Úvod a anotácia projektu

Ako členovia mladého vedeckého tímu sme reagovali na internú grantovú výzvu vedenia Žilinskej univerzity v Žiline určenú primárne pre začínajúcich vedeckopedagogických zamestnancov (do 35 rokov). Spoločnými silami sme prihlásili tému projektu s názvom „Podpora prostriedkov virtuálnej reality v procese prezentácie kultúrneho dedičstva“. V pripravovanom projekte ide o implementáciu vybavenia výskumného laboratória, ktoré umožní skúmať možnosti využitia virtuálnej reality pri prezentácii kultúrneho dedičstva. Objekty kultúrneho dedičstva tu budú prezentované dynamickou formou vo virtuálnom prostredí. Primárna výskumná úloha riešená s pomocou grantu spočíva v experimentálnom porovnaní spracovania informácií o prezentovanom objekte prostredníctvom virtuálnej reality a tradičnými spôsobmi, teda klasickou, muzeálnou formou.

Dnes sa stretávame úplne bežne s pojmami rozšírená a virtuálna realita. Obe tieto pokročilé technológie dokážu, vďaka IKT, ponúknuť široké možnosti uplatnenia i mimo herného priemyslu – okrem iného napríklad i pri prezentácií objektov kultúrneho dedičstva, ako aj pri procesoch moderného vzdelávania, na čo chceme i my vo svojej štúdii poukázať.

Virtuálna realita

Realizovaným informačným prieskumom odbornej literatúry sme zistili, že definovať virtuálnu realitu (ďalej len „VR“) ako pojem je pomerne zložitá úloha. Definícii nachádzame veľké množstvo a mnohé sa líšia vo väčších či menších detailoch. Syntézou vybraných konceptov podľa Kardong-Edgren et al. (2019) a Carrozino a Bergamasco (2010) sme sa rozhodli vytvoriť túto zloženú definíciu:

Prostredie virtuálnej reality je rôznorodou, na IKT priamo závislou aplikáciou, ktorá nesie atribúty pohlcujúceho, tzv. imerzívneho zážitku, kedy je účastník simulácie hlboko vtiahnutý, priam až ponorený do pomyselného, virtuálneho sveta a stáva sa akoby jeho súčasťou. Virtuálny svet dosahuje vysoký stupeň obraznosti, pričom je účastníkovi umožnený i pohyb po prostredí, ktoré vyzerá zdanlivo reálne. V ňom sú umiestnené virtuálne objekty pôsobiace priestorovým dojmom a je možné s nimi určitým spôsobom interagovať v reálnom čase.

Dôležitou súčasťou použitých technológií sú dnes špeciálne sety okuliarov určených na použitie v prostredí virtuálnej reality (v anglickej literatúre označované ako HMDs – head-mounted displays) so stereoskopickými vlastnosťami. Ďalej sú potrebné určité vstupné zariadenia a rôzne iné, na ľudské zmysly pôsobiace systémy.

VR sprostredkúva virtuálnu prítomnosť (v ang. sa termín označuje ako virtual presence) bez ohľadu na fyzickú vzdialenosť vďaka globálnej IKT sieti. Pole použitia virtuálnej reality je teda skutočne nezvyčajne široké (Zhao 2012). My sa v tomto článku zameriame predovšetkým na prípravu rámca aktivít k projektu, ktorý využíva prostriedky VR v prostredí podobnom virtuálnym múzeám.

Rámcový priebeh riešenia projektu

Nami navrhovaná náplň projektu, tak ako sme ju predstavili v úvode tohto článku, bola úspešne schválená a riešenie výskumnej úlohy sa oficiálne začalo v 4/2019 na Katedre mediamatiky a kultúrneho dedičstva Fakulty humanitných vied Žilinskej univerzity v Žiline. Na riešenie projektu boli uvoľnené finančné prostriedky vo výške 1500€. Okrem tohto projektu, boli na rovnakom pracovisku schválené ďalšie dva projekty rovnakého typu, no s iným tematickým zameraním.

Rámcovo môžeme plánovaný priebeh projektu zhrnúť nasledovne: proces prirodzene začína realizovaním rozsiahleho informačného prieskumu k danej téme, v ktorom je nutné zmapovať aktuálny stav problematiky a stanoviť základné teoretické východiská vrátane definícií kľúčových pojmov. Po zabezpečení technických aspektov, akým sa stáva napríklad nákup vybavenia laboratória, je nutné vhodným spôsobom zvoliť súbor predmetov kultúrneho dedičstva, ktoré následne budeme využívať. Našim plánom je tieto predmety digitalizovať, resp. vytvoriť k nim čo možno najvernejšie digitálne kópie/ekvivalenty a umiestniť ich do prostredia virtuálnej reality. Následne prizveme miestnych študentov, aby nám pomocou dotazníkovej metódy pomohli zozbierať potrebné údaje reflektujúce ich priamu skúsenosť s ponúknutou formou prezentácie týchto objektov.  

Hlavným cieľom predloženého článku nie je priniesť priamo namerané výsledky, keďže k zberu údajov ešte nedošlo a riešenie projektu stále prebieha. Chceme predovšetkým nastoliť metodický rámec prípravy experimentu, ktorým by sme vo výsledku dokázali porovnať schopnosť študentov pri zapamätaní si informácií o vybraných objektoch kultúrneho dedičstva.

Informačný prieskum

Riešenie projektu započal rozsiahly informačný prieskum k danej problematike. Pri štúdiu prameňov vychádzame z odborných a vedeckých článkov indexovaných vo vedeckých databázach Clarivate Analytics a Scopus. Primárne sa opierame o aktuálne výskumy v oblasti prezentácie objektov kultúrneho dedičstva prostredníctvom virtuálnej reality. Ako hodnotné sa ukázali  predovšetkým diela autorov Carrozino a Bergamasco (2010), Hellman et al. (2018), Kardong-Edgren et al. (2019) a Martinez et al. (2019). Na ich základe sme stanovili aktuálny stav poznania a načrtli teoretické smerovanie riešeného projektu.

Nákup potrebného hardvéru

Ďalší krok pri riešení projektu smeroval k nákupu potrebného hardvérového vybavenia, bez ktorého by vytvorenie virtuálneho prostredia nebola možná. Z rozpočtu projektu sme prostredníctvom verejného obstarávania zakúpili:

• grafickú kartu nVidia RTX 2070 s 8GB videopamäte a s podporou virtuálnej reality (s označením „VR Ready“),
• set okuliarov HTC Vive s bezdrôtovými ovládačmi (spomínaný HMDs),
• slúchadlá k setu okuliarov - HTC Deluxe Audio Strap,
• set statívov na umiestnenie senzorov vo fyzickom priestore,
• set potrebného príslušenstva - prepojovacie HMDI a USB káblov, predlžovacie elektrické prívody a i.

Vyššie uvedené zariadenia sme pridali k dávnejšie zakúpenému počítaču (z iných zdrojov), ktorý disponoval dostatočným výkonom:

• 6-jadrové CPU Intel Core i7-8700,
• 32GB DDR4 pamäte,
• 512 GB SSD disk Samsung 970 Pro + 4TB HDD.  

Efektívnym spôsobom teda došlo ku skĺbeniu vysokého výpočtového výkonu CPU s pridanou grafickou kartou a ovládacími prvkami virtuálnej reality. V priestoroch katedry sme rezervovali vhodnú miestnosť a premenili ju na statické laboratórium VR, čím sme sa priblížili k naplneniu stanovených cieľov.

Výber objektov kultúrneho dedičstva a ich digitalizácia

Ďalším dôležitým krokom, ktorý je súčasťou samotného testovania, bol výber vhodných predmetov, ktoré by sme prezentovali študentom dvomi odlišnými spôsobmi. Pri voľbe predmetov sme si stanovili nasledovné kritériá:

• musí ísť o predmety kultúrneho dedičstva. Vzhľadom na povahu výskumu v projekte, ktorý sa nesie v duchu digitalizácie kultúrneho dedičstva potrebujeme i predmety s kultúrno-spoločenskou hodnotou. Nemusí ísť pritom o vyslovene muzeálne artefakty.
• Predmety si môžeme dočasne zapožičať k testovaniu. Predpokladáme, že muzeálne exponáty by sa zapožičiavali len veľmi náročným spôsobom. Navyše, nemôžeme riskovať prípadné poškodenie predmetov.
• K predmetom sa musí viazať istý kontext reprezentovaný uceleným súborom informácií. Tieto informácie, vybrané z popisov predmetov, sa budeme snažiť sprostredkovať účastníkom nášho testovania.

Po dlhšej úvahe sme sa rozhodli vybrať tri predmety slovenskej ľudovej kultúry, ktoré boli pre nás v čase písania článku prístupné a spĺňali stanovené kritériá výberu. Ide o vázu, ručne vyrezávaný drevený predmet a jednoduchý folklórny hudobný nástroj. Vyrobené sú teda z materiálov, ktoré sú najbežnejšie v rámci ľudovej kultúry (keramika, drevo, kov). Metódam digitalizácie predmetov sa budeme venovať neskôr, na inom mieste.

Váza (pozdišovská keramika s motívom „karička“)

Ide o pôvodnú, originálnu keramickú vázu pochádzajúcu z jedného z najstarších hrnčiarskych remeselníckych stredísk na Slovensku - z Pozdišoviec, dedinky na východnom Slovensku. Prvý písomný záznam o existencii hrnčiarstva v Pozdišovciach pochádza už z roku 1416. Motív „karička“ je pre danú oblasť vyslovene typický a predstavuje tancujúce postavy (Valentová, Riečanská ©2017; Poprik [bez dátumu]).

Na obrázku 1 sa nachádza originálna, približne 100-ročná pozdišovská váza, ktorú sa nám podarilo zapožičať zo súkromnej zbierky. 

[6]
Obrázok 1: Pozdišovská váza

Piest

Druhým predmetom, ktorý sme zvolili a ktorý sa nám podarilo zapožičať, je drevená, ručne zdobená doštička nazývaná piest – viď obrázok 2. Piest sa vyrábal z tvrdého dreva a primárne slúžil pri praní na potoku, na vytĺkanie vody z vrstiev naskladanej látky. Častokrát sa piest bohato zdobil rezbou a rytím. Mládenci a muži ho zvykli darovať svojej vyvolenej (SĽUK ©2019a).

Piest vyobrazený na obrázku 2 je identickou kópiou vyrobenou a zdobenou tradičným spôsobom podľa starej predlohy. Daný konkrétny piest vyrobil v roku 2003 Vít Pieš - majster ľudovej umeleckej výroby pochádzajúci pôvodne z Čičmian, aktuálne žijúci v Žiline.

[7]
Obrázok 2: Piest

Drumbľa

V princípe ide o samoznejúci hudobný nástroj tvorený 5-7 cm kovovým rámom, ktorý vyúsťuje do dvoch otvorených ramienok, medzi ktorými je umiestnená oceľová lamela. Kovový rám drumble sa priloží na pery a v štrbine medzi dvoma ramienkami rámu sa drnkaním rukou táto ohnutá lamela rozkmitá. Rozkmitaný základný tón sa v ústach hráča zosilní. Neustálou zmenou tvaru rezonančnej dutiny hráč dokáže zahrať melódiu.

„Drumbľa je celoslovensky rozšírená, často sa spomína v 17. – 19. storočí ako nástroj zábavného a ľúbostného charakteru. Hraný repertoár na drumbli tvoria jednoduchšie pastierske, zbojnícke a ľúbostné piesne, ktoré majú menší tónový rozsah a ľahšiu hrateľnosť. Archeologické nálezy siahajú až do stredoveku. Vyrábajú sa i dnes najmä v regiónoch Orava a v Novohrad“ (SĽUK ©2019b).

Na obrázku 3 sa nachádza kovová drumbľa s neznámym rokom vyrobenia. Do súkromného vlastníctva bola zakúpená v roku 2005.

[8]
Obrázok 3: Drumbľa

Digitalizácia predmetov

Vyššie uvedené predmety plánujeme previesť do virtuálneho prostredia, takže budeme potrebovať ich 3D modely. Tieto je možné zhotoviť v zásade troma spôsobmi – fotogrametriou, 3D modelovaním a skenovaním objektu. Nakoľko nedisponujeme zariadením umožňujúcim skenovať 3D objekty, bolo možné uvažovať o použití len prvých dvoch zo spomínaných metód.  Fotogrametria je technika automatického vytvárania 3D objektov s využitím softvéru, ktorý dokáže z dvojrozmerných (2D) fotografií vytvoriť realisticky pôsobiace 3D objekty. Tieto môžu byť použité i pri uchovávaní objektov kultúrneho dedičstva (Lahti, Hellman 2018). Ukážku praktického použitia fotogrametrie možno vidieť na obrázku 4.

[9]
Obrázok 4: 3D model vázy získaný pomocou fotogrametrie

Aktuálne testujeme obe spomínané metódy a formulujeme zistené závery. Ako lepšie použiteľná sa predbežne ukazuje byť metóda manuálneho 3D modelovania v špecializovanom softvéri (napr. Cinema 4D), pretože výsledný model pôsobí skutočne realisticky, pričom jeho kvalita ale výrazne závisí od zručností a schopností autora pracovať s daným softvérom. Fotogrametria je ako metóda naopak takmer plne automatizovaná, no trpí výraznými neduhmi (oblasti, ktoré fotoaparát nezachytí, nie sú zaznamené; povrch objektu je len textúrou a pod.) Fáza digitalizácie vybraných predmetov je aktuálne predmetom intenzívneho skúmania.

Drumbľa ako predmet je na digitalizáciu pomocou fotogrametrie absolútne nevhodný, nakoľko sú jeho rozmery veľmi malé čo spôsobuje nepresnosti v jeho zobrazení a taktiež obsahuje časti, ktoré sa nachádzajú fyzicky blízko seba no nedotýkajú sa. Nevhodnosť takýchto predmetov vzhľadom k metóde fotogrametrie potvrdzuje i odborná literatúra (Martinez et al. 2019).

Spôsob testovania a výber participantov

Ako participantov plánujeme vybrať študentov denného štúdia študijného programu Mediamatika a kultúrne dedičstvo na Fakulte humanitných vied Žilinskej univerzity v Žiline. Odhadujeme, že sa nám podarí zapojiť minimálne 50 študentov, ktorých náhodne žrebovaním rozdelíme do dvoch skupín – do kontrolnej a experimentálnej.

Už spomenuté objekty kultúrneho dedičstva budeme prezentovať v dvoch lokáciách:

• Kontrolnej skupine respondentov budú predmety prezentované tradičnou, muzeálnou formou – ako v tradičných múzeách. Predmety budú umiestnené vo vitrínach za sklom, pričom k nim budú vyhotovené popisy s detailnými informáciami o exponátoch.
• Druhou lokáciou bude VR laboratórium, kam pozveme experimentálnu skupinu respondentov, ktorá si vyskúša interakciu s tými istými predmetmi (resp. s ich 3D modelmi) pomocou interaktívneho virtuálneho prostredia a virtuálnej reality. I tejto skupine sa budú prezentovať rovnaké informácie, aké boli uvedené v popisoch v prípade prvej, kontrolnej skupiny. Účastníkom sa zobrazí po stlačení tlačidla virtuálny text sprevádzaný hovoreným slovom. Pri drumbli bude možné spustiť i zvukovú nahrávku tónov, ktoré tento nástroj dokáže vydať.

Cieľom je, aby pri oboch skupinách došlo k minimalizácii vonkajších rušivých vplyvov a participanti svoju pozornosť zameriavali, pokiaľ možno, v najvyššie miere len na prehliadku samotných predmetov a k nim priložených informácií. Participanti nebudú dopredu informovaní o cieľoch daného testovania a dané konkrétne predmety im dopredu neukážeme.

Členom oboch zúčastnených skupín bude ihneď po ukončení testovania distribuovaný validovaný online dotazník, ktorý bude niesť charakter vedomostného testu o troch prezentovaných predmetoch. Participanti ho budú vypĺňať v špecializovanej počítačovej učebni bezprostredne po realizácii prehliadky predmetov jednou alebo druhou formou. Cieľom dotazníka je overiť úroveň zapamätaných informácií tak, aby ich bolo možné porovnať medzi oboma skupinami navzájom. Po vylúčení prípadných nerelevantných odpovedí budeme výsledky analyzovať a formulovať závery.

Reálny záber z prípravy virtuálneho prostredia je k nahliadnutiu na obrázku 5 nižšie.

[10]
Obrázok 5: Ukážka testovania interakcie predmetov vo virtuálnom prostredí

Záver

Zistené závery majú byť, v zmysle podmienok grantu, publikované do konca roku 2019. K naplneniu cieľov však je však ešte nutné vykonať mnoho čiastkových krokov. Medzi tie najdôležitejšie patrí už spomínaná metódy digitalizácie vybraných predmetov, pretože ich digitálne kópie predstavujú kľúčový prvok pri napĺňaní virtuálneho prostredia. Požiadavka na kvalitu modelov je teda vysoká.

Daný projekt predstavuje teda viacero veľkých výziev, ktoré sa snažíme postupne riešiť a predkladať odbornej i laickej verejnosti priebežné výsledky nášho skúmania.  

Poďakovanie

Táto práca bola podporená Grantovým systémom Žilinskej univerzity v Žiline. Naša vďaka preto patrí predovšetkým vedeniu Žilinskej univerzity v Žiline, ktoré poskytlo potrebné financie k projektu s názvom „Podpora prostriedkov virtuálnej reality v procese prezentácie kultúrneho dedičstva“.

Poďakovať sa chceme i vedeniu Katedry mediamatiky a kultúrneho dedičstva za finančnú podporu pri zakúpení potrebnej výpočtovej techniky. Ďalej ďakujeme majiteľom použitých kultúrnych predmetov za ich zapožičanie počas obdobia riešenia výskumnej úlohy. Ďakujeme i našej kolegyni PhDr. Júlii Marcinovej za ich sprostredkovanie a množstvo užitočných informácií, ktorými ochotne prispela k odbornej stránke nášho výskumu.   

Literatura:

• CARROZINO, M. BERGAMASCO, M., 2010. Beyond virtual museums: Experiencing immersive virtual reality in real museums. In: Journal of Cultural Heritage [online]. Čislo 11, Vyd. 4, s. 452-458, 2010. [cit. 2019-07-30]. ISSN: 1296-2074. Dostuné na: https://doi.org/10.1016/j.culher.2010.04.001 [11]
• HELLMAN, T., LAHTI, M., 2018. Photogrammetric 3D modeling for virtual reality. In: SeAMKin Tekniikan yksikkö edistämässä digitaalista muutosta teollisuudessa ja rakentamisessa [online]. Seinäjoki: Seinäjoki University of Applied Sciences, s. 160 – 175, 2018. ISBN: 978-952-7109-86-1. Dostupné na: https://www.theseus.fi/bitstream/handle/10024/152046/B134.pdf;jsessionid=2473D9138DEDDC2AF73258019AB161BE?sequence=1 [12]
• KARDONG-EDGREN, S. a kol., 2019. A Call to Unify Definitions of Virtual Reality. In: Clinical Simulation in Nursing [online]. Číslo 31, s. 28-34, 2019. [cit. 2019-07-30]. ISSN: 1876-1399. Dostupné na: https://doi.org/10.1016/j.ecns.2019.02.006 [13]
• MARTINEZ, K.P., a kol., 2019. Creation of a Virtual Realityenvironment of a University Museum using 3D Photogrammetric Models. In: ISPRS - International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences [online].  Vyd. XLII-2/W13, s. 841-847, 2019. [cit. 2019-07-30]. Dostupné na: https://doi.org/10.5194/isprs-archives-XLII-2-W13-841-2019 [14]
• POPRIK, J., 2018. Hrnčiari [online]. Pozdišovce: Neoficiálne stránky obce Pozdišovce, 2018. [cit. 2019-07-30]. Dostupné na: http://www.pozdisovce.wbl.sk/Hrnciari.html [15]
• SĽUK, 2019a. Piest [online]. Bratislava: Centrum pre tradičnú ľudovú kultúru, 2019. [cit. 2019-07-30]. Dostupné na: https://www.ludovakultura.sk/polozka-encyklopedie/piest/ [16]
• SĽUK, 2019b. Drumbľa [online]. Bratislava: Centrum pre tradičnú ľudovú kultúru,  ©2019. [cit. 2019-07-30]. Dostupné na: https://www.ludovakultura.sk/polozka-encyklopedie/drumbla/ [17]
• VALENTOVÁ, Z., RIEČANSKÁ, E., 2017. Tradičné remeslá a domácke výroby - hrnčiarstvo [online]. Bratislava: Ústredie ľudovej umelecvkej výroby, ©2017. [cit. 2019-08-06]. Dostupné na: http://www.uluv.sk/sk/encyklopedie/tradicne-remesla-a-domacke-vyroby/tradicne-remesla-a-domacke-vyroby/hrnciarstvo/ [18]
• ZHAO, Jianghai, 2012. Engineering Designing Virtual Museum Using Web3D Technology. In: Physics Procedia [online]. Číslo 33, s. 1596 – 1602, 2012. [cit. 2019-07-30]. ISSN: 1875-3892. Dostupné na: https://doi.org/10.1016/j.phpro.2012.05.257 [19]