Varjo對日本墓園進行攝影測量掃描,在VR中展示其數字孿生
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攝影測量不僅得到了遊戲世界的青睞,同時吸引了工業市場的關注
(映維網 2019年08月05日)攝影測量是一種利用真實世界對象或空間的多張照片來創作數字asset的過程。攝影測量不僅得到了遊戲世界的青睞,同時吸引了工業市場的關注。
例如,通過攝影測量生成的點雲已成為建築,工程和施工(AEC)工作流程中不可或缺的一部分。在汽車,運輸和製造業中,通過利用攝影測量來捕獲物理原型並將其與數字CAD模型進行比較,這可以確保視覺與現實相匹配。
為了更好地模擬現實環境並展示攝影測量在專業用途方面的潛力,Varjo團隊最近對日本最大的墓地進行攝影測量掃描,並在VR中展示其數字孿生。下面映維網整理了Varjo團隊的分享:
製作高野町-高野山靈園場景
利用上圖所示的Varjo VR-1,我們可以在VR中以人眼解析度探索建築物,建築工地或其他空間的最精細細節。20/20解析度擴展了攝影測量VR在工業方面的用例。
為了說明動態人眼解析度的VR攝影測量的潛力,我們製作了高野山大靈園的動態演示內容。在本文中,我們將解釋我們是如何完成這個項目。
1. 選擇攝影測量位置
攝影測量是從選擇合適的捕獲位置或目標對象開始。並非所有位置或對象都適合攝影測量。我們選擇了日本高野山的墓地。因為除了在演示中提供大量的細節外,我們同時希望納入具有重要文化意義的元素。由於這是戶外捕獲,所以條件控制非常具有挑戰性。但對Varjo而言,我們喜歡挑戰。
這個項目的關鍵挑戰是:
運動:高野山大靈園非常巨大且古老。令人驚訝的是,每天都有大量的遊客前來參拜,而位於三腳架的攝影機非常吸引人。但在進行攝影測量時,你捕捉的場景應該是完全靜止的,沒有任何移動。如果你希望捕獲大面積內容,這可能會造成問題,因為如果對象本身沒有移動,也許光源,太陽會產生移動。如果拍攝需要數小時的時間,陰影可能會發生很大變化。
天氣:當你進行戶外捕捉時,天氣應該選擇陰天。當然,捕獲期間或捕獲之前不可下雨。濕表面的外觀與干表面不同,整個拍攝過程中的場景應該看起來一樣。
地面:墓地的地面非常難以捕獲,因為它充滿了枝條,在走動時會它們會移動。
在拍攝攝影測量場景的照片時,一般規則是每張照片應與相鄰照片重疊至少30%或更多。主要目標是從儘可能多的角度拍攝目標照片並保持圖像重疊。
對於在高野山大靈園捕獲的區域,其掃描方式與掃描房間時相似。在這個場景中,我們拍攝了大約2500張照片。
2. 用Unity構建動態的3D場景
攝影測量提供了逼真的沉浸感,但靜態照明通常會縮小用例。我們希望使用動態照明來模擬真實的環境。Unity為構建和渲染高度詳細的場景提供了一個優秀的平台,這使得工作流程的自動化變得容易起來。
我們同時使用了De-Lighting工具和Unity Asset Store來幫助我們在需要時填補空白,例如《Book of The Dead》中的一些樹木和石頭。
在拍攝時,我們需要不斷進行文件傳輸,這樣我們就可以節省3D構建的時間。首先,我們使用一款名為Reality Capture的軟體來創建照片的3D場景。
3. 網格處理和UV
我們從Reality Capture導出3D場景,其帶有單個含有1000萬個多邊形的網格,以及一組98×8K紋理。
在Houdini中,Voronoi Fracture將網格分成更小,更易管理的片段。然後我們使用共享UV生成不同的LOD。這樣做是為了避免LOD之間的紋理彈出。
這樣,紋理對Unity而言就足夠小,而我們可以啟用Umbra遮擋剔除。當片段較小時,產生UV同樣會更加輕鬆。
創建著色器是為了烘焙不同的紋理。Unity的De-Lighting工具至少需要反照率,環境光遮擋,法線,彎曲法線和位置貼圖。大多數幀緩衝器都可以直接進行烘培,但彎曲法線不是那麼明顯。幸運的是,彎曲法線是未擊中遮擋光線的方向,而有一個名為occlusion()的簡單VEX函數可用於輸出彎曲法線。
4. De-Lighting
我們創建了一個Python腳本來自動運行紋理。
如果掃描有太多顏色變化,則De-Lighting無法估計環境探測。所以我們決定採用混合方法,在自動De-Lighting和傳統的基於圖像的照明陰影去除之間進行混合。
我們創建了一個Unity Asset後處理腳本以導入已處理的模型。它負責了材質創建和紋理分配。共有128個4K紋理被處理,烘焙和去光。
De-Lighting前後的對比
5. Varjo VR-1和Unity:易於集成
導入場景後,只需將VarjoUser Prefab拖到場景即可。只需一瞬間,VR-1就可以看到場景,而我們可以根據我們的需求開始調整它。
Unity Asset Enviro用於白天-夜間循環,而實時全局照明烘焙到場景之中。生成的網格UV用於全局照明,可避免長預處理時間。
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