Menggunakan Fotogrametri untuk Membuat Model: 9 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:54

Siapa saya?

Saya Samuel Conklin dan saya mahasiswa tahun kedua di E. L. SMA Meyer. Saya telah bereksperimen dengan fotogrametri selama beberapa bulan terakhir dan saya berharap dapat membantu Anda jika Anda memilih untuk membuat ulang produk ini. Saya tertarik untuk melihat bagaimana orang lain dapat menggunakan teknologi baru dan terus berkembang ini.

Apa itu Virtual Reality dan SteamVR?

Virtual Reality adalah bentuk baru dari ekspresi dan pengalaman artistik. Ini masih merupakan batas baru teknologi karena banyak perusahaan dan orang bekerja untuk meningkatkan media. Anda merugikan diri sendiri jika Anda belum pernah mencoba VR, karena VR benar-benar merangkum indera penglihatan dan suara penggunanya. Salah satu platform utama untuk Virtual Reality adalah SteamVR milik Valve. SteamVR memungkinkan pengguna untuk secara bebas berbagi lingkungan dan mengatur bagian satu sama lain tanpa biaya. Ini sebagian besar bersumber terbuka dan memungkinkan segudang headset. Ini termasuk, namun tidak terbatas pada seri HTC Vive, Oculus Rifts, Oculus Quest, Valve Index, Windows Mixed Reality, dll. SteamVR adalah platform yang kami gunakan untuk menciptakan lingkungan kami.

Apa itu Fotogrametri dan bagaimana cara menggunakannya?

Fotogrametri adalah proses pengambilan foto atau video dan mengubah gambar menjadi model 3D. Contoh paling terkenal dari penggunaan teknologi ini adalah Google Earth. Google menggunakan citra satelit dan tampilan jalan untuk merekonstruksi lanskap dan bangunan. Melihat Google Earth, jelas bahwa mereka memiliki beberapa gambar untuk dikerjakan, sehingga beberapa bangunan akan terlihat cacat. Ketika digunakan dengan benar, fotogrametri adalah cara yang sangat meyakinkan untuk membuat model 3D. Proyek ini menggunakan teknologi ini untuk melestarikan bangunan bersejarah. Erosi dan terpapar unsur-unsur berarti bahwa bangunan bersejarah pada akhirnya akan rusak dan orang-orang akan melupakannya. Dengan menggunakan fotogrametri, kami dapat melestarikan semuanya secara digital, sehingga generasi mendatang akan dapat mengalami dan menghargai struktur ini. Ini juga berarti bahwa lebih banyak orang di seluruh dunia dapat mengalami budaya lain tanpa biaya atau risiko bepergian.

Persediaan apa yang saya butuhkan?

Untuk proyek ini, saya menggunakan Reality Capture, SteamVR, dan Krita. Ada program Autodesk, Agisoft, dan Zephyr yang dapat digunakan sebagai pengganti Reality Capture jika Anda tidak memiliki GPU Nvidia yang diperlukan untuk menjalankannya. Photoshop atau program pengeditan foto lainnya dapat digunakan sebagai pengganti Krita, tetapi karena gratis dan dapat digunakan untuk umum, saya memilih untuk menggunakannya untuk proyek ini. Anda juga memerlukan headset Desktop VR yang dapat dipasang langsung ke komputer Anda. Terakhir, dibutuhkan kamera berkualitas tinggi. Kamera ponsel lumayan, tetapi saya menggunakan Nikon D7000 karena Reality Capture dapat secara otomatis mendeteksi bukaan kamera, yang menghasilkan model berkualitas lebih tinggi.

Langkah 1: Mengambil Foto

Ini adalah bagian terpenting dari proyek ini karena Anda harus melakukannya dengan benar dalam satu kesempatan. Jika tidak, Anda harus kembali ke lokasi dan mengambil kembali semuanya.

Pertama, Anda perlu menemukan lokasi dan struktur yang sesuai. Strukturnya harus besar dan mudah dikenali. Artinya, perangkat lunak fotogrametri akan dapat mendeteksi perbedaan antara struktur dan latar belakang.

Biasanya, memotret pada hari yang mendung adalah cara terbaik. Ini karena hari yang cerah memiliki kemungkinan untuk mengekspos beberapa foto secara berlebihan dan mengurangi pencahayaan lainnya. Itu juga bisa membuat bayangan yang tidak diinginkan. Model dengan sedikit atau tanpa bayangan akan membuat pencahayaan lebih mudah di bagian pengembangan level. Selain itu, perangkat lunak membutuhkan keseimbangan warna agar tetap sama dengan setiap foto, karena menggunakan warna untuk menghitung ukuran objek. Mengambil foto pada hari mendung, bagaimanapun, akan meningkatkan kualitas struktur. Awan di langit akan bertindak sebagai penyebar alami untuk kamera. Ini akan mendistribusikan cahaya lebih merata dan berarti model akan menjadi tepat selama proses rendering.

Saran terakhir adalah mengambil foto sebanyak mungkin. Sebagian besar program akan memilih foto mana yang akan digunakan untuk produk akhir. Dengan mengambil lebih banyak foto, semuanya akan menjadi lebih tepat dan memberikan ruang bagi program untuk bernafas. Saya memiliki sekitar 150-300 foto untuk setiap model.

Langkah 2: Memulai Dengan Perangkat Lunak Fotogrametri

Sekarang, kita akan mengimpor foto ke dalam perangkat lunak. Perhatikan bahwa Reality Capture memerlukan kartu grafis Nvidia. Anda tidak dapat melewati bagian Align Images tanpanya.

Jika Anda memiliki folder dengan semua gambar yang ingin Anda gunakan, pilih opsi Folder di sudut kiri atas. Ini akan membawa Anda ke File Manager dan Anda dapat memilih folder. Masukan akan memungkinkan Anda untuk memilih foto individu dengan File Manager.

Selanjutnya, kita akan memulai proses membangun model. Di bagian atas layar, di bawah Alur Kerja, ada bagian Proses. Kami ingin menekan tombol Start yang lebih besar. Ini akan mulai menyelaraskan gambar. Foto keempat secara singkat menunjukkan apa yang terjadi selama proses ini. Ini akan mengenali mata kiri rusa dan membandingkan jarak dengan foto lainnya. Ini akan terus membandingkan foto-foto yang berbeda sampai semua kombinasi yang mungkin dilakukan. Langkah ini selesai jika Anda dapat melihat titik-titik kecil yang menyerupai struktur.

Langkah 3: Hitung dan Sederhanakan

Langkah selanjutnya adalah menghitung model. Untuk melakukan ini, kita klik pada Model Hitung di bagian Proses. Ini akan langsung menerjemahkan apa pun yang ditemukan di foto ke dalam bentuk 3D. Hasilnya cukup mendekati seperti apa model yang kita inginkan, tetapi ada tiga masalah dengan versi model ini. Pertama, ada lubang dalam model yang tidak ada dalam struktur kehidupan nyata. Kedua, permukaannya terlalu bergelombang. Karena program mendekati perhitungannya, itu akan salah membuat beberapa permukaan halus bergelombang. Ketiga, ada terlalu banyak segitiga. Setiap model di Reality Capture dibuat dengan segitiga kecil. Setiap segitiga mewakili permukaan kecil model. Kami ingin segitiga sesedikit mungkin untuk mengoptimalkan model. Jika ada terlalu banyak segitiga, ini dapat menyebabkan beberapa masalah kinerja.

Masalah ini dapat diselesaikan dengan alat Sederhanakan. Semua model akan memiliki 3.000.000 segitiga setelah tahap Hitung Model, dan kita dapat memilih untuk membuat angka itu lebih tinggi atau lebih rendah. Untuk semua model seperti yang ditemukan dalam proyek ini, saya menurunkan jumlah segitiga menjadi 1.000.000. Hasilnya dapat ditemukan pada gambar kedua, di mana semua permukaan bergelombang lebih halus dan ada lebih sedikit lubang. Selain itu, dengan lebih sedikit segitiga untuk dirender, kinerja akan lebih baik saat kita masuk ke VR.

Langkah 4: Warna dan Tekstur

Sekarang model akan membutuhkan warna dan tekstur untuk membuatnya lebih nyata. Kedua bagian ini serupa dalam apa yang mereka capai tetapi berbeda dalam cara mereka bekerja. Menggunakan Warna, yang ditemukan di bagian Proses, program akan mewarnai model. Alat ini akan mengambil gambar yang digunakan untuk membuat model dan membungkus gambar Anda di sekitar permukaan yang berbeda dari model Anda. Tekstur, di sisi lain, akan mewarnai bagian model yang disederhanakan. Melihat gambar pertama, terlihat jelas bagaimana program membungkus gambar di sekitar model, tetapi pada gambar kedua setelah proses Tekstur, sisi tajam gambar sekarang dihaluskan.

Langkah 5: Mengekspor dan SteamVR

Di Reality Capture, kita akan mentransfer model ke SteamVR. Di bagian atas layar, di bawah Ekspor, pilih Mesh, yang terletak di sebelah bagian Proses. Anda akan melihat pop-up ini yang memungkinkan Anda untuk mengubah pengaturan dan parameter model. Yang terbaik adalah menjaga semua pengaturan diatur ke default, kecuali untuk mengubah format tekstur JPEG. Program sekarang akan mengekspor file dalam format OBJ, yang merupakan file mesh, dan JPEG, yang merupakan file tekstur untuk model. Untuk tujuan referensi, JPEG akan terlihat seperti gambar kedua dalam langkah ini.

Sekarang, kita perlu mengimpor model kita ke SteamVR. Pertama, buka SteamVR, lalu arahkan ke Create/Modify an Environment, yang ada di bawah tab Workshop. Alat Lokakarya SteamVR sekarang akan terbuka. Pilih Create Empty Addon dan klik Launch Tools.

Browser Aset sekarang akan terbuka dengan berbagai bahan dan model yang sudah disertakan. Di kiri atas, ada ikon dengan simbol Hammer. Ini adalah editor SteamVR Hammer bawaan, yang memberi Anda kemampuan untuk membuat peta. Peta adalah lingkungan yang akan dihuni pengguna VR selama bermain game.

Langkah 6: Membuat Peta SteamVR Anda

Dengan editor Hammer terbuka di SteamVR, sekarang kita dapat membuat kubus. Kami ingin membuat kubus untuk mulai membangun lingkungan. Program ini memungkinkan Anda untuk mengubah ukuran kubus sebelum diamankan di tempatnya. Saat ini, hanya permukaan luar kubus yang terlihat. Dengan menekan CTRL+F semua permukaan akan terbalik dan akan mengubah kubus menjadi ruangan. Selain itu, Anda perlu menambahkan objek bernama info_player_start, yang akan memberi tahu Hammer tempat untuk menelurkan pengguna saat memuat program.

Untuk membuat ruangan lebih realistis, kita juga perlu menambahkan tekstur. Kita dapat menambahkan beberapa gambar kustom melalui Editor Material. Ini adalah ikon melingkar di sebelah kanan tombol Hammer di Asset Browser. Memilih Editor Material akan membawa Anda ke jendela baru yang memungkinkan Anda mengimpor gambar yang akan dibuat menjadi tekstur. Anda dapat menggunakan gambar Anda sendiri atau mendapatkan gambar dari situs web tekstur saham seperti textures.com. Klik Tombol File di bawah Pilihan Warna untuk memilih gambar yang ingin Anda gunakan. Setelah memilih gambar Anda, pastikan Anda menyimpannya dengan menekan ikon Floppy Disk di kiri atas jendela Material Editor. Sekarang, tutup Material Editor dan arahkan kembali ke Asset Browser. Di sini, cari file tekstur yang ingin Anda gunakan lalu klik dan seret ke Editor Hammer. Di jendela ini, Anda dapat menerapkan tekstur Anda ke berbagai wajah kubus.

Kita juga perlu menambahkan pencahayaan pada ruangan. Untuk melakukan ini, kami menempatkan light_omni atau light_spot di peta kami, yang ditemukan di Bagian Entitas di sebelah kiri tampilan peta. Light_omni akan menyinari cahaya ke segala arah sementara light_spot menyinari satu arah tertentu. Untuk proyek ini, saya menggunakan setidaknya dua light_spots untuk setiap objek dan satu light_omni untuk membantu menerangi ruangan.

Langkah 7: Menambahkan Objek Kami ke Peta

Sekarang, saatnya untuk mulai memindahkan objek kita ke dalam peta kita. Di Asset Browser, di sebelah kanan ikon Material Editor adalah Model Editor yang menyerupai ikon humanoid. Saat membuka Model Editor, Anda akan mendapatkan opsi untuk menelusuri atau membuat VDML baru, yang merupakan versi Hammer Editor dari file OBJ. Pilih opsi untuk membuat VDML baru dan Anda akan diminta untuk membuat folder. Folder ini akan menyimpan file VDML. Pastikan itu ada di folder Add On dan tekan lanjutkan.

Ini akan membawa Anda ke layar dengan model Anda, yang memiliki tekstur putih. Untuk menambahkan tekstur untuk model ini, pilih Material dari toolbar di sebelah kiri. Ini akan membawa Anda ke Editor Material dan Anda dapat memilih JPEG dari ekspor Reality Capture. Pastikan untuk menyimpan tekstur dan model dengan mengklik ikon Floppy Disk. Kembali ke Editor Palu.

Di Hammer, Anda dapat menarik dan melepas model dari Browser Aset ke peta. Modelnya kemungkinan besar akan kecil dan Anda perlu mengubah ukurannya. Dengan menekan T pada keyboard Anda, Anda dapat mengubah posisinya di peta. Menekan E akan mengubah proporsi model sementara R akan memutarnya.

Langkah 8: Membuat Label Objek

Label Objek yang terlihat di sebelah setiap tengara memberikan konteks dan riwayat untuk meningkatkan pengalaman pengguna. Untuk Label Objek saya, saya hanya mengambil foto plakat informasi di setiap lokasi untuk dengan mudah merekam informasi penting yang ingin saya gunakan nanti. Saya kemudian menggunakan Krita, program perangkat lunak pengedit foto gratis, untuk membuat Label Objek termasuk gambar dan teks tambahan.

Untuk sisi Miner Park dan Anchor ruangan, tidak ada masalah menambahkan label sebagai tekstur. Cukup tambahkan ke Peramban Aset Anda melalui Editor Material dan tambahkan gambar ke blok yang dapat dibuat di Editor Hammer. Masalah muncul ketika saya membuat papan untuk sisi lain ruangan. Semua teks dan gambar mundur dan tidak ada cara yang jelas untuk membalikkan tekstur di dalam editor. Untuk memperbaikinya, saya kembali ke Krita dan membalikkan papan untuk rusa dan beruang dan untungnya ini memperbaiki masalah.

Selain itu, saya menambahkan berbagai gambar Wilkes-Barre, karena saya ingin membuat ruangan yang memiliki nuansa dan suasana museum butik.

Langkah 9: Kesimpulan

Kesimpulannya, Realitas Virtual dan Fotogrametri memiliki kekuatan untuk meningkatkan industri yang tak terhitung jumlahnya, termasuk tetapi tidak terbatas pada olahraga, real estat, dan forensik. Hari ini, saya menggunakan fotogrametri untuk melestarikan beberapa bagian kecil namun penting dari sejarah lokal kampung halaman saya. VR dan Fotogrametri keduanya masih merupakan teknologi eksperimental yang terkadang menantang Anda. Terlepas dari beberapa kekurangan, jumlah penggunaan inovatif untuk kedua proses tersebut menarik dan tidak terbatas. Saya berterima kasih telah membaca tentang proyek ini dan saya harap ini menginspirasi Anda untuk mencoba sesuatu yang baru dengan Virtual Reality.

Tautan unduhan untuk proyek dapat ditemukan di sini.