Προγραμματισμός / Ειδικά Εφέ (Programming / Special FX)

1. Προ-υπολογισμένος φωτισμός

Πρόσφατα, οι νέες πρόοδοι στο υλικό τεχνολογίας γραφικών έχουν καταστήσει πιθανή τη χρήση των σε πραγματικό χρόνο σκιών στα παιχνίδια υπολογιστών, αν και ακόμα με αυστηρό υπολογιστικό κόστος.

Ευτυχώς, οι αρχαιολογικοί κόσμοι στην εικονική πραγματικότητα περιλαμβάνουν συνήθως άψυχα περιβάλλοντα και η αλληλεπίδραση με το τοπίο είναι μη καταστρεπτική.
Αυτός ο τρόπος, δυναμικός φωτισμός, συμπεριλαμβανομένης της παραγωγής σκιών περιορίζεται στην κίνηση των χαρακτήρων και μερικών αντικειμένων που βρίσκονται κοντά στην εικονική φωτογραφική μηχανή.

image1 Τα περισσότερα αρχαιολογικά εικονικά προγράμματα περιλαμβάνουν τις υπαίθριες σκηνές με τα αναδημιουργημένα κτήρια. Ο προ-υπολογισμένος φωτισμός υπό μορφή φωτινών χαρτών (lightmaps) είται χρησιμοποιώντας την τεχνική του διπλού περάσματος πάνω από τις τυπικές υφές είται συνδυάζοντας τις σε μία, ασκεί περισσότερη οπτική επίδραση και είναι φτηνότερος από την τεχνική παραγωγής σκιών μέσω shadow volumes.
Οι δυναμικές σκιές απαιτούνται μόνο για τα λίγα κινούμενα αντικείμενα. Επιπλέον, οι υπαίθριες σκηνές φωτίζονται από το φως του ήλιου, το οποίο μπορεί να μιμηθεί από έναν συνδυασμό αιχμηρής-σκιάς, άπειρης πηγής φωτός και ενός απλού προτύπου φωτισμού. Παράλληλα πολλά εμπορικά πακέτα γραφικών υποστηρίζουν μηχανισμούς παραγωγής και εξαγωγής φωτινών χαρτών.

2. Διαμόρφωση βασισμένη στην εικόνα

Η υψηλή γεωμετρική λεπτομέρεια είναι ένας βασικός παράγοντας για την παραγωγή ενός να πειστικού εικονικού κόσμου. Στα μέρη της σκηνής που είναι μακριά από τον παρατηρητή ή στα αντικείμενα με τα οποία ο χρήστης δεν αλληλεπιδρά, συνήθως αντικαθιστατε η γεωμετρική πολυπλοκότητα με υφές. Ένας σημαντικός ψυχολογικός παράγοντας στις εικονική περιηγήσεις είναι ότι με τη συνεχή να κίνηση μέσω του εικονικού κόσμου, η ακρίβεια αντιπροσώπευσης γίνεται κυρίως αισθητή και δεν παρατηρείται σχολαστικά. Επομένως, εάν η βαριά, αληθοφανής ύφανση αντικαθιστά τα λεπτομερή αρχιτεκτονικά γεωμετρικά πρότυπα σε μια αρχαιολογική περιοχή, η εικόνα πρόκειται "να ταιριάξει" στο περιβάλλον και ο αντίκτυπος πρόκειται να είναι μεγαλύτερος από υπερφορτώνοντας το σύστημα με τις διαμορφωμένες λεπτομέρειες που κανένας δεν πρόκειται να τις παρατηρήσει από κοντά.
Επεκτείνοντας αυτήν την ιδέα, η τεχνική της διαμόρφωσης βασισμένης στην εικόνα (image based modelling) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή της απλουστευμένης γεωμετρίας από τις φωτογραφίες των πραγματικών αρχαιολογικών περιοχών ή των αντικειμένων. Το μεγάλο πλεονέκτημα είναι ότι το ένα παίρνει συγχρόνως μια χαμηλή αντιπροσώπευση πολυγώνων του τοπίου και των κατάλληλα καταχωρημένων χαρτών εμφάνισης και φωτισμού, άμεσα από τα καταγραμμένα στοιχεία.

image2 image3

Διαμόρφωση βασισμένη στην εικόνα.
Αριστερά: Λεπτομέρειες λαμβάνονται από φωτογραφίες και προσκολόνται στο απλό 3Δ μοντέλο ως υφές.
Δεξια: Το μνημείο Philopappou στην Αθήνα. Οι υφές βασισμένες στις πραγματικές εικόνες της περιοχής παράγουν μια τραχιά προσέγγιση της γεωμετρίας του μνημείου.

3. Περιπτωσιολογική μελέτη: Το εργαστήριο του Φειδία

Εργαστήριο Feidias είναι μια διαδραστική εικονική εμπειρία στο εργαστήριο του γλύπτη Feidias. Αυτό πραγματοποιείται στην αρχαία Ολυμπία, μεταξύ μιας ακριβούς αναδημιουργίας του διάσημου αγάλματος Zeus και των εργαλείων του γλύπτη, των υλικών, και των φορμών που χρησιμοποιούνται για να το κατασκευάσουν. Οι επισκέπτες γίνονται οι βοηθοί του γλύπτη και συμμετέχουν ενεργά στη δημιουργία του τεράστιου αγάλματος, με τη χρησιμοποίηση των εικονικών εργαλείων για να εφαρμόσουν το απαραίτητο υλικό επάνω στο άγαλμα και να προσθέσουν τις τελευταίες πινελιές.
Δεδομένου ότι αυτή η εφαρμογή αναδημιουργεί το εσωτερικό ενός εργαστηρίου η τεχνική των φωτινών χαρτών, η οποία είναι πολύ καλά ταιριαγμένη για τα εσωτερικά περιβάλλοντα, χρησιμοποιήθηκε για τις σκιές και την προσομοίωση φωτισμού στο στατικό περιβάλλον. Το άγαλμα του Δία, τα εργαλεία και η αλληλεπίδραση έπρεπε να είναι ακριβής και λεπτομερής. Αυτό οδήγησε σε υψηλό αριθμό πολυγώνων και στην υψηλή χρήση υφών.
Αν και όλα τα απαραίτητα πρότυπα και τα εργαλεία ενσωματώθηκαν στη σκηνή, η απουσία ανθρώπινων χαρακτήρων ήταν εμφανής.

image2
Επιλέξαμε να ενσωματώσουμε τους χαρακτήρες που απεικονίζουν τους εργαζομένους και τον ίδιο τον γλύπτη Φειδία, χρησιμοποιώντας IBR υπό μορφή κινουμένων impostors. Αυτή η τεχνική επιλέχτηκε λόγω της χαμηλής αρίθμησης πολυγώνων της δεδομένου ότι η λεπτομέρεια των προτύπων στη σκηνή ήταν υψηλή. Ένας άλλος λόγος ήταν επειδή θα εδένε ωραία με την ύπαρξη των σκιών. Χρησιμοποιώντας φωτινούς χάρτες μπορείτε μόνο να έχετε τις στατικές πηγές φωτός. Χρησιμοποιώντας τις ίδιες πηγές φωτός για την παραγωγή εικόνων impostor η λεπτομέρεια της σκίασης στις εικόνες θα ταιρίαζε με εντελώς τη σκίαση στο εργαστήριο παράγοντας τα πολύ ρεαλιστικά αποτελέσματα.

Τα 3D μοντέλα και οι κινήσεις δημιουργήθηκαν χρησιμοποιώντας το πρόγραμματα Curiouς Labs Poser και το 3D Studio Max σε πολύ μικρότερο διάστημα από ότι χρειαστήκαμε για την δημιουργία πλήρους 3Δ μοντέλων σε
παλιότερα προγράμματα. Τα μεγέθη των εικόνων που χρησιμοποιήθηκαν ήταν 128x256 και 256x256 ανάλογα με το χαρακτήρα. Παρά το μικρό μέγεθος των εικόνων, λόγω των τεχνικών συνδυασμού και antialiasing που χρησιμοποιήθηκαν για να δημιουργήσουν τις τελικές εικόνες, τα impostors φάνηκαν αρκετά ικανοποιητικά ακόμη και από επάνω στενό.

image2 Τοποθετώντας προσεκτικά τους χαρακτήρες στη σκηνή, τα διάφορα προβλήματα και παρενέργειες όπως τομές με 3Δ μοντέλα μπόρεσαν ανα αποφευχθούν. Επιπλέον παρατηρήσαμε ότι συνήθως οι χαρακτήρες παρατηρούνταν από το μπροστά. Επομένως οι κάθετες απόψεις στο χαρακτήρα (ανυψώσεις μεταξύ -20 και 20 βαθμών) βελτιστοποιήθηκαν χρησιμοποιώντας περισσότερες εικόνες δειγμάτων. Σε μερικές περιπτώσεις ήταν ικανοποιητικό να υπάρξουν οι εικόνες δειγμάτων μόνο για αυτές τις απόψεις, μην παρέχοντας κατά συνέπεια καμία εικόνα δειγμάτων για άλλες ανυψώσεις. Λόγω ότι κάθε impostor αποτελούταν από ένα αραιό σύνολο εικόνων για εξοικονόμισης μνήμης, επιλέχθηκε σαν κριτήριο επιλογής της εικόνας προς απεικόνιση να είναι πάντα η πιο κοντινή εικόνα και να μήν γίνεται συνδυασμός των πιο κοντινών εικόνων για την παραγωγή μιας τελικής. Λόγω των αραιών εικόνων που αποτελουσαν ένα impostor η τεχνική του συνδυασμού παρηγαγέ θαμπές και παραπλανητικές τελικές εικόνες.

Το αποτέλεσμα ήταν μια αναδημιουργία ενός εποικημένου και ενεργού εργαστηρίου στο οποίο οι επισκέπτες θα παρατηρούσαν επίσης και θα εμάθαιναν για τις συνήθειες και την εμφάνιση των εργαζομένων κατά τη διάρκεια εκείνου του χρόνου. Η χρήση των χαρακτήρων ακόμη και ως impostors εμπλούτισαν το περιβάλλον δημιουργόντας μια ενδιαφέρουσα εμπειρία για όλουε τους επισκέπτες ανεξαρτήτως ηλικίας.


Αρχή Ιδέα / Σενάριο Καλλιτεχνική επιμέλεια Μοντελοποίηση Πηγές / Βιβλιογραφία Κείμενο έρευνας Ομάδα Δημιουργών


logosm Foundation of the Hellenic World 2003 ©