 |
Поездка в танковый музей в Бовингтоне
|
|
|
|
Привет ребята!
Вы любите танки? Вот мы любим.
В то время как мы начинаем разработку новых боевых машин, мы решили дать вам представление о новом рабочем процессе, который мы сейчас дорабатываем. В погоне за повышением качества, мы взяли на вооружение фотограмметрию, процесс воссоздания трехмерных объектов из набора фотографий.
Путем анализа фотографий, сделанных как можно с большего числа ракурсов, программное обеспечение находит на них общие точки. Потом, с помощью триангуляции оно рассчитывает позицию этих точек в пространстве. Если прогнать этот процесс много-много раз, в результате вы получите “разреженное облако точек”, примерно очерчивающее форму объекта съемки. Путем интерполяции из него получается “плотное облако точек”, из которого уже можно создать трехмерную модель и текстуру высокого разрешения.
Разреженное облако точек после сканирования танка Т-72
Создание танков для видео игр требует много времени. Особенно, если для вас, как и для нас, важна точность. Соблюсти точность пропорций, форм и всех деталей может быть очень сложно и процесс может затянуться. Обычно, все делается “на глазок”, на основе изображений, путем подгонки всех частей к заданным размерам. Если повезет, у художника может даже будут какие-то чертежи, но часто они могут быть или неточными, или не слишком помогают.
Чтобы облегчить себе задачу, мы составили план, целью которого было получить достаточную точность при моделировании и временные затраты на разработку. Мы поехали в танковый музей в городе Бовингтон, Великобритания. Там нас ждало очень много разной интересной бронетехники, которая отвлекала, но тем не менее мы четко выбрали свои цели - восточно-германский танк Т-72М1, прототип танка Challenger 2 V5, и русский танк Т-62.
|
|
|
Нашей целью было отсканировать эти танки, чтобы целиком пропустить фазу “наброска” при разработке модели. “Набросок” это грубая заготовка модели, соблюдающая лишь основные пропорции, которая в дальнейшем детализируется. В результате применения 3D-сканирования мы сможем соблюсти все необходимые пропорции, при этом имея весьма высокую точность и детализацию, и все за это очень короткий промежуток времени. Более того, хотя созданные модели и не будут полностью законченными, нам нужно будет внести в них всего несколько поправок.
Мы установили штативы и приступили к работе, лазая вверх и вниз по стремянкам, чтобы полностью заснять все великолепие этих монстров. Мы сделали около 1600 снимков, приблизительно по 500 снимков на каждый танк. DSLR-камеры с широкоугольными объективами были здесь очень кстати - с их помощью мы могли заснять больше частей танка, находясь очень близко.Низкое значение ISO (около 100) и апертура f10 позволили повысить качество снимков и в результате улучшить отслеживание ключевых точек программным обеспечением.
После целого дня фотографирования, настало время вернуться в наше жилье, снятое через Airbnb, открыть пару пива и провести всю ночь за обработкой снимков и скармливанием их программе RealityCapture. Ноутбуки заурчали от нагрузки, и через несколько часов мы получили результаты наших трудов:
Результат сканирования T-72M1
Результат сканирования прототипа Challenger II
Результат сканирования T-62
Учитывая то, что мы хотели заснять лишь базовые контуры и формы, нас просто поразило качество и сложность получившихся моделей. Достигнутый уровень детализации в дальнейшем поможет улучшить точность при воссоздании всех подробностей модели.
Однако на этом мы не остановились, воспользовавшись подвернувшейся возможностью посетить мастерскую, в которой стоял еще один Т-72. Мы в буквальном смысле подвесили наше арендованное оборудование в чреве танка, получив на выходе круговые фотографии внутреннего пространства. Они послужат отличным опорным материалом, и их просто интересно посмотреть.
|
|
|
При использовании фотограмметрии нужно учитывать несколько вещей.Освещение не должно меняться в процессе съемки, чтобы ПО смогло правильно сопоставить ключевые точки. Это особенно важно при использовании информации о текстуре в игре, чтобы цвет и насыщенность не изменялись. В идеале нам было бы нужно полностью нейтральное освещение, чтобы не вступать в противоречие с физически правильным освещением.
И хотя мы собирались использовать эти модели только в качестве эталона, мы решили поэкспериментировать, попытавшись нейтрализовать влияние освещения в музее. Мы подумали, что это могло бы быть особенно полезно применительно к созданию объектов окружения. Для этого надо было снять круговую HDR панораму музея, с камеры, закрепленной на крыше танка.
Для этого мы использовали панорамную головку Nodal Ninja и 10.5мм квадратную линзу-фишай. Затем сделали по 7 снимков с шагом выдержки в 1 EV, с 8 разных мест. Потом все это обработали и сшили, получив HDR 360-градусную панораму. Используя ее как карту окружения в 3DS Max и используя фотографию “хромированного шарика” чтобы правильно совместить ее с моделью, можно “запечь” карту освещения используя Mental ray. Нарезка результата в Photoshop должна, в теории, позволить получить текстурную карту без влияния внешнего освещения.
На практике же, в этот раз у нас этого не получилось, но зато получилось заснять внутреннее пространство Т-72. Мы обнаружили парочку проблемных мест в данном процессе.
Во-первых, не получается восстановить данные о цвете при слишком низкой выдержке.
Во-вторых, искусственное освещение не очень хорошо подходит для такого. Тени, созданные Mental ray были мягкими там, где они должны были быть четкими; это скорее всего получилось из-за сниженного динамического диапазона и недостатка направленности. Было невозможно правильно выставить уровни освещенности, особенно вокруг гусениц и областей подсвеченных прожекторами, неправильная выдержка просто уничтожает детали при сканировании, но мы нашли как это обойти, используя смешанные настройки выдержки. Наше предполагаемое решение для сканирования в будущем состоит в том, чтобы сделать сделать 3 снимка с разной выдержкой и слить их в 32-разрядные TIFF-файлы. Это даст программам больший объем деталей для обработки, а карта тонов результирующей текстуры будет содержать правильное освещение. Проблема с тенями от прожекторов в теории может быть решена индивидуальным подбором светимости и размещения источников света в 3DS Max, но для нашего случая это уже излишне.
|
|
|
В общем, наша поездка была очень успешной в смысле результатов и получения нового опыта. В будущем мы хотим еще вернуться в Бовингтон чтобы применить данные методы еще раз. Мы получили много удовольствия от времени проведенного в Танковом Музее и хотели бы поблагодарить их за прием. Они делают отличную работу по сохранению истории этих поистине великолепных машин и людей, которые ими управляли. Некоторые из нас снова вернуться туда в июне на танковый фестиваль, и мы надеемся, что увидим там и кого-нибудь из вас! 
|
|
|
