Collaboratore: ing. Francesco Sorrentino

Tutor: Prof.Luigi Maffei

Aprile 2015

 

INTRODUZIONE

Da sempre il patrimonio archeologico rappresenta non solo uno strumento di studio storico e scientifico, ma soprattutto una fonte di memoria per la collettività. Preservare nel tempo il patrimonio culturale è un’azione che consente da un lato di contribuire alla diffusione del sapere e della cultura, e dall’altro di sviluppare il comparto economico e turistico ad essa collegato, accrescendo la consapevolezza delle risorse culturali e artistiche potenzialmente a disposizione di diverse aree geografiche.

Tra i diversi siti di interesse archeologico, i teatri antichi assumono un’attenzione importante, in particolare per gli studiosi di acustica. Infatti questi luoghi rappresentano non solo delle opere, più o meno maestose, di interesse architettonico, ma soprattutto luoghi che, nascendo con la specifica funzione di consentire l’ascolto di rappresentazione teatrali, mostrano specifiche esigenze acustiche.

Vari autori hanno indagato nel tempo le caratteristiche acustiche di teatri antichi, al fine di individuare la qualità dell’ascolto nei diversi settori che compongono il teatro, in relazione a quelle che sono le caratteristiche geometriche del sito e le tipologie di materiali utilizzate per la costruzione ed il rivestimento della struttura [1-5].

Alla luce di quanto illustrato, risulta evidente che un’esperienza di visita presso un teatro antico non può prescindere da una sperimentazione del sito che coinvolga più stimoli sensoriali. Troppo spesso accade che in una visita ad un sito culturale la stimolazione visiva prevale fortemente sulle altre stimolazioni sensoriali, facendo sì che gli stimoli non visivi vengano lasciati all’immaginazione del turista. Nel caso dei teatri antichi è necessario che questi siti vengano fruiti dai turisti anche attraverso esperienze multisensoriali, tenendo però conto di quella che è la signature acustica del luogo, ossia il contenuto di informazioni uditive specifiche del sito.

In tale discorso risulta rilevante l’apporto che strumenti di realtà virtuale immersiva possono dare al raggiungimento di un così complesso obiettivo. Attraverso sistemi che siano in grado di simulare ambienti complessi in modalità multisensoriale, è possibile far vivere ad un generico turista un’esperienza di visita che comprenda la fruizione visiva del sito, la sperimentazione uditiva dell’acustica del luogo, nonché la riproduzione in quello specifico spazio di eventi connessi alla reale funzione del sito, quali rappresentazioni teatrali o concerti, il tutto in modalità virtuale. Come detto già in precedenza per l’esperienza di visita, anche una ricostruzione virtuale di un sito non può prescindere dall’integrazione di modellazioni grafiche tridimensionali con informazioni afferenti alle altre sfere sensoriali, su tutte quella uditiva.

Le potenzialità di tale strumento appaiono enormi, non solo in un’ottica legata all’implementazione degli attuali sistemi di fruizione delle aree archeologiche in generale, ma anche in relazione alla possibilità, da parte di potenziali turisti, di osservare, ascoltare e vivere l’esperienza di visita multisensoriale presso un determinato sito anche a migliaia di chilometri di distanza, grazie agli attuali mezzi di comunicazione di rete.

Relativamente all’oggetto delle attività, la sperimentazione ha riguardato la simulazione di un’esperienza di visita presso il Teatro Grande di Pompei, così come appare oggi.

 

1. IL TEATRO GRANDE DI POMPEI

Da fonti storiche [1] è emerso che il Teatro Grande di Pompei era stato costruito inizialmente con una forma piana ad U. La forma ad U allungata è una caratteristica dei teatri greco-ellenistici, dato che la città di Pompei, prima di diventare una colonia romana, era una città Sannita. In Campania e Molise è possibile trovare teatri di questa epoca nelle città di Sarno e Pietrabbondante: entrambi presentano una forma ad U allungata. La pianta del Teatro Grande non è pertanto riconducibile ad un modello romano. Il teatro è stato inizialmente costruito su una collina, come in epoca greco-ellenistica, con la parte inferiore della cavea (le gradinate) rivestita con blocchi di marmo, mentre la parte alta era stata ricoperta da terreno ed erba. La cavea e la scaena (il palco e la parte costruita alle spalle del palco) erano separati. Quando la città di Pompei divenne una colonia romana il teatro fu espanso con la costruzione della summa cavea (gradinate superiori alla cavea per spettatori meno stimati), e delle tribunalia (elemento di di giunzione che collegava la scaena alla cavea). Nell’orchestra (l’area centrale per le performarce) erano seduti i senatori, mentre salendo più su nella cavea erano disposte le altre persone in funzione della loro classe sociale. I materiali utilizzati erano marmo per la cavea, e mattoni con colonne ed intonaci per i muri della scaena. La scaena era posta su due ordini di pilastri ed era impreziosita con porte, nicchie e colonne; sulla scaena era presente un tetto a spiovente in legno. La cavea era divisa in settori da 5 cunei (sezioni cuneiformi con posti a sedere). Un muro continuo costituiva l’emiciclo del teatro sopra le scale della summa cavea, formando un attico dove pali dei venivano collocati per fissare tendoni (Velaria) per proteggere gli spettatori dal sole.

Il teatro romano è stato sepolto durante l’eruzione del Vesuvio nel 79 d. C. È stato solo alla fine del XXVII secolo che il teatro è stato riscoperto e durante il XX secolo si è iniziato ad utilizzarlo per manifestazioni. Durante i lavori di scavo le mura della scaena non sono stare ripristinate e la cavea non è stata ricostruita in marmo come originariamente, ma in terra ed erba, e solo una parte della summa cave è stata ricostruita. Così il teatro è diventato una significante attrazione turistica e usata durante l stagione estiva per concerti lirici, jazz e pop. Sedute rimovibili in legno venivano installate nella cavea e rimosse al termine della stagione teatrale.

Nel 2011, per ragioni coreografiche, la cavea è stato rivestita con blocchi di tufo ad anche la summa cavea e stata in parte ristrutturata con posti a sedere. Tale configurazione viene utilizzata per manifestazioni dal 2011. Le principali dimensioni del tetro sono:

• diametro della cavea = 58 m;
• diametro dell’orchestra = 10 m;
• larghezza della scaena = 30 m;
• altezza del pulpito (piattaforma per l’oratore di fronte la scaena) = 1 m;

L’originale capienza del teatro era di 5000 spettatori, mentre ad oggi il teatro può ospitare 2200 spettatori.

Figura 1- Piante dell’evoluzione architettonica del Teatro Grande di Pompei: periodo greco-ellenistico, periodo romano, ante 2011, post 2011 (stato attuale) [1].

 

2. MODELLAZIONE GRAFICA

La realizzazione dello scenario virtuale è stata articolata in diverse fasi. Si è partiti dal reperire informazioni circa lo stato attuale del sito. Attraverso sopralluoghi in sito ed informazioni da bibliografia, è stato possibile effettuare un rilievo delle principali dimensioni del teatro. Sono state inoltre raccolte sul posto informazioni sui materiali utilizzati; mediante un’accurata raccolta fotografica infatti è stato possibile realizzare un database delle texture per il modello visivo. Le informazioni reperite in campo sono state poi integrate ai rilievi in pianta e alle sezioni recuperate in bibliografia.

Il passo successivo è stato quello di realizzare il modello tridimensionale: mediante software di modellazione grafica 3dsMax^® sono stati creati i solidi che compongono la scena. Dalla raccolta fotografica, tramite l’utilizzo di un editor di immagini, è stato possibile realizzare le texture da applicare al modello nelle corrispondenti parti così come dallo stato dei luoghi. L’intero modello è stato quindi mappato nei singoli dettagli all’interno dell’ambiente di lavoro 3dsMax^®.

L’ultima fase è consistita nell’importazione dell’intero modello all’interno del software per la gestione dell’interazione virtuale, degli elementi visivi, acustici e delle periferiche di esplorazione. All’interno di quest’ambiente è stata inoltre completata la scena dal punto di vista grafico mediante inserimento dell’illuminazione solare, dei relativi effetti di riflessione sui materiali e dell’ambiente circostante, fino al raggiungimento di un buon grado di realismo. Sono stati aggiunti alla scena inoltre avatar rappresentanti il pubblico seduto sugli spalti e uno spettacolo in atto sul palco. Nell’ottica di ottenere un risultato quanto più simile alla realtà, gli avatar sono stati animati in modo indipendente l’uno dall’altro.

Figura 2- Vista del Teatro Grande di Pompei allo stato attuale.

Figura 3- Wireframe del modello tridimensionale realizzato in 3dsMax^®.

 

Figura 4- Vista del modello tridimensionale grezzo realizzato in 3dsMax^®.

 

3. MODELLAZIONE ACUSTICA

Al fine di riprodurre lo specifico set di informazioni acustiche connesso al Teatro Grande, in un primo step sono stati valutati i principali parametri acustici per mezzo del software di modellazione acustica Odeon^®, tendendo conto delle caratteristiche geometriche del sito e delle tipologie di materiali di rivestimento. Per l’auralizzazione delle sorgenti sonore è stato utilizzato come base il modello grezzo realizzato in 3dsMax^®.

In particolare è stata posizionata una sorgente sonora all’interno dell’orchestra, e sono stati distribuiti sulla summa cavea dieci differenti punti ricevitori.

Figura 5- Schema sorgente-ricevitori utilizzato come input del software di modellazione acustica.

Per ciascun punto ricevitore sono stati calcolati i principali parametri acustici. Nelle figure seguenti i valori del tempo di riverbero T30, della chiarezza C80, della definizione D50 e del livello di pressione sonora (SPL)  sono mostrati per bande di ottava per ciascun ricevitore.

Figura 6- Valori del tempo di riverbero T30 per bande d’ottava

Figura 7- Valori della chiarezza C80 per bande d’ottava

Figura 8- Valori della definizione D50 per bande d’ottava

Figura 9-Valori del livello di pressione sonora (SPL) per bande d’ottava

Il passo successivo è consistito nel valutare la risposta all’impulso dell’ambiente relativamente alle caratteristiche del teatro. Per tre dei dieci punti ricevitori, corrispondenti ai tre punti in cui il turista potrà sperimentare la simulazione di visita, sono state calcolate le risposte all’impulso per mezzo del software. Questo det di dati rappresenta il punto di partenza che ha consentito di ricreare lo stimolo uditivo nella esperienza di visita al sito archeologico: infatti, effettuando la convoluzione tra un generico segnale audio anecoico stereofonico e le risposte all’impulso dell’ambiente, è possibile generare un segnale audio che include informazioni riguardo la posizione dello sperimentatore nell’ambiente e le caratteristiche acustiche del sito. Parallelamente, il segnale di output della convoluzione è stato anche convoluto con la funzione di trasferimento della testa HRTF (Head-Related Transfer Function), relativa alla presenza fisica del soggetto nel campo sonoro. Per mezzo di questa ulteriore operazione, il soggetto che sperimenta la simulazione virtuale sarà in grado di ruotare la propria testa percependo una variazione dei segnali audio in arrivo all’orecchio destro e quello sinistro, coerentemente con la posizione dello sguardo. Pertanto, al fine di fornire un suono spazializzato ai soggetti, i segnali audio sono stati convoluti in Matlab^® considerando i 72 orientamenti azimutali del piano xy per una pinna “normale”, identificati da incrementi di 5° orizzontali, e per il software di realtà virtuale è stata creata in Python una specifica routine.

Fig. 10-a) Schema dell’orientamento della testa relativo ad una generica sorgente sonora: la sorgente sonora è posta sul piano orizzontale nella posizione (x,y); l’angolo ψ rappresenta lo sfasamento tra la normale dello sguardo dell’ascoltatore (front) e la direzione della sorgente sonora; b) Schema del set dei 72 segnali audio.

 

4. IMPLEMENTAZIONE NEL SISTEMA DI REALTÀ VIRTUALE

La simulazione è stata testata in una camera anecoica di dimensioni 5×5×5 m. La stanza è stata attrezzata con una postazione di lavoro e gli scenari virtuali sono stati presentati attraverso un sistema di realtà virtuale immersiva implementato con un visore eMagin Z800 3D Visor. Il visore presentava immagini stereoscopiche con una risoluzione pari a 800×600, aggiornate a 60 Hz. La grafica è stata renderizzata per mezzo di un processore Intel(R) Core(TM) i7 CPU 3.07 GHz con una scheda video Nvidia GeForce GTX480 utilizzando il software WorldViz^® 4.0. I movimenti della testa (orientamento e posizione) sono stati tracciati utilizzando un sistema di motion tracking Polhemus Patriot a 6 gradi di libertà. Il sistema di riproduzione audio consisteva di una scheda madre ASUS N13219 e cuffie Sennheiser HD 201. Tale sistema è stato calibrato al fine di riprodurre con correttezza le condizioni uditive alle orecchie dell’ascoltatore.

All’avvio del modello, il soggetto sperimentatore veniva proiettato all’interno del teatro virtuale, completamente immerso nell’ambiente e seduto sugli spalti, trovandosi quindi nelle vesti di uno spettatore durante lo svolgersi di un evento di intrattenimento.

Figura 11–Scatto fotografico di un soggetto durante l’esperienza di visita multisensoriale.

Figura 12–Vista dell’ambiente sperimentato dai soggetti con sistema di realtà virtuale immersiva nell’esperienza di visita multisensoriale al Teatro Grande.

Figura 13–Vista dell’ambiente sperimentato dai soggetti con sistema di realtà virtuale immersiva nell’esperienza di visita multisensoriale al Teatro Grande.

 

RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI

[1] Iannace G., Trematerra A., Massimiliano M. 2013. The Large Theatre of Pompeii: Acoustic Evolution. BUILDING ACOUSTICS Vol. 20 N. 3 (215–227).

[2] Iannace G., Maffei L., Masullo M. 2011. La riscoperta del teatro antico: il teatro romano di Benevento, Rivista Italiana di Acustica 35 (No. 4) (53–58).

[3] Iannace, G., & Mazzoni, S. 2014. Vicende storiche e ricostruzione virtuale dell’acustica del theatrum tectum (o odeo) di Pompei. Dionysus ex machina V (159-179).

[4] Alfano FRDA, Iannace G., Ianniello C., Ianniello E.- “Velaria” in ancient roman theatres: can they have an acoustic role? 2014. Proc. 49th AiCARR International Conference, Rome 26th – 29th February 2014.

[5] Iannace G., Trematerra A. 2014. The rediscovery of Benevento Roman Theatre Acoustics, Journal of Cultural Heritage, 15 (698–703).