Scientific virtual reality as a research tool in prehistoric archaeology: the case of Atxurra Cave (northern Spain)

Abstract

The Upper Palaeolithic period (ca. 45000 - 12000 BP) was the time when figurative art chiefly produced by Homo sapiens emerged and developed. The Upper Palaeolithic rock art entails a multisensory experience that goes beyond depicted images observation: it includes aspects related to the cognitive development of human mind, the spatial dimensions, the type of rock surface, artificial lighting, and challenges of navigating the underground environment. Traditionally, the study of Palaeolithic art in caves has focused on paintings and illustrated subjects' graphic analysis. However, a recent shift in methodological focus has favoured a comprehensive and interdisciplinary study of rock art. This new perspective has allowed the investigation of surrounding elements that significantly influence the art and its interpretation. Combining this with new digital technologies, it is now possible to reconstruct Palaeolithic artistic creation and contemplation environments with precision, offering researchers an immersive and interactive experience through virtual reality (VR). The two documented Palaeolithic lighting systems in the sector J ?Ledge of the Horses? have been virtually recreated. The lighting simulation parameters are based on those obtained from an anthracological study of the charcoal remains found in the cave and the subsequent experimental program. The study included analysing both three-dimensional (3D) models of the cave, obtained through photogrammetry and laser scanning, and the lighting systems in the graphics engine ©Unreal Engine 5; this allowed the researchers to create an interactive VR environment that faithfully reflects the current state of scientific knowledge about the cavity. Using VR is a substantial methodological advancement, regarding both knowledge transmission and the creation of more robust and coherent archaeological interpretations through sensory perception and historical empathy. This approach has been applied to the main decorated sector of the Atxurra Cave (Basque Country, Spain), a space containing dozens of engraved and painted representations, and surface archaeological material, subjected to a comprehensive multidisciplinary study.

El Paleolítico Superior (ca. 45000 - 12000 BP) fue la época de la aparición y el desarrollo del arte figurativo producido principalmente por el Homo sapiens. El arte rupestre del Paleolítico Superior supone una experiencia multisensorial que va más allá de la observación de las imágenes representadas: abarca aspectos relacionados con el desarrollo cognitivo de la mente humana, las dimensiones espaciales, el tipo de superficie rocosa, la iluminación artificial y la dificultad del tránsito por el medio subterráneo. Tradicionalmente, el estudio del arte paleolítico en cuevas se ha centrado en el análisis gráfico de pinturas y temas figurativos. Sin embargo, un reciente cambio de enfoque metodológico ha favorecido un estudio exhaustivo e interdisciplinar del arte rupestre. Esta nueva perspectiva ha permitido investigar elementos del entorno que influyen significativamente en el arte y su interpretación. Combinando esto con las nuevas tecnologías digitales, ahora es posible reconstruir con precisión los entornos de creación y contemplación artística paleolíticos, ofreciendo a quienes investigan una experiencia inmersiva e interactiva a través de la realidad virtual (RV). Se han recreado virtualmente los dos sistemas de iluminación paleolíticos documentados en el sector J "Repisa de los Caballos". Los parámetros de la simulación lumínica se basan en los obtenidos a partir de un estudio antracológico de los restos de carbón hallados en la cueva y el posterior programa experimental. La inclusión de modelos tridimensionales (3D) de la cueva, obtenidos mediante fotogrametría y escaneado láser y de los sistemas de iluminación en el motor gráfico ©Unreal Engine 5, permite la creación de un entorno interactivo de RV que refleja fielmente el estado actual de los conocimientos científicos sobre la cavidad. El uso de la RV representa un avance metodológico sustancial, no sólo para la transmisión de conocimientos, sino también para la creación de interpretaciones arqueológicas más sólidas y coherentes a través de la percepción sensorial y la empatía histórica. Este enfoque se ha aplicado al principal sector decorado de la cueva de Atxurra (País Vasco, España); este espacio contiene decenas de representaciones grabadas y pintadas, así como material arqueológico en superficie, sometido a un exhaustivo estudio multidisciplinar.