Geum.ru

Концепция трехмерного виртуального музея. Прудников Сергей и Креков Тимур. (Аспиранты миэм, кафедра ИиМГ, науч. Руководитель Верховский А. В.)

Вид материалаДокументы

Содержание


2. Реализации концепции.
2 этап: Текстурирование экстерьера.
3 этап: Рендеринг.
2.2. Шаг второй. Осмотр отдельных залов.
2.3. Третий шаг. Осмотр заинтересовавших экспонатов.
Подобный материал:
Концепция трехмерного виртуального музея.


Прудников Сергей и Креков Тимур. (Аспиранты МИЭМ, кафедра ИиМГ, науч. Руководитель Верховский А.В.)


Введение.


Данная концепция демонстрирует, как, применяя средства современной трехмерной компьютерной графики, создать интерактивный виртуальный 3D музей, в котором каждый экспонат может быть осмотрен с любого ракурса и изучен более детально на основе предоставленной о нём информации.


1. Концепция музея.


Суть предлагаемой нами концепции заключается в схеме подачи информации от общего к частному. Такой подход к подаче информации позволяет представить человеку информацию в виде систематизированной и логично выстроенной структуры. Схема выглядит следующим образом:



Рисунок 1. Схема реализации взаимодействия зрителя с виртуальным музеем.


По данной схеме возможно реализовать виртуальный музей как в качестве WEB-страницы, так и в виде отдельного приложения на компакт-диске (как «визитная карточка» музея). Дабы сделать наш проект доступным каждому, было решено использовать популярные и доступные бесплатно программные пакеты: Adobe Acrobat Reader 8.1.1 и Apple QuickTime.

Разработанная нами концепция может быть использована применительно к реальным музеям. Однако, не желая привязываться к какому либо реально существующему музею, было решено сделать виртуальный 3D музей, основанный на детально проработанной научно-фантастической вселенной BattleTech, принадлежащей корпорации FASA.

Выбор данной вселенной объясняется наличием большого количества текстовой и визуальной информации, наличием достаточно подробных чертежей сложной техники, фигурирующей в это придуманном мире, а также нашими личными предпочтениями. Второй целью при работе над музеем было отработать процесс моделирования и текстурирования объектов со сложной топологией и их дальнейшую конвертацию в формат Adobe Acrobat 3D, который позволяет просматривать трехмерную модель как *.pdf – файл.

Вкратце вселенная BattleTech это мир будущего, где вместо обычной военной техники для ведения войн применяются огромные боевые роботы (от 7 до 13 метров высотой и весом от 20 до 100 тонн). В предлагаемом Вам музее представлены несколько образцов таких боевых машин, а также макет гигантского мезжвездного космического корабля.

В процессе работы были просмотрены несколько существующих на данный момент виртуальных музеев, как в России там и за рубежом. При этом стало ясно, что в данной области перспективы дальнейшего развития очень широки. В основном все просмотренные музеи оказались 2D, что сильно снижало их интерактивность, к тому же в таком случае отсутствует возможность осмотреть экспонаты с разных сторон.

Так как основная цель презентации – показать концепцию построения виртуального трехмерного музея, то акцентироваться на технических вопросах мы не будем и лишь немного коснемся их.


2. Реализации концепции.


Рассмотрим реализацию каждого шага из схемы подачи информации отдельно:


2.1. Шаг первый. Интерактивная заставка.


1 этап: Моделирование.


Прежде чем приступить к моделированию экстерьера музея были придуманы и нарисованы несколько набросков от руки. Нашей задачей при создании архитектурного комплекса музея было не только сделать его фотореалистичным, но и передать соответствующую атмосферу.

Геометрия музея выполненна в 3d studio max 9. Сами башни созданы при помощи полигонального моделирования. Коридоры между ними при помощи сплайнов. Мегаполис на заднем плане создан при помощи plugin’а Greeble, часть уникальных зданий – опять-таки полигональное моделирование.





Рисунок 2. Экстерьер без текстур.


2 этап: Текстурирование экстерьера.


Текстурирование проходило в несколько этапов. Сначала используя Photoshop имеющиеся текстуры были сделаны бесшовными.





Рисунок 3. Отличие обычной текстуры (слева) от бесшовной (справа).


Текстуры очень важны для достижения фотореалистичности, к которой мы и стремились.

После подбора соответствующих текстур и создания материалов для экстерьера, они были назначены соответствующим объектам.


3 этап: Рендеринг.


Имея опыт работы с различными пакетами визуализации, мы пришли к выводу, что наиболее целесообразно в данном случае использовать недавно вышедший внешний визуализатор V-Ray 1,5 demo. Чтобы передать правильное ощущение от размеров зданий в целом, виртуальная камера была установлена на высоту взгляда среднестатистического человека.





Рисунок 4. Визуализация архитектурного комплекса музея.


Интерактивная заставка выполнена в виде HTML-приложения в совокупности с flash.


2.2. Шаг второй. Осмотр отдельных залов.


После поиска идеи интерьеров и рисования эскизов, мы создали интерьеры по той же схеме, что и в первом шаге работы.

Когда мы определились, как должен выглядеть интерьер залов, мы приступили к выбору роботов-экспонатов, после чего мы провели их моделирование по имеющимся чертежам, а часть моделей была взята на сайте mektek.net.

Далее все экспонаты текстурировались. За основу текстуры была взята камуфляжная раскраска двух типов – для джунглей и для арктических условий с преобладющими, соответственно, оттенками зеленного и светло-голубого. Отдельные детали сделаны хромовыми, а отдельные просто из неокрашенного металла.

Следующей стадией было решено сделать потертости и сколы краски на краях роботов. Делать развертки отдельно на каждую деталь и прорисовывать каждый шов текстуры – процесс слишком долгий и трудоемкий, поэтому было решено использовать процедурную карту визуализатора V-Ray, называемую VrayDirt. Суть действия этой процедурной карты заключается в том, что она автоматически находит на геометрии модели впадины и выпуклости, а также острые грани и окрашивает их в один цвет, а плоские и округлые поверхности в другой цвет. Затем все материалы, содержащие, в себе камуфляжную окраску подверглись изменению. Вместо простой текстуры камуфляжа в свойствах диффузного цвета материала, была создана карта смешивания, которая смешивала две текстуры: камуфляжа и неокрашенного матового металла по закону смешивания, задаваемому процедурной картой VrayDirt. Пример полученного материала представлен на рисунке:





Рисунок 5. Образец материала с потертостями, созданный с помощью процедурной карты VrayDirt.


После придания боевым машинам более-менее реалистичного вида, они были размещены внутри выставочного зала, после чего зал был несколько переработан по геометрии и материалам. Результат показан на рисунке 7.





Рисунок 6. Интерьер зала экспозиции роботов. Вид со стороны.


Далее в самый центр зала мы установили виртуальную камеру, и после настроек визуализатора V-Ray была просчитана кубическая панорама Quick Time VR. Ее развертка, показана на рисунке 7.





Рисунок 7. Развертка панорамы выставочного зала.


Для просмотра такой панорамы требуется Quick Time версии 7 и новее.


2.3. Третий шаг. Осмотр заинтересовавших экспонатов.


Чтобы реализовать данную часть музея, было решено использовать технологию Adobe Acrobat 3D, позволяющую импортировать трехмерные модели с текстурами и анимацией в *.pdf – файлы. На рисунке 8 представлены некоторые возможности программы Acrobat 3D по отображению трехмерных моделей.





Рисунок 8. Примеры возможностей отображения трехмерных моделей программой Acrobat 3D.

Это новейшее средство для презентации – очень информативное и интерактивное, позволяет просмотреть модель с любых ракурсов, при различных вариантах освещения, а также в профессиональной версии программы позволяет делать сечения объектов, для изучения внутреннего устройства объектов.


3. Заключение.


Разработанная концепция организации виртуального музея: от общего к частному является интуитивно понятной для человека и облегчает восприятие необходимой информации. При этом структура виртуального трехмерного музея остается предельно простой и понятной, что положительно сказывается на возможности навигации по нему и не требует дополнительных пояснений.

Возможность осмотреться внутри каждого зала с экспозицией, достигаемая применением панорамы формата QuickTime VR так же добавляет интерактивности музею и дает большее ощущение «присутствия», нежели двухмерные музеи с обычными каталогами.

Предложенное нами техническое решение по представлению самих экспонатов в виде трехмерных *.pdf – файлов дает возможность конечному пользователю видеть перед собой детальную модель экспоната, осматривать его со всех сторон, при разном освещении и, при этом, не предъявляет слишком высоких требований к аппаратной части персонального компьютера пользователя. К тому же программа для просмотра трехмерных *.pdf – файлов доступна для скачивания бесплатно на сайте производителя.