Associazione Italiana di Acustica 45° Convegno Nazionale Aosta, 20-22 giugno 2018 Associazione Italiana di Acustica, 2018 ISBN: 978-88-88942-56-8 RICOSTRUZIONE VIRTUALE DI ALLESTIMENTI E RAPPRESENTAZIONI TRAMITE GAME ENGINE Massimiliano Masullo, Baran Hasan Firat, Roxana Adina Toma, Luigi Maffei Dipartimento di Architettura e Disegno Industriale, Università degli Studi della Campania “Luigi Vanvitelli”, Aversa (CE), massimiliano.masullo@unicampania.it SOMMARIO La nascita di tecniche di simulazione e rappresentazione digitale ha portato allo sviluppo di numerose applicazioni di Realtà Virtuale nel settore dei beni culturali e della progettazione. Molte utilizzano game engine, software in grado di riprodurre dinami- camente ed in modo realistico numerosi effetti caratteristici della visione e del suono. Una verifica preliminare delle funzioni uti- lizzate per la simulazione degli effetti acustici ha mostrato come molti di questi possano essere migliorati. 1. Introduzione L’Italia si contraddistingue per il suo territorio ricco di beni culturali armoniosamente integrati con il paesaggio. Tra questi, numerosi luoghi ed edifici storici rientrano nel patrimonio mon- diale dell’umanità [1]. La loro conservazione architettonica in- sieme a quella dei valori culturali costituisce un impegno molto complesso e difficilmente sostenibile da parte degli enti preposti alla loro salvaguardia. Una strategia di conservazione alternativa è quella di ricercare nuove utilità dei luoghi [2], individuando moderni usi e funzioni per i bisogni ed il benessere della società. Attraverso tale strategia di riuso adattivo è possibile avviare più ampi processi di rigenerazione urbana sostenibile [3]. Tra le pos- sibilità di riuso, quella dell’allestimento di rappresentazioni mu- sicali e teatrali, di mostre o di altri eventi culturali risulta sicura- mente una delle più efficaci e gradite dalla popolazione. Queste opportunità, però, richiedono progettazioni iniziali impegnative e necessariamente condivise tra diversi soggetti interessati: pro- prietari pubblici o privati degli spazi, soprintendenze per i beni artistici, imprenditori dello spettacolo, artisti e non ultimo un pubblico esigente ed esperto. La condivisione iniziale aiuta ad eliminare gli ostacoli e costituisce il preludio al successo della realizzazione finale. Oggigiorno la disponibilità di componenti e dispositivi elet- tronici, sempre più piccoli, efficienti ed economici, ha portato alla nascita di nuove tecniche di simulazione e rappresentazione digitale (Realtà Virtuale e Realtà Aumentata) particolarmente adatte alla progettazione condivisa di allestimenti e alla promo- zione del patrimonio storico-culturale [4, 5] (Fig. 1). L’utilizzo di queste tecniche per creare esperienze audio-vi- sive immersive e dinamiche di scenari complessi necessita, tut- tavia, di buoni livelli di dettaglio sia nella riproduzione degli aspetti visivi (es. materiali, luci, ombre) sia nella riproduzione del campo sonoro. Fig. 1 – Progettazione virtuale di allestimenti. Nel seguito si descrivono brevemente le principali tecniche di simulazione acustica disponibili, oltre che le potenzialità ed i limiti di uno dei più diffusi software di gaming (UE4) nella sua applicazione ad un caso studio. 2. Strumenti e tecniche di simulazione Per la simulazione del campo sonoro si utilizzano due prin- cipali approcci, uno più dettagliato, basato sulla soluzione dell’equazione delle onde e l’altro meno accurato, basato sulle assunzioni dell’acustica geometrica (GA). Dato l’elevato carico computazionale del primo approccio, i metodi basati sull’acu- stica geometrica sono largamente utilizzati ed implementati in diversi software commerciali di simulazione (ad es. Odeon, CATT, EASE). Meno diffusi sono invece modelli ibridi come quelli sviluppati in RTWH [6] ed Aalto [7]. Tutti questi software consentono di ottenere le risposte all’impulso per qualsiasi com- binazione (posizione ed orientamento) di sorgente e ricevitore, da utilizzare per la convoluzione di suoni anecoici. La qualità della riproduzione grafica, non è però adatta a riprodurre espe- rienze né visivamente realistiche né immersive. Negli ultimi anni hanno trovato sempre più spazio i Game Engine, software nati per i videogiochi ma utilizzati come piat- taforme di numerose applicazione VR. Con questi software è possibile controllare in modo parametrico numerosi fenomeni legati alla visione, come le ombre, le caratteristiche materiali (es. texture, tipologia riflessione, grado di trasparenza, rugosità su- perficiale) e le luci (spot light, sky light, profili IES). I più diffusi sono: Unity 3D, Unreal Engine e CryENGINE. Grazie alla ele- vata qualità grafica ed alle prestazioni nella visualizzazione di scenari dinamici tali software sono particolarmente interessanti per realizzare ricostruzioni virtuali in cui gli aspetti acustici e visivi svolgono un ruolo fondamentale. 3. Potenzialità e limiti di UE4 Utilizzando un approccio parametrico i game engine ren- dono possibile imitare alcuni fenomeni acustici attraverso l’uti- lizzo di effetti. Tuttavia la validità delle funzioni alla base di questi effetti deve essere verificata attraverso misure sperimen- tali. Alcune misure sul comportamento degli effetti di propaga- zione ed assorbimento atmosferico implementate in UE4, Wwise e Steam Audio) [8] hanno già messo in luce la necessità di implementare nuove funzioni, basate su leggi fisiche piuttosto che su effetti scenici. La simulazione della riverberazione degli ambienti può avvenire, invece, secondo due diversi approcci: 1) Parametrico; 2) Basato sulla risposta all’impulso. Nell’approccio parametrico si possono utilizzare Asset in- terni ad UE4, come Reverb Parameters, oppure effetti esterni