4.000 m2, donde se localizan una veintena de bocas de mina. Las Minas Prehistóricas de Gavà son un yacimiento singular en muchos sentidos, incluidas la fragilidad de sus estructuras y la complejidad de actuación y presentación del mismo. Las Minas Prehistóricas de Gavà son las minas en galería más antiguas de Europa y las únicas dedicadas a la extracción de variscita, un mineral de color verde utilizado para la confección de ornamentos. Con 6.000 años de antigüedad, fueron explotadas a lo largo de unos ochocientos años por comunidades que enmarcamos en el neolítico medio y final. Contemporáneamente a la explotación, las minas fueron reutilizadas como escombreras y cámaras funerarias, de manera que, aunque no se ha localizado la zona de hábitat, el yacimiento es una fuente de información única para el estudio del neolítico en el Mediterráneo occidental. Las Minas Prehistóricas fueron excavadas en una zona de pizarras y precisamente el sustrato geológico, juntamente con el desarrollo tecnológico, es el que determina el sistema de explotación en galerías subterráneas y las dimensiones y características de las estructuras. Como veremos, estos aspectos son clave en cualquier actuación de conservación y presentación. El yacimiento está catalogado como BCIN desde 1998 y tiene una superficie aproximada de 200 Ha., en buena medida en el Figura 1. Vista general del recinto expositivo 2 El Parque Arqueológico, premisas de la actuación Las Minas se conocían desde mediados de los años setenta y fueron abiertas al público en 1993, con una primera actuación de protección y presentación de las mismas muy sencilla y que permitía la visita subterránea a una de las minas mejor conservadas y conocidas del complejo. I Congreso Internacional de Arqueología e Informática Gráfica, Patrimonio e Innovación Sevilla 17-20 de Junio de 2009 174 Los años de experiencia de trabajo integral en el yacimiento fueron muy importantes para definir el proyecto museológico del Parque Arqueológico redactado por el equipo del Museo de Gavà y el proyecto arquitectónico y museográfico diseñado por Dani Freixes i Varis Arquitectes y construido por la empresa Lunatus. La primera de las premisas que guiaron la actuación en el Parque Arqueológico es la del compromiso, la militancia por la divulgación del conocimiento y la preservación de nuestro pasado y del patrimonio como su testimonio. La segunda, la voluntad de comunicar estos valores a la globalidad de la población, especialista o turista, infantil o adulta... Intentando atraer su interés, haciendo comprensibles conceptos y valores a veces difíciles de transmitir, motivando y emocionando. Es evidente que hay unos requerimientos de preservación, de gestión, de rigor científico... pero también hemos de tener en cuenta los requerimientos que emanan de las necesidades, de las demandas de los usuarios. Las TIC pueden ser una herramienta al servicio de estos objetivos, no un objetivo en sí. La construcción del PA intentaba dar respuesta a varias necesidades que se nos habían hecho evidentes en los casi diez años de visita pública: La preservación de las estructuras. Sin afectar directamente a la conservación de las minas, los más de quince mil visitantes anuales que recorrían los pozos, cámaras y galerías dejaban su huella inevitablemente en el yacimiento. Era necesario buscar una alternativa que substituyera la experiencia de la visita a las minas originales, una experiencia que se demostraba única y emotiva para la mayoría de visitantes. La recreación del pasado. Cómo transmitir a la gente todo el conocimiento que proporcionan las excavaciones sobre el entorno natural, el aprovechamiento de recursos, sistemas productivos, creencias, tecnología.... del neolítico superando las limitaciones de las estructuras mineras vacías y los materiales arqueológicos, de por sí parciales y visualmente poco espectaculares. Una instalación moderna al servicio del visitante. Facilitar a los usuarios todos los servicios que hacen la visita completa y placentera, no sólo en la instalación en sí, sino desde el momento que se planea la visita, lo que implica todos los mecanismos de comunicación. 3. La solución arquitectónica En el Parque Arqueológico tienen una presencia especial el edificio mismo y la presentación museográfica, que se sitúa en el entorno y sobre las estructuras mineras mismas. En todo el desarrollo del proyecto se tuvo en cuenta el necesario equilibrio entre los recursos de presentación y el protagonismo que habían de tener las estructuras mineras, subterráneas en su totalidad. En este sentido es una instalación novedosa que se desmarca de los musées de site y de algunos centros de interpretación. SEAV. Sociedad Española de Arqueología Virtual Figura 2. Visitantes contemplando las estructuras originales de la mina central En el Parque Arqueológico se crea una relación particular entre museografía y yacimiento. El edificio está en parte abierto en su recorrido perimetral, de manera que el visitante siente las inclemencias como la lluvia o el viento. Asimismo, la museografía está construida en una plataforma elevada sobre el sustrato natural, de manera que hay un diálogo constante entre la tierra, las minas y la exposición. En contraste a estos elementos naturales que nos evocan el territorio y la excavación de origen, la museografía es expresamente moderna, visualmente llamativa, con gran presencia de componentes audiovisuales. Se genera así un diálogo singular entre elementos naturales o arqueológicos y museografía en el que tiene un papel particular, y no necesariamente obvia, la tecnología. 4. El tratamiento de las estructuras mineras Para evitar que la museografía quitara protagonismo al yacimiento, la primera solución fue la de hacer evidentes las estructuras en todo el recorrido. Allí donde fue posible – que es en la mayoría de casos – se protegieron las bocas y se musealizaron. Asimismo, la zanja central descubierta en este sector preside todo el recorrido expositivo. 175 Por otro lado, la construcción del Parque Arqueológico era una oportunidad para solucionar dos problemas principales que presentaba el recorrido que se hacía habitualmente por las minas originales: la conservación de las estructuras y la seguridad por un lado, y la accesibilidad, por otro. En el desarrollo del proyecto se plantearon posibilidades diferentes y la solución por la que se optó finalmente fue la que actualmente llamamos “mina reproducida” o “mina didáctica”: una recreación escala natural de una mina ideal en la que concentramos el conocimiento disponible hasta el momento en temas de geología y minería. De la mina reproducida destacamos: La solución a dos de los principales problemas de las minas originales: la conservación y la accesibilidad. El rigor científico, ya que sistemas informáticos nos permitieron recrear fielmente las estructuras conocidas. La accesibilidad de máximo número de público, incluso con sillas de ruedas o con dificultades visuales. Aprovechar el marco de la reproducción para proporcionar información que en les estructures originales es difícil de conseguir o que requiere la visita a varias minas. Y un aspecto tanto o más importante, mantener la magia del original, la emoción de la visita subterránea. ¿Qué pensaban? La arqueología nos proporciona muchísima información sobre el pasado, pero los datos no siempre son fácilmente interpretables por el visitante. Cada vez más se hace evidente la utilidad de recrear a partir de la información que nos proporcionan los científicos. La opción del Parque Arqueológico, teniendo en cuenta las premisas citadas inicialmente, fue el de arriesgarse y llegar a una interpretación y recreación del pasado hasta donde el conocimiento científico nos permitía, facilitando diferentes niveles de lectura y combinando recursos (objetos, audiovisuales, textos...) y canales de comunicación diferentes, sin olvidar los sentidos y el mundo de las emociones. En cualquier caso, el recurso básico del discurso expositivo es el audiovisual (vídeos, filmaciones, dibujos con animaciones...) al que se añade, especialmente en el audiovisual inicial, un tratamiento escenográfico que permite este componente emocional. Pero en términos generales son recursos clásicos, tan sólo en la recreación del paisaje prehistórico se recurre al 3D. De entre todos, el espacio mejor valorado es el que se proyecta una filmación en un diorama, en definitiva, un sencillo y tradicional juego óptico, pero en el que el efecto narrativo, la personalización, la proximidad, el efecto de ventana al pasado, incluso la simpatía con la que se trata la información resulta más próximo al visitante, infantil o adulto. Una compleja programación informática rige el sistema de control general de la exposición. El Parque Arqueológico ya no se pone en marcha levantando diferenciales de un cuadro eléctrico ni pasando por las diferentes máquinas de vídeo que es necesario activar. Un control informático central gobierna todos los equipos y recoge los datos para gestionar la selección de idiomas, el inicio de cada uno de los audiovisuales, la secuencia de luces escenográficas, apertura y cierre de puertas, etc... Activando una pantalla táctil se pone en marcha la compleja coreografía de los diferentes elementos de la museografía. Asimismo, sistemas vía radio eliminan instalaciones con cableado. A la hora de cerrar, el mismo procedimiento permite la desactivación. Figura 3.Interior de la mina reproducida En algunos momentos del desarrollo del proyecto se ha planteado la recreación virtual de las minas con sistemas 3D para transmitir información. Ésta sería una buena opción para hacer una simulación de la formación de la geología de la zona, o para entender la relación entre geología y minería, incluso para disponer de diferentes visiones o perspectivas del yacimiento. Tanto en el entorno del Parque Arqueológico como para un acceso remoto. Pero en ningún momento, éste puede ser un recurso que facilite in situ una experiencia emocional. 5. La transmisión de información ¿Qué información nos proporciona la arqueología? ¿Qué sabemos de nuestros antepasados? ¿Cómo eran físicamente? Es un sistema que proporciona efectismo, espectacularidad, simplicidad de gestión y facilita el mantenimiento, ya que permite reparaciones parciales estando la museografía activada y el control remoto vía internet. Pero por otro lado, hay una dependencia tecnológica, el peligro de colapso y unos gastos de mantenimiento más elevados, sobretodo derivados del coste de la maquinaria. 6. Ayuda a la gestión de las instalaciones y a la comunicación Como estamos presentado, el Parque Arqueológico es un espacio tecnológico donde se mezclan nuevos y clásicos recursos al servicio de la difusión del patrimonio, así como en el proceso gestión de servicios y comunicación de la información. La aplicación de las nuevas tecnologías a los servicios ha facilitado la gestión de la instalación: las estaciones de trabajo están conectadas en red de manera que permiten la conexión desde cualquier punto en tres edificios diferentes. La telefonía IP permite el uso de aparatos fijos y portátiles que se conectan con tecnología WIFI y permiten la descentralización de la atención telefónica, por ejemplo. I Congreso Internacional de Arqueología e Informática Gráfica, Patrimonio e Innovación Sevilla 17-20 de Junio de 2009 176 otras administraciones (autonómica, nacional y europea). Un proyecto museográfico novedoso fruto del trabajo conjunto: la experiencia del personal técnico del museo en el campo de la arqueología y el patrimonio, la creatividad de Dani Freixes y la profesionalidad de una empresa privada, Lunatus, que buscó soluciones técnicas y materializó un sueño. Es de rigor reconocer que, a partir del conocimiento del personal técnico de museos, es sobre todo el dinamismo de profesionales y empresas el que permite avanzar en las soluciones museográficas e innovar en este campo. Es un camino que se hace conjuntamente. Figura 4. Visitantes en la sala de interactivos del Parque Arqueológico Minas de Gavà La informatización de las reservas, de la facturación, venta de entradas, emisión de billetes de acceso, control de estocs... facilita enormemente la gestión de la instalación y el control contable. Y un aspecto en que es clave la informática es el de la comunicación: internet. www.parcarqueologic.cat es el espacio virtual del Parque Arqueológico, la carta de presentación, una fuente de información, una herramienta de gestión, un centro de recursos, un canal de comunicación..., que todavía no ha sido explotado en todo su potencial. El proyecto del Parque Arqueológico representa una apuesta valiente e integral de valorización de un yacimiento arqueológico por parte de la administración municipal que tuvo el apoyo de las SEAV. Sociedad Española de Arqueología Virtual Los centros patrimoniales no somos generadores de tecnología, y a veces parece que nos llega aún más tarde que al ámbito doméstico, pero no podemos vivir de espaldas a las muchas oportunidades que ofrece. La aplicación de nuevas tecnologías facilita la gestión de instalaciones, permite una mayor autonomía de funcionamiento, facilita el intercambio, la agilidad en la comunicación y, en algunos aspectos, el abaratamiento de costos... Pero requiere también una constante formación, una adaptación continua para dar respuesta ágil a la velocidad con se suceden las novedades, la versatilidad del personal... que no siempre es fácil en la administración pública. Pero actualmente no parece que haya otro camino alternativo. Desde los museos locales y de forma aislada parece difícil mantenerse al día en el campo de las tecnologías, pero las experiencias mancomunadas o lideradas por administraciones superiores han de servir para promocionar equipamientos e instituciones, facilitando el acceso a bases de datos de forma remota, ayudando a la proyección, potenciando el hábito de visita, generando recursos pedagógicos on line... Y conjuntamente con el mundo universitario, promoviendo la investigación en el campo de la museografía y la comunicación con el fin de avanzar de forma segura y efectiva en la aplicación de las nuevas tecnologías en los muchos frentes que se nos ofrecen. 177 Los escenarios históricos en el Museo y Parque Arqueológico Cueva Pintada: de la investigación a la recreación virtual José Ignacio Sáenz Sagasti y Carmen Gloria Rodríguez Santana Museo y Parque Arqueológico de Cueva Pintada. Galdar. Gran canaria. España. Resumen El Museo Parque Arqueológico Cueva Pintada (Galdar, Gran Canaria) ha apostado por la implementación de nuevas posibilidades virtuales encaminadas a mejorar la comprensión de este yacimiento por parte del público visitante. La aplicación de estas nuevas tecnologías ha estado sustentada en una sólida investigación histórica y arqueológica, así como en un profundo respeto por los restos arqueológicos originales. Clave: Palabras Clave PARQUE ARQUEOLÓGICO, REALIDAD VIRTUAL, INVESTIGACIÓN ARQUEOLÓGICA. Abstract The Museum-Archaeological Park Cueva Pintada (Galdar, Gran Canaria) has promoted the implementation of virtual possibilities to improve the understanding of this site by the visiting public. The implementation of these new technologies has been based on solid historical and archaeological research, as well as a deep respect for the original archaeological remains. words: Key words ARCHAEOLOGICAL PARK, VIRTUAL REALITY, ARCHAEOLOGICAL RESEARCH. 1. Museo y Parque Arqueológico Cueva Pintada: una larga trayectoria El Museo y Parque Arqueológico Cueva Pintada es, a día de hoy, una realidad gracias al desarrollo de un ambicioso programa de conservación, investigación y difusión, elaborado a lo largo de más de veinte años de trabajos y que tenía como uno de los objetivo irrenunciables volver a abrir al público la que, sin duda, puede considerarse como una de las manifestaciones rupestres más genuinas de la pintura mural prehispánica (figura 1). Un programa que se inició en 1982, prácticamente al mismo tiempo que se cerraba al público la Cueva Pintada debido a serios problemas ligados a su conservación. rrollaron entonces una serie de labores que buscaban, ante todo, habilitar una entrada para poder mostrar al público este singular espacio. Estos trabajos supusieron el descubrimiento de un complejo troglodita del que formaba parte la propia Cueva Pintada, así como un considerable volumen de materiales arqueológicos que fueron estudiados en ese momento, al igual que lo fueron los paneles decorados por Beltrán y Alzola (1974). Si hacemos un breve recorrido por la historia de este singular enclave arqueológico fue en el año 1862 cuando una serie de labores agrícolas provocaron el descubrimiento de una cámara excavada en la toba volcánica que conservaba en su interior las paredes pintadas con dibujos geométricos (Onrubia, 2003). Noticias de la época recuerdan el descubrimiento y dan cuenta de los materiales arqueológicos que se recuperaron en su interior (Ripoche, 1883). La repercusión de este hallazgo llevó al Ayuntamiento de Gáldar a realizar un primer acondicionamiento para facilitar su visita en 1884 (Stone, 1874/1995). Sin embargo, la Cueva Pintada cayó en el olvido y, ante la falta de acciones que garantizaran su conservación, el estado de los paneles fue deteriorándose progresivamente. No es hasta el año 1970 cuando las administraciones se comprometen a intervenir, antes de que la pérdida de los paneles fuera irreparable. Se desa- Figura 1: Detalle del friso decorado de la Cueva Pintada.* I Congreso Internacional de Arqueología e Informática Gráfica, Patrimonio e Innovación Sevilla 17-20 de Junio de 2009 178 En el año 1972 se abre la Cueva Pintada al público, y un año más tarde fue declara Monumento Histórico Artístico (BOE, 1973). El inadecuado cierre arquitectónico realizado en este momento, a lo que se unió la falta de control de las visitas, provocó la aceleración de los procesos de deterioro (Onrubia et al., 2007), de ahí que en el año 1982 se tomara la decisión de cerrar la cueva al público. de los muros no suelen superar los 50 cm. Por otro lado, las fases de ocupación de este espacio, que posee una extensión de 6.000 m2, así como las evidentes remodelaciones realizadas en algunas de las casas, son difíciles de apreciar por el público no especialista. Era evidente que para poder volver a disfrutar de la contemplación de la Cueva Pintada se imponía el desarrollo de un programa integral de conservación en el que la investigación arqueológica debía ocupar un lugar destacado. Agáldar, nombre prehispánico de Gáldar, era citado en las fuentes escritas de los siglos XIV y XV, como el centro del poder político de Gran Canaria, jugando un papel primordial en lo que fue el proceso de anexión de la isla por parte de la corona castellana. El programa de investigación planteó entonces la necesidad de acometer una serie de sondeos arqueológicos en el entorno próximo de la cueva. Los espectaculares descubrimientos impulsaron las intervenciones arqueológicas que se desarrollaron a lo largo de 14 campañas de excavaciones y que permitieron sacar a la luz un poblado de más de cincuenta casas, cuevas y otra serie de espacios domésticos, en el que se recuperó una gran cantidad de materiales arqueológicos (Onrubia et al., 2004: 709). 3. Las recreaciones históricas en Cueva Pintada 2. La realidad virtual en el proyecto museológico Los descubrimientos derivados de las intervenciones arqueológicas transformaron lo que era una aislada cámara decorada, en un yacimiento complejo y extenso. Esta nueva realidad cambió de forma radical el planteamiento inicial, ya que no sólo se trataba de abrir la Cueva Pintada al público sino de abordar la musealización de un caserío que formó parte del antiguo Agáldar prehispánico. La densidad de estructuras arqueológicas y la marcada topografía del yacimiento impusieron una compleja y audaz intervención arquitectónica (Zarandieta et al., 2007). Las reconstrucciones virtuales no pueden llegar a desarrollarse sin el concurso de un exhaustivo proceso de investigación. Es difícil que se pueda recrear un escenario histórico si previamente no se ha sido capaz de reconstruir cada uno de los elementos que lo formaban, ya se trate de un paisaje desaparecido, ya de los acontecimientos que en él se desarrollan. En el caso de Agáldar, la reconstrucción de los hechos que en él tuvieron lugar pueden ser reconstruidos no sólo con la información arqueológica derivada de las excavaciones realizadas en el yacimiento, sino también con las abundantes fuentes documentales y narrativas. Lógicamente, es preciso discernir qué documentación manejar y para qué hechos concretos, sin caer en el anacronismo. La ventaja con la que contamos en el yacimiento Cueva Pintada, es que una buena parte de toda esa información documental es contemporánea a la ocupación del poblado, y en concreto con el periodo mejor conocido, que abarcan los siglos XIV al XVI. (Onrubia, 2003). En los audiovisuales del museo se han utilizado distintos sistemas a la hora de afrontar la recreación de una realidad pretérita, es así que se han modelado en 3D complejos escenarios históricos en los que destacan los paisajes (ya se trate de las vistas de la isla, ya de Gáldar o la ciudad del Real de Las Palmas), los poblados indígenas, las primeras edificaciones castellanas (figuras 2 y 3) o enclaves sólo conocidos a través de las fuentes escritas y en los que la realidad prehispánica debe ser imaginada (figura 4, a partir de Onrubia et al., 2000: 24). La vocación última es la de rescatar todo un proceso histórico que ha sido científicamente construido. Con este nuevo punto de partida, se diseñó un proyecto museológico que, si bien consideraba irrenunciable la contemplación directa de este singular enclave, pretendía ir más allá en la construcción de su discurso (Onrubia Pintado et al., 1999; Sáenz y Antona, 2006). La voluntad era la de introducir al visitante en un escenario histórico, invitarle a viajar al pasado para adentrarse en uno de los momentos más apasionantes de la historia de la isla. Para lograr evocar ese momento remoto, se consideró que los recursos audiovisuales serían el instrumento idóneo. Lógicamente, las recreaciones virtuales ocuparían un lugar destacado en ellos, puesto que permitían recrear escenarios desaparecidos hace más de mil años. De este modo, el proyecto museológico incorporó siete audiovisuales que dosifican la información que se desea transmitir al visitante, distribuyéndose a lo largo del recorrido. Esto hace que elementos arqueológico reales (ya en la sala de exposición, ya en el propio yacimiento) se combinen con las recreaciones multimedia, haciendo que el recorrido se convierta en una experiencia enriquecedora para el visitante. No cabe duda de que uno de los retos de la musealización de un yacimiento reside en hacer comprensibles las ruinas que el visitante contempla. El estado de conservación en el que se encuentran los restos del poblado Cueva Pintada es aceptable, sin embargo, como ocurre en la mayoría de yacimientos, apenas se conservan las líneas de cimentación de las casas y los alzados SEAV. Sociedad Española de Arqueología Virtual Figura 2: Recreación de la isla de Gran Canaria en una imagen nocturna, en la que destaca el modelado de la Montaña de Gáldar ** Lógicamente, también hay un segundo grupo de infografías que se ha centrado en reproducir espacios arqueológicos de los que la investigación ha permitido tener suficientes datos como para plantear hipótesis que se plasman en propuestas concretas. 179 Figura 3: Infografía en 3D de la antigua Iglesia de Santiago de los Caballeros de Gáldar sobre el plano de Cayetano González de principios del siglo XIX ** Sin duda, el primer audiovisual, en estereoscopía y alta definición, es el que ha supuesto una mayor novedad, tanto en sus fases de producción, postproducción e instalación, de hecho, en el momento de su realización, año 2003, fue el primer rodaje europeo que combinaba ambos sistemas. Los estudios de público realizados confirman que el resultado final es altamente valorado por los visitantes, siendo el mejor puntuado por el público entre los recursos museográficos desplegados en el museo. Este tipo de proyección es el que verdaderamente consigue que las personas se sientan parte de esa realidad virtual pretérita, en especial en algunos momentos del audiovisual donde se tiene la sensación de ver salir de la propia pantalla elementos como aves virtuales, virotes, antorchas encendidas… Las reacciones de los visitantes durante la proyección (movimientos, sorpresa, exclamaciones…) dan fe de ello. 3.2. Las recreaciones virtuales virtuales El mito de origen y colonización de las islas Entre las primeras cuestiones que se tuvieron que afrontar en el discurso museológico se encontraba el origen del poblamiento insular, que sigue siendo uno de los temas aún sin resolver de la investigación arqueológica en Canarias. Figura 4: Recreación del oratorio de Tirma, imaginado a partir de la descripción de Bernáldez** 3.1. Los formatos de exhibición En el primer audiovisual, a la hora de abordar este asunto, el equipo responsable intentó alejarse de los tópicos, a la vez que descartaba algunas de propuestas que se han instalado en los últimos años en parte de la comunidad científica y que, a fuerza de repetirlas, parece que se dan por ciertas. Una de las bazas del proyecto museológico implementado en el Museo y Parque Arqueológico reside en su capacidad para sumergir al visitante en una realidad pretérita, una realidad que ya no existe, una realidad virtual. Cautivar la atención del público es uno de los objetivos prioritarios del museo y, sin duda, la introducción de dos formatos innovadores, proyecciones estereoscópicas y panorámicas, contribuye a ello. Por otro lado, las salas incluyen otros elementos, tales como sonido Dolby 5.1, flashes strobos, luces cegadoras, pantalla motorizada… que contribuyen a conseguir esa inmersión en la Gran Canaria del siglo XV (figura 5). Se acudió, pues, al propio mito de origen de los antiguos canarios para salvar esta cuestión (Onrubia Pintado, 2003:454). Marín de Cubas escribía: “afirmabánla los canarios […] que decían haber venido encantados en forma de aves desde África del monte Atlante que llamaban Montes Claros con grandes fábulas y ficciones” (1694/1993: 313). Precisamente este texto fue la base de una recreación virtual que construye un episodio evocador que se inserta en la cosmogonía indígena. Así, para recrear este mito se modelaron dos aves virtuales que se acercan por un mar proceloso a la isla de Gran Canaria (figura 6) y, mediante un morphing digital, se transforman en los actores que encarnan a esos primeros pobladores. Figura 5: Público-visitante contemplando el audiovisual estereoscópico en el Museo y Parque Arqueológico Cueva Pintada * Figura 6: Imagen virtual de las aves que encarnan el mito de origen de los antiguos canarios** I Congreso Internacional de Arqueología e Informática Gráfica, Patrimonio e Innovación Sevilla 17-20 de Junio de 2009 180 La Cueva Pintada y el Complejo Troglodita En el yacimiento Cueva Pintada, este conjunto es, probablemente, el espacio más significativo y, de hecho, el núcleo que impulsa el proyecto de musealización. Si bien la intervención arqueológica de 1970 permitió descubrir el complejo troglodita del que formaba parte la Cueva Pintada, también provocó la destrucción de una parte del mismo. Esa pérdida implicó que la presentación de este lugar se convirtiera en un verdadero reto en el proyecto museológico. A las modificaciones provocadas por aquellos trabajos, se unía la barrera visual del cierre arquitectónico de la cámara decorada, necesario para garantizar su conservación. En este contexto, parece que todo son obstáculos para que el visitante pudiera formarse una imagen clara de cómo se organizaba este espacio en época prehispánica. vinculado a la transformación de la caña de azúcar en un producto apto para la exportación. El audiovisual muestra las distintas dependencias que componían una instalación de este tipo, así como las diferentes labores que se desarrollaban en cada uno de esos espacios (molienda y prensado de la caña, salas de caldera, purgado y refinado…). Mediante la combinación de espacios modelados por ordenador, a los que se incorporan personajes reales, el visitante tiene la sensación de estar viendo una de esas industrias azucareras en pleno proceso de producción (figuras 7 y 8). Los modelados en 3D que se insertan en los audiovisuales situados en esta parte del poblado, posibilitan la recreación de este complejo que está compuesto por siete espacios habitacionales, probablemente con distintos usos cada uno de ellos, a tenor de las diferencias que presentan las plantas de cada espacio habitacional, y de los datos recuperados en su descubrimiento. En este espacio también fueron diseñados dos módulos interactivos que permiten al visitante realizar un itinerario virtual por este complejo, escogiendo vías de acceso a las distintas habitaciones, incluyendo en el interior de las mismas los ajuares que pudieron estar presentes en ellos. Figura 7: Combinación de infografía y personajes reales en la recreación del ingenio azucarero. Recreación del prensado de la caña de azúcar** La recreación de las casas prehispánicas Los datos recuperados a lo largo de las campañas de excavación, unido a las referencias arqueológicas conocidas (Onrubia Pintado, 2003) han permitido tener una idea aproximada de cuál era el aspecto que podía tener el antiguo poblado de Agáldar. El visitante puede contemplar en el museo, concretamente en el audiovisual panorámico, la recreación infográfica de la disposición de este poblado en la falda de la montaña, ocupando el espacio que va desde el actual centro histórico de Gáldar hasta el fondo del barranco. Del mismo modo, combinando datos documentales y arqueológicos, se ha podido desentrañar las técnicas constructivas de las casas prehispánicas. El audiovisual que reconstruye este proceso se han incluido en el interior de las viviendas que se han construido a escala 1:1 en el propio yacimiento. No cabe duda de que la combinación de la visita por el yacimiento, la recreación de las viviendas y los recursos audiovisuales, con imágenes virtuales y reales, consiguen que el visitante pueda ir conformando poco a poco, una imagen mental de cómo era el aspecto que tenía el poblado Cueva Pintada. El ingenio azucarero Como ya se ha apuntado, a lo largo de las distintas unidades expositivas, se van presentando imágenes virtuales que ponen de relieve las consecuencias de la presencia castellana en la isla desde finales del siglo XV (la torre de Agaete, la fundación del Real de Las Palmas, la transformación del Agáldar prehispánico, las naves que llegan a las islas…). No obstante, la reconstrucción del ingenio azucarero amalgama no sólo el modelado en 3D de espacios concretos, sino la escenificación del complejo proceso SEAV. Sociedad Española de Arqueología Virtual Figura 8: Combinación de infografía y personajes reales, recreando el volcado de la melaza en las formas azucareras ** Esto ha sido posible gracias a la recopilación de una exhaustiva información que nos permiten hablar de la existencia de un ingenio azucarero en las proximidades del yacimiento. Es muy posible que incluso una de las estructuras indígenas fuera reutilizada como parte de este ingenio (Martín et al., 1996). Esta reconstrucción se ha considerado como un elemento clave en el discurso museológico pues es incuestionable la importancia que tuvo esta industria en el desarrollo económico de la isla en los años que siguieron a su conquista y hasta la llegada de la caña de azúcar de los países americanos. Esta información se sitúa al final del recorrido por el yacimiento, lo que contribuye a crear en el visitante la sensación de que a medida de que se dirige a la salida, recibe información de las fases más recientes del poblado, retornando poco a poco de ese viaje que ha realizado al pasado prehispánico. 181 5. La aportación de las nuevas tecnologías al Museo y Parque Arqueológico Cueva Pintada Es indudable la aportación de las nuevas tecnologías en los discursos museológicos en múltiples aspectos. Desde el punto de vista de la presentación de contenidos, han permitido no sólo destacan los vestigios más conocidos o espectaculares, sino que han incorporado, en muchos casos de manera indirecta, otros elementos que no eran resaltados en los discursos positivistas de los museos: un campo cultivado de cebada, una plaga de langosta, un cesto lleno de higos, el desarrollo de un ritual… Esto permite transmitir información a públicos heterogéneos y con distintos niveles de conocimiento sobre las materias de referencia del museo. Evidentemente ello no supone renunciar a la utilización de otros soportes que complementen esa información, como puede ser la trasmitida por los guías del museo. Desde el punto de vista de la conservación estos sistemas ofrecen la ventaja de crear una imagen de cómo era un determinado bien cultural, sin intervenir directamente él. Hace ya tiempo que los criterios de restauración se orientan a reducir al mínimo las actuaciones sobre los objetos muebles o los bienes inmuebles. Se pretende con ello respetar al máximo el original, evitando confundir al público con reconstrucciones en las que los elementos originales quedan ensombrecidos y, por tanto, difícilmente identificables. Como consecuencia de esto, las restauraciones no siempre consiguen que las piezas sean comprensibles a todo tipo de público, y es aquí donde las recreaciones entrar a jugar un papel crucial. Otra de las posibilidades de estos sistemas, y que ha sido utilizada en Cueva Pintada, es la de plasmar la evolución histórica del poblado, que permite al visitante hacerse una idea clara de cómo este espacio ha sido apropiado, transformado o abandonado. Todo ello transcurre ante el espectador en apenas unos segundos. Esta posibilidad es un recurso de vital importancia en centros donde el tiempo que se dedica a una visita suele ser limitado. Desde el mismo momento que estos sistemas (tanto los propios equipamientos técnicos como los audiovisuales) se incorporan a los centros museísticos, se podría afirmar que pasan a formar parte del propio patrimonio de centro, al igual que los restos arqueológicos. Es por ello que los museos deben destinar una parte importante de sus presupuestos al mantenimiento y mejora de todos los recursos vinculados con las nuevas tecnologías, para lo es imprescindible contar con los profesionales que pueden dar un servicio de mantenimiento de calidad. El esfuerzo desplegado para llevar a cabo estas reconstrucciones históricas, puede ser, además, rentabilizado utilizándolo, no sólo en el recorrido del museo y parque arqueológico, sino también como recursos didácticos de primer orden con los que puede contar el centro a la hora de desarrollar sus propuestas didácticas (Rodríguez Santana et al., 2008). Incorporar este nuevo modelo de presentación en los museos ha supuesto un salto cualitativo en la comprensión de los mensajes expositivos por parte del público visitante. La inclusión de estas nuevas tecnologías supone también asumir el reto de la permanente actualización de los contenidos y de los soportes de información, cada vez más sofisticados. No debemos concluir sin señalar que este apasionante mundo de la realidad virtual y de las nuevas tecnologías aplicadas a los espacios de presentación del patrimonio no debe eclipsar sino convivir en equilibrio con los bienes que custodian los museos y a los que no deben restar protagonismo. Todo ello no podrá afrontarse sin el necesario apoyo a la investigación aplicada en museos, único modo de renovar los contenidos, modificar hipótesis interpretativas, e incorporar nuevos datos científicamente construidos. * Fotos: Archivo MPACP – J. Betancor ** Fotos: Archivo MPACP – Jorge Molina Bibliografía BELTRÁN, A. y J. M. 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