Използване на фотометрия за създаване на модели: 9 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:50

Кой съм аз?

Аз съм Самюъл Конклин и съм второкурсник в E. L. Гимназия Майерс. Експериментирах с фотограметрия през последните няколко месеца и се надявам да ви помогна, ако решите да пресъздадете този продукт. Интересно ми е да видя как другите хора могат да използват тази нова и непрекъснато развиваща се технология.

Какво е виртуална реалност и SteamVR?

Виртуалната реалност е нова форма на художествено изразяване и преживяване. Това все още е нова граница на технологиите, тъй като безброй компании и хора работят за подобряване на средата. Правите си голяма лоша услуга, ако никога не сте опитвали VR, тъй като той напълно капсулира усещането за зрение и звук на потребителя. Една от основните платформи за виртуална реалност е SteamVR на Valve. SteamVR позволява на потребителите свободно да споделят среди и да задават части помежду си без никакви разходи. Той е предимно с отворен код и позволява безброй слушалки. Те включват, но не се ограничават до серията HTC Vive, Oculus Rifts, Oculus Quest, Valve Index, Windows Mixed Reality и др. SteamVR е платформата, която използваме за създаване на нашата среда.

Какво е фотограметрия и как може да се използва?

Фотограметрията е процес на правене на снимки или видеоклипове и превръщане на изображенията в 3D модел. Най -известният пример за използването на тази технология е Google Earth. Google използва сателитни изображения и изгледи на улици, за да реконструира пейзажи и сгради. Разглеждайки Google Earth, е ясно, че те са имали малко изображения, от които да работят, така че някои сгради ще изглеждат деформирани. Когато се използва правилно, фотограметрията е изключително убедителен начин за създаване на 3D модели. Този проект използва тази технология за запазване на исторически забележителности. Ерозията и излагането на стихиите означава, че историческите забележителности в крайна сметка ще се разпаднат и хората ще забравят за тях. Използвайки фотограметрията, ние можем да запазим всичко в дигитален план, така че бъдещите поколения ще могат да изпитат и оценят тези структури. Това също означава, че повече хора по света биха могли да изпитат други култури без разходи или риск от пътуване.

Какви консумативи ми трябват?

За този проект използвах Reality Capture, SteamVR и Krita. Има програми Autodesk, Agisoft и Zephyr, които могат да се използват вместо Reality Capture, ако нямате необходимия графичен процесор Nvidia, за да го стартирате. Вместо Krita могат да се използват Photoshop или други програми за редактиране на снимки, но тъй като е безплатна и публична за използване, избрах да я използвам за този проект. Ще ви трябват и настолни VR слушалки, които могат да се включат директно във вашия компютър. И накрая, е необходима висококачествена камера. Мобилната камера е прилична, но използвах Nikon D7000, тъй като Reality Capture може автоматично да открие блендата на камерата, което води до по -качествени модели.

Стъпка 1: Правене на снимки

Това е най -важната част от този проект, тъй като трябва да го коригирате с един кадър. Ако не го направите, ще трябва да се върнете на мястото и да вземете отново всичко.

Първо ще трябва да намерите подходящо място и структура. Структурата трябва да бъде голяма и лесно разпознаваема. Това означава, че софтуерът за фотограметрия ще може да открие разликите между структурата и фона.

Обикновено правенето на снимки в облачен ден е най -добрият начин да отидете. Това е така, защото слънчевият ден има възможност да преекспонира някои снимки и да не експонира други. Също така може да създаде нежелани сенки. Модел с малко или никакви сенки ще улесни осветлението в раздела за разработване на нива. Освен това софтуерът се нуждае от цветовия баланс, за да остане същият при всяка снимка, тъй като използва цветове за изчисляване на размера на обекта. Правенето на снимки в облачен ден обаче ще подобри качеството на конструкцията. Облаците в небето ще действат като естествен дифузер за камерата. Той ще разпределя светлината по -равномерно и означава, че моделът ще стане прецизен по време на процеса на изобразяване.

Последният съвет е да направите възможно най -много снимки. Повечето програми ще изберат кои снимки ще използват за крайния продукт. Като направите повече снимки, всичко ще бъде по -точно и ще даде на програмата малко място за дишане. Имах около 150-300 снимки за всеки модел.

Стъпка 2: Първи стъпки със софтуера за фотометрия

Сега ще импортираме снимките в софтуера. Обърнете внимание, че Reality Capture изисква графична карта Nvidia. Не можете да преминете през секцията Подравняване на изображения без нея.

Ако имате папка с всички изображения, които искате да използвате, изберете опцията Папка в горния ляв ъгъл. Това ще ви отведе до File Manager и можете да изберете папката. Входовете ще ви позволят да избирате отделни снимки с File Manager.

След това ще започнем процеса на изграждане на модела. В горната част на екрана, под Работен поток, има раздел Процес. Искаме да натиснем по -големия бутон Старт. Това ще започне да подравнява изображенията. Четвъртата снимка показва накратко какво се случва по време на този процес. Той ще разпознае лявото око на елените и ще сравни разстоянието с други снимки. Той ще продължи да сравнява различни снимки, докато не премине през всички възможни комбинации. Тази стъпка е завършена, ако можете да видите малки точки, които приличат на структурата.

Стъпка 3: Изчислете и опростете

Следващата стъпка е да се изчисли моделът. За да направите това, щракнете върху Изчисляване на модела в раздела Процес. Това директно ще преобразува всичко, което намери на снимките, в 3D форма. Резултатите са прилично близки до това, което искаме да изглежда моделът, но има три проблема с тази версия на модела. Първо, в модела има дупки, които не са в структурата на реалния живот. Второ, повърхността е твърде неравна. Тъй като програмата приближава своите изчисления, тя погрешно ще направи някои гладки повърхности неравни. Трето, има твърде много триъгълници. Всеки модел в Reality Capture е създаден с малки триъгълници. Всеки триъгълник представлява малка повърхност на модела. Искаме възможно най -малко триъгълници, за да оптимизираме модела. Ако има твърде много триъгълници, това може да причини някои проблеми с производителността.

Тези проблеми могат да бъдат решени с инструмента за опростяване. Всички модели ще имат 3 000 000 триъгълника след етапа Изчисляване на модела и можем да изберем да увеличим или намалим този брой. За всички модели като тези, намерени в този проект, намалих броя на триъгълниците до 1 000 000. Резултатът може да се намери на второто изображение, където всички неравни повърхности са по -гладки и има по -малко дупки. Освен това, с по -малко триъгълници за изобразяване, производителността ще бъде по -добра, когато влезем в VR.

Стъпка 4: Цвят и текстура

Сега моделът ще се нуждае от цвят и текстура, за да стане още по -реален за живота. Тези две части са сходни в това, което постигат, но са различни по начина, по който работят. Използвайки Color, който се намира в раздела Process, програмата ще оцвети модела. Инструментът ще направи снимките, използвани за създаването на модела, и ще увие вашите изображения около различните повърхности на вашия модел. Текстурата, от друга страна, ще оцвети опростените части на модела. Разглеждайки първото изображение, ясно се вижда как програмата обгръща изображенията около модела, но във второто изображение след процеса на текстуриране острите страни на изображенията вече са изгладени.

Стъпка 5: Експортиране и SteamVR

В Reality Capture ще прехвърлим моделите в SteamVR. В горната част на екрана под Експорт изберете Мрежа, която се намира до секцията Процес. Трябва да видите този изскачащ прозорец, който ви позволява да променяте настройките и параметрите на модела. Най -добре е да запазите всички настройки по подразбиране, освен да промените формата на текстурата JPEG. Сега програмата ще експортира файл във формат OBJ, който е мрежестият файл, и JPEG, който е текстурен файл за модела. За справка JPEG трябва да изглежда като второто изображение в тази стъпка.

Сега трябва да импортираме нашите модели в SteamVR. Първо отворете SteamVR, след това отидете до Създаване/Промяна на среда, която е в раздела Работилница. Инструментите на SteamVR Workshop сега ще се отворят. Изберете Създаване на празен добавка и щракнете върху Инструменти за стартиране.

Браузърът на активи сега ще се отвори с различни материали и модели, които вече са включени. Горе вляво има икона със символ на чук. Това е вграденият SteamVR Hammer редактор, който ви дава възможност да създавате карти. Картите са средата, която потребителят на VR ще обитава по време на игра.

Стъпка 6: Създаване на вашата SteamVR карта

С отворен редактор Hammer в SteamVR вече можем да създадем куб. Искаме да създадем куб, за да започнем да изграждаме околната среда. Програмата ви позволява да промените размера на куба, преди той да бъде фиксиран на място. В момента се виждат само външните повърхности на куба. Чрез натискане на CTRL+F всички повърхности ще бъдат обърнати и ще превърнат куба в стая. Освен това ще трябва да добавите обект, наречен info_player_start, който ще каже на Hammer къде да породи потребителя при зареждане на програмата.

За да направим стаята по -реалистична, трябва да добавим и текстури. Можем да добавим някои персонализирани изображения чрез редактора на материали. Това е кръглата икона вдясно от бутона Hammer в Asset Browser. Избирането на редактора на материали ще ви отведе до нов прозорец, който ще ви позволи да импортирате изображение, което да бъде направено в текстура. Можете да използвате свои собствени изображения или да получавате изображения от уебсайтове със стокови текстури, като textures.com. Щракнете върху бутона Файл под Избора на цвят, за да изберете изображението, което искате да използвате. След като изберете вашето изображение, уверете се, че сте го запазили, като натиснете иконата на дискета в горния ляв ъгъл на прозореца за редактор на материали. Сега затворете редактора на материали и се придвижете обратно до браузъра на активите. Тук потърсете файла с текстура, който искате да използвате, след което щракнете и го плъзнете в Hammer Editor. В този прозорец можете да приложите текстурата си към различните лица на куба.

Също така трябва да добавим осветление в стаята. За да направите това, ние поставяме light_omni или light_spot на нашата карта, която се намира в секцията Entity вляво от изгледа на картата. Light_omni ще излъчва светлина във всички посоки, докато light_spot свети светлина в една конкретна посока. За този проект използвах поне две light_spots за всеки обект и един light_omni, за да осветя стаята.

Стъпка 7: Добавяне на нашите обекти към картата

Сега е време да започнем да преместваме нашите обекти в нашата карта. В браузъра на активите, вдясно от иконата на редактора на материали е редакторът на модели, който прилича на икона на хуманоид. При отваряне на редактора на модели ще получите възможност да прегледате или да направите нов VDML, който е версията на OBJ файл на Hammer Editor. Изберете опцията за създаване на нов VDML и тя ще изисква да направите папка. Тази папка ще съхранява VDML файла. Уверете се, че е в папката Add On и натиснете продължи.

Това ще ви отведе до екран с вашия модел, който има бяла текстура. За да добавите текстура за този модел, изберете Материали от лентата с инструменти вляво. Това ще ви отведе до редактора на материали и можете да изберете JPEG от експортирането на Reality Capture. Не забравяйте да запазите текстурата и модела, като щракнете върху иконата на флопи диск. Върнете се в Hammer Editor.

В Hammer можете да плъзгате и пускате модела от Asset Browser на картата. Моделът най -вероятно ще бъде малък и ще трябва да го преоразмерите. Чрез натискане на T на клавиатурата можете да промените позицията му на картата. Натискането на E ще промени пропорциите на модела, докато R ще го завърти.

Стъпка 8: Създаване на етикети на обекти

Етикетите на обектите, които се виждат до всяка забележителност, предоставят контекст и история, за да подобрят опита на потребителя. За етикетите на обектите просто направих снимки на информационните плочи на всяко място, за да записвам лесно важна информация, която исках да използвам по -късно. След това използвах Krita, безплатна програма за редактиране на снимки, за да създам етикети на обекти, включващи допълнителни изображения и текст.

За Miner Park и Anchor страна на стаята нямаше проблеми с добавянето на етикети като текстури. Просто ги добавете към вашия браузър на активи чрез редактор на материали и добавете изображението към блок, който може да бъде създаден в редактора на чука. Проблеми възникнаха, когато създадох дъски за другата страна на стаята. Целият текст и изображения бяха назад и нямаше ясен начин да се обърнат текстурите в редактора. За да поправя това, се върнах в Крита и обърнах дъските за елените и мечката и за щастие това оправи проблема.

Освен това добавих различни изображения на Wilkes-Barre, тъй като исках да създам стая, която да има усещането и атмосферата на бутиков музей.

Стъпка 9: Заключение

В заключение, както виртуалната реалност, така и фотограметрията имат силата да подобрят значително безброй индустрии, включително, но не само, спорт, недвижими имоти и съдебна медицина. Днес използвах фотограметрията, за да запазя някои малки, но важни части от местната история на моя роден град. VR и фотограметрията са все още експериментални технологии, които понякога могат да ви предизвикат. Въпреки някои недостатъци, количеството иновативни приложения за двата процеса е вълнуващо и неограничено. Благодаря ви, че прочетохте за този проект и се надявам, че това ви вдъхнови да опитате нещо ново с виртуалната реалност.

Връзката за изтегляне на проекта може да бъде намерена тук.