Uno dei primi studi svolti, riguarda una valutazione comparativa di Sistemi per Musei Virtuali (VM) basati su diverse tecnologie di X-Reality (XR). Il tema è quello della problematica legata ad alcuni reperti archeologici, che a volte non possono essere
fisicamente esposti al pubblico, di conseguenza non possono essere visualizzati e fruiti dai visitatori. L'obiettivo è quello di fornire un metodo di lavoro per la selezione delle tecnologie più appropriate per uno specifico contesto applicativo, come quello
rappresentato dai Beni Culturali, per permettere ai visitatori di un museo, la visualizzazione e interazione con le riproduzioni digitali dei reperti.
La metodologia proposta in questo studio è caratterizzata da quattro fasi: definizione di metriche, costruzione delle installazioni tecnologiche, reclutamento dei partecipanti e definizione di una procedura sperimentale. L'approccio di valutazione proposto si concentra in particolare sulla valutazione di tre aspetti:
• Senso di presenza dell'utente sperimentato durante l'interazione con le tecnologie
di XR;
• Qualità dell'esperienza museale fornita in termini di valore economico attribuibile
all'esperienza;
• Esperienza dei visitatori e la loro volontà nel ripeterla e consigliarla.
La metodologia è stata validata attraverso test con utenti in laboratorio, con l'obiettivo di confrontare cinque sistemi di VM, al fine di determinare quale sia il più adatto a
massimizzare la qualità dell'esperienza con riproduzioni digitali di reperti archeologici, nel caso in cui il manufatto reale non possa essere fisicamente esposto al pubblico. In
particolare, sono stati presi in considerazione: tre sistemi di VR basati su tecnologie diverse (ad esempio, desktop 2D, proiezione stereoscopica attiva 3D e Head Mounted Display (HMD)), un sistema di AR mobile e un sistema di MR basato sulla proiezione olografica (Figura 43).
I primi quattro sistemi per VM sono già ampiamente utilizzati nei musei, mentre l’ultimo, si basa su una nuova tecnologia olografica a basso costo finora utilizzata principalmente nel settore retail per l'esposizione di prodotti e la pubblicità, che comunque potrebbe essere facilmente adattabile anche al contesto museale.
Il primo sistema adotta un monitor 2D per la visualizzazione e un mouse per
l'interazione/navigazione; tale sistema è ampiamente utilizzato soprattutto per il museo virtuale web (Figura 46 (c)). Il secondo sistema è basato sulla proiezione stereoscopica attiva, realizzata con un proiettore F10 AS3D ZOOM di Projection Design su un display flessibile posizionato frontalmente all’emettitore (150" DIAMOND; 300x225 cm). Per visualizzare la proiezione in 3D, gli utenti devono indossare occhiali speciali (ad esempio, occhiali attivi di NuVision) (Figura 46 (e)). Il terzo sistema è costituito da un visore per la VR full immersive, basato su un Head Mounted Display (HMD), ovvero l’HTC Vive (Figura 46 (a)). Il quarto sistema è costituito da un'applicazione AR mobile, in cui gli utenti possono visualizzare in scala reale la riproduzione virtuale del manufatto su uno
smartphone con display 2246 x 1080 6.18" FHD+, inquadrando con la fotocamera l’immagine che funge da marker (Figura 46 (b)). Per meglio simulare l’interazione museale, l’immagine (marker) è posta su un piedistallo. Infine, l’ambiente di MR, che sfrutta una nuova tecnologia olografica basata su un effetto di proiezione con dei LED (es. HYPERVSN SOLO L), si crea l'illusione di un ologramma che fluttua nell’aria conferendo all’oggetto rappresentato un senso di tridimensionalità. Questo sorprendente effetto è creato grazie all’utilizzo di barre luminose con dei LED, che ruotano ad alta velocità; in questo modo la struttura hardware è praticamente invisibile, e l’effetto è quello di un video che galleggia nel vuoto (Figura 46 (d)).
Per ogni sistema tecnologico è stata sviluppata un'apposita applicazione Software in Unity 3D di Unity Technologies (Unity Technologies), in base alle impostazioni della struttura richiesta dalle tecnologie di X-Reality considerate (Figura 44).
Ogni applicazione Software permette all'utente di esaminare le riproduzioni digitali di tre reperti archeologici attualmente esposti nel Museo Archeologico Nazionale delle Marche di Ancona (ad esempio, l'Augusto Capite Velato, un pugnale e un kylix attico), e di interagire con essi secondo le configurazioni tecnologiche sviluppate (Figura 45).
In particolare, l'applicazione desktop permette all'utente di: (1) ruotare, (2) muovere e (3) zoomare l'oggetto digitale, rispettivamente: (1) cliccando il tasto sinistro e trascinando il mouse, (2) premendo la rotellina del mouse e trascinando e (3) ruotando la rotellina del mouse. Invece, l'applicazione per la proiezione stereoscopica consente all'utente di interagire con il manufatto (rotazione, movimentazione e zoom) tramite un interfaccia touch screen. Studi precedenti hanno evidenziato che questo tipo di tecnologia di interazione è risultata la più utilizzabile in un contesto museale (Barbieri, Bruno, & Muzzupappa, 2017). Per quanto riguarda l'applicazione full immersive VR è stata
sviluppata utilizzando SteamVR Plugin (SteamVR Plugin), in cui l'interazione con l'utente è realizzata grazie al sistema di tracking HTC Vive, che permette ai visitatori di interagire con l'ambiente in modo del tutto naturale, infatti possono camminare e avvicinarsi all'oggetto, esattamente come nel mondo reale.
Figura 44 – Struttura del Sistema VM
L'applicazione AR consente all'utente di visualizzare l'oggetto da qualsiasi angolazione, muovendosi, avvicinandosi e allontanandosi dal marker con lo smartphone, è stata sviluppata utilizzando Vuforia Engine (Vuforia Engine). Infine, l'applicazione per il proiettore olografico consiste nel rendering video di riproduzioni digitali realizzate in Unity (Unity Technologies). A differenza delle altre, questa tecnologia non consente alcun tipo di interazione tra l'utente e l'oggetto, ma riproduce e permette di vedere un oggetto che ruota, come se fosse in una vetrina.
Poiché il sistema di VM mira in generale, a migliorare l'esposizione e quindi la fruizione dei manufatti culturali (Carrozzino & Bergamasco, 2010), ogni applicazione sviluppata, è strutturata in modo tale che sia massimizzata la percezione dei manufatti digitali. A tal fine, per focalizzare l'attenzione del visitatore sulla ricostruzione digitale, il design dell'ambiente risulta assolutamente minimo, infatti l'oggetto viene presentato in un ambiente totalmente nero (Figura 46). I modelli digitali considerati sono stati costruiti utilizzando le più recenti tecnologie di digitalizzazione (Mengoni & Leopardi, 2019) e sono caratterizzati da un altissimo livello di accuratezza (Figura 45).
Parallelamente alla costruzione delle installazioni tecnologiche, sono state sviluppate e definite delle metriche di valutazione, divisibili in tre questionari: Presence (PR), Visitor Experience (VX) e Attitude Towards Experience (ATE) (Tabella 4, Tabella 6, Tabella 5). Questi questionari sono stati definiti adattando altri questionari e scale di autovalutazione proposte dalla letteratura precedente. La descrizione delle metriche di valutazione è riportata nel paragrafo 4.4.3.
Infine, si è proceduto alla fase di reclutamento, una delle maggiori sfide, nel caso di studi che coinvolgono soggetti. Il reclutamento comporta una serie di attività, tra cui:
l'identificazione dei partecipanti idonei, la spiegazione dello studio ai potenziali
partecipanti al fine di ottenere il consenso informato, ecc. Inoltre, è necessario scegliere un metodo di reclutamento (ad esempio, partecipazione volontaria, con incentivi monetari) e identificare un campione appropriato sulla base degli obiettivi e del disegno sperimentale. Per questo studio, un totale di 30 soggetti volontari (11 donne e 19 maschi), di età compresa tra i 18 e i 56 anni (Media = 32, SD = 10,26), senza particolari problemi di vista, sono stati reclutati tra gli studenti della Facoltà di Ingegneria e del personale del "Dipartimento di Ingegneria Industriale e Scienze Matematiche" (DIISM) e del "Dipartimento di Scienze Agrarie, Alimentari e Ambientali" (D3A) dell'Università Politecnica delle Marche. Il numero dei partecipanti è stato scelto considerando una stima del numero minimo di soggetti che viene maggiormente considerato nell'analisi statistica (Stutely, 1991); (Hogg, Tanis, & Zimmerman, 1977). La partecipazione al test è stata incoraggiata dalla possibilità di vincere un premio grazie ad un estrazione a sorte di due buoni Amazon, del valore di 10€ ciascuno. I risultati dei test effettuati con gli utenti sono riportati nel paragrafo 7.2.
Figura 46 - Le Applicazioni VM Considerate nello Studio: (a) Head Mounted Display; (b) AR mobile; (c) Desktop 2D; (d) Proiezione Olografica; (e) Stereoscopia Attiva;