استخدام القياس التصويري لإنشاء النماذج: 9 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:37

من أنا؟

أنا صموئيل كونكلين وأنا طالب في السنة الثانية في E. L. مدرسة مايرز الثانوية. لقد جربت القياس التصويري خلال الشهرين الماضيين وآمل أن أساعدك إذا اخترت إعادة إنشاء هذا المنتج. أنا مهتم بمعرفة كيف يمكن للآخرين استخدام هذه التكنولوجيا الجديدة والمتطورة باستمرار.

ما هو الواقع الافتراضي و SteamVR؟

الواقع الافتراضي هو شكل جديد من أشكال التعبير الفني والخبرة. إنها لا تزال جبهة جديدة للتكنولوجيا حيث يعمل عدد لا يحصى من الشركات والأفراد على تحسين الوسط. إنك تلحق ضررًا كبيرًا بنفسك إذا لم تكن قد جربت VR مطلقًا ، حيث إنها تلخص تمامًا إحساس المستخدم بالبصر والصوت. إحدى المنصات الرئيسية للواقع الافتراضي هي SteamVR من Valve. يتيح SteamVR للمستخدمين مشاركة البيئات ووضع القطع مع بعضهم البعض بحرية دون أي تكلفة. غالبًا ما يكون مفتوح المصدر ويسمح بعدد لا يحصى من سماعات الرأس. وتشمل هذه ، على سبيل المثال لا الحصر ، سلسلة HTC Vive و Oculus Rifts و Oculus Quest و Valve Index و Windows Mixed Reality وما إلى ذلك. SteamVR هو النظام الأساسي الذي نستخدمه لإنشاء بيئتنا.

ما هو القياس التصويري وكيف يمكن استخدامه؟

القياس التصويري هو عملية التقاط الصور أو مقاطع الفيديو وتحويل الصور إلى نموذج ثلاثي الأبعاد. أشهر مثال على استخدام هذه التقنية هو Google Earth. تستخدم Google صور الأقمار الصناعية ومناظر الشوارع لإعادة بناء المناظر الطبيعية والمباني. بالنظر إلى Google Earth ، من الواضح أن لديهم القليل من الصور للعمل من خلالها ، لذلك ستبدو بعض المباني مشوهة. عند استخدامه بشكل صحيح ، يعد القياس التصويري طريقة مقنعة للغاية لإنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد. يستخدم هذا المشروع هذه التقنية للحفاظ على المعالم التاريخية. التآكل والتعرض للعناصر يعني أن المعالم التاريخية ستقع في النهاية في حالة سيئة وسينسى الناس أمرهم. باستخدام القياس التصويري ، نحن قادرون على الحفاظ على كل شيء رقميًا ، حتى تتمكن الأجيال القادمة من تجربة هذه الهياكل وتقديرها. هذا يعني أيضًا أن المزيد من الأشخاص في جميع أنحاء العالم يمكنهم تجربة ثقافات أخرى دون تكلفة أو مخاطر السفر.

ما اللوازم التي أحتاجها؟

بالنسبة لهذا المشروع ، استخدمت Reality Capture و SteamVR و Krita. هناك برامج Autodesk و Agisoft و Zephyr يمكن استخدامها بدلاً من Reality Capture إذا لم يكن لديك Nvidia GPU المطلوب لتشغيله. يمكن استخدام Photoshop أو برامج تحرير الصور الأخرى بدلاً من Krita ، ولكن نظرًا لأنه مجاني وعام للاستخدام ، فقد اخترت استخدامه لهذا المشروع. ستحتاج أيضًا إلى سماعة رأس سطح مكتب VR يمكن توصيلها مباشرة بجهاز الكمبيوتر الخاص بك. أخيرًا ، هناك حاجة إلى كاميرا عالية الجودة. تعد الكاميرا المحمولة مناسبة ، لكنني استخدمت Nikon D7000 نظرًا لأن Reality Capture يمكنه اكتشاف فتحة الكاميرا تلقائيًا ، مما يؤدي إلى نماذج عالية الجودة.

الخطوة 1: التقاط الصور

هذا هو الجزء الأكثر أهمية في هذا المشروع حيث تحتاج إلى تصحيحه في لقطة واحدة. إذا لم تقم بذلك ، فستحتاج إلى العودة إلى الموقع واستعادة كل شيء.

أولاً ، سوف تحتاج إلى العثور على موقع وهيكل مناسبين. يجب أن يكون الهيكل كبيرًا ويمكن التعرف عليه بسهولة. ما يعنيه هذا أن برنامج القياس التصويري سيكون قادرًا على اكتشاف الاختلافات بين الهيكل والخلفية.

عادةً ما يكون التقاط الصور في يوم ملبد بالغيوم هو أفضل طريقة للذهاب. وذلك لأن يومًا مشمسًا لديه إمكانية التعريض المفرط لبعض الصور والتعرض للبعض الآخر. يمكن أن تخلق أيضًا ظلال غير مرغوب فيها. النموذج الذي يحتوي على القليل من الظلال أو بدون ظلال سيجعل الإضاءة أسهل في قسم تطوير المستوى. بالإضافة إلى ذلك ، يحتاج البرنامج إلى أن يظل توازن الألوان كما هو مع كل صورة ، حيث يستخدم الألوان لحساب حجم الكائن. ومع ذلك ، فإن التقاط الصور في يوم ملبد بالغيوم سيؤدي إلى تحسين جودة الهيكل. ستعمل الغيوم في السماء كناشر طبيعي للكاميرا. سوف يوزع الضوء بشكل متساو ويعني أن النموذج سيصبح دقيقًا أثناء عملية التقديم.

النصيحة الأخيرة هي التقاط أكبر عدد ممكن من الصور. ستختار معظم البرامج وتختار الصور التي ستستخدمها للمنتج النهائي. من خلال التقاط المزيد من الصور ، سيكون كل شيء أكثر دقة ويعطي البرنامج مساحة للتنفس. كان لدي حوالي 150-300 صورة لكل نموذج.

الخطوة 2: الشروع في استخدام برنامج Photogrammetry

الآن ، سنقوم باستيراد الصور إلى البرنامج. لاحظ أن Reality Capture يتطلب بطاقة رسومات Nvidia. لا يمكنك تجاوز قسم Align Images بدونه.

إذا كان لديك مجلد به جميع الصور التي تريد استخدامها ، فاختر خيار المجلد في الزاوية اليسرى العليا. سينقلك هذا إلى مدير الملفات ويمكنك اختيار المجلد. ستسمح لك المدخلات باختيار الصور الفردية باستخدام File Manager.

بعد ذلك ، سنبدأ عملية بناء النموذج. في الجزء العلوي من الشاشة ، أسفل سير العمل ، يوجد قسم العملية. نريد الضغط على زر البدء الأكبر. سيبدأ هذا في محاذاة الصور. الصورة الرابعة توضح بإيجاز ما يجري خلال هذه العملية. سوف يتعرف على العين اليسرى للغزلان ويقارن المسافة مع الصور الأخرى. سيستمر في مقارنة الصور المختلفة حتى يمر بجميع التركيبات الممكنة. هذه الخطوة كاملة إذا كان بإمكانك رؤية نقاط صغيرة تشبه الهيكل.

الخطوة 3: احسب وتبسيط

الخطوة التالية هي حساب النموذج. للقيام بذلك ، نضغط على نموذج الحساب في قسم العملية. سيؤدي هذا مباشرة إلى ترجمة كل ما يجده في الصور إلى شكل ثلاثي الأبعاد. النتائج قريبة بشكل لائق مما نريد أن يبدو عليه النموذج ، ولكن هناك ثلاث مشكلات في هذا الإصدار من النموذج. أولاً ، هناك ثغرات في النموذج ليست موجودة في بنية الحياة الواقعية. ثانيًا ، السطح وعر جدًا. نظرًا لأن البرنامج يقترب من حساباته ، فإنه سيؤدي بشكل خاطئ إلى جعل بعض الأسطح الملساء وعرة. ثالثًا ، هناك عدد كبير جدًا من المثلثات. يتم إنشاء كل نموذج في Reality Capture باستخدام مثلثات صغيرة. يمثل كل مثلث سطحًا صغيرًا من النموذج. نريد أقل عدد ممكن من المثلثات لتحسين النموذج. إذا كان هناك عدد كبير جدًا من المثلثات ، فقد يتسبب ذلك في بعض المشكلات في الأداء.

يمكن حل هذه المشكلات باستخدام أداة Simplify. ستحتوي جميع النماذج على 3 ، 000 ، 000 مثلث بعد مرحلة حساب النموذج ، ويمكننا اختيار جعل هذا الرقم أعلى أو أقل. بالنسبة لجميع الموديلات مثل تلك الموجودة في هذا المشروع ، قمت بتخفيض عدد المثلث إلى 1000000. يمكن العثور على النتيجة في الصورة الثانية ، حيث تكون جميع الأسطح الوعرة أكثر نعومة وهناك عدد أقل من الثقوب. بالإضافة إلى ذلك ، مع وجود عدد أقل من المثلثات التي يتم عرضها ، سيكون الأداء أفضل عندما ندخل في الواقع الافتراضي.

الخطوة 4: اللون والملمس

الآن سيحتاج النموذج إلى اللون والملمس لجعله أكثر واقعية في الحياة. هذان الجزءان متشابهان في ما ينجزانه لكنهما يختلفان في طريقة عملهما. باستخدام اللون الموجود في قسم العملية ، سيقوم البرنامج بتلوين النموذج. ستلتقط الأداة الصور التي استخدمتها لإنشاء النموذج وتلتف صورك حول الأسطح المختلفة لنموذجك. من ناحية أخرى ، سيتم تلوين الملمس في الأجزاء المبسطة من النموذج. بالنظر إلى الصورة الأولى ، من الواضح كيف قام البرنامج بلف الصور حول النموذج ، ولكن في الصورة الثانية بعد عملية Texture ، يتم الآن تنعيم الجوانب الحادة للصور.

الخطوة 5: التصدير و SteamVR

في Reality Capture ، سننقل النماذج إلى SteamVR. في الجزء العلوي من الشاشة ، ضمن تصدير ، حدد شبكة ، الموجودة بجوار قسم العملية. يجب أن ترى هذه النافذة المنبثقة التي تسمح لك بتغيير إعدادات ومعلمات النموذج. من الأفضل إبقاء جميع الإعدادات مضبوطة على الوضع الافتراضي ، باستثناء تغيير تنسيق النسيج JPEG. سيقوم البرنامج الآن بتصدير ملف بتنسيق OBJ ، وهو ملف الشبكة ، و JPEG ، وهو ملف النسيج للنموذج. لأغراض مرجعية ، يجب أن يبدو JPEG مثل الصورة الثانية في هذه الخطوة.

الآن ، نحتاج إلى استيراد نماذجنا إلى SteamVR. أولاً ، افتح SteamVR ، ثم انتقل إلى Create / Modify an Environment ، الموجود ضمن علامة التبويب Workshop. سيتم الآن فتح أدوات ورشة SteamVR. اختر Create Empty Addon وانقر على Launch Tools.

سيتم فتح متصفح الأصول الآن بمواد ونماذج مختلفة متضمنة بالفعل. في الجزء العلوي الأيسر ، يوجد رمز به رمز المطرقة. هذا هو محرر SteamVR Hammer المدمج ، والذي يمنحك القدرة على إنشاء الخرائط. الخرائط هي البيئة التي سيقيم فيها مستخدم الواقع الافتراضي أثناء اللعب.

الخطوة 6: إنشاء خريطة SteamVR الخاصة بك

مع فتح محرر Hammer في SteamVR ، يمكننا الآن إنشاء مكعب. نريد إنشاء مكعب من أجل البدء في بناء البيئة. يتيح لك البرنامج تغيير حجم المكعب قبل تثبيته في مكانه. في الوقت الحالي ، لا يمكن رؤية سوى الأسطح الخارجية للمكعب. بالضغط على CTRL + F ، ستنعكس جميع الأسطح وستحول المكعب إلى غرفة. بالإضافة إلى ذلك ، ستحتاج إلى إضافة كائن يسمى info_player_start ، والذي سيخبر Hammer بمكان توليد المستخدم عند تحميل البرنامج.

لجعل الغرفة أكثر واقعية ، نحتاج أيضًا إلى إضافة مواد. يمكننا إضافة بعض الصور المخصصة من خلال محرر المواد. هذا هو الرمز الدائري الموجود على يمين زر المطرقة في متصفح الأصول. سينقلك تحديد محرر المواد إلى نافذة جديدة تسمح لك باستيراد صورة لتحويلها إلى نسيج. يمكنك استخدام الصور الخاصة بك أو الحصول على صور من مواقع الويب الخاصة بالملمس مثل textures.com. انقر فوق زر الملف أسفل تحديد اللون لتحديد الصورة التي تريد استخدامها. بعد تحديد صورتك ، تأكد من حفظها بالضغط على أيقونة القرص المرن في الجزء العلوي الأيسر من نافذة محرر المواد. الآن ، أغلق محرر المواد وانتقل مرة أخرى إلى متصفح الأصول. هنا ، ابحث عن ملف النسيج الذي تريد استخدامه ثم انقر فوقه واسحبه إلى Hammer Editor. في هذه النافذة ، يمكنك تطبيق نسيجك على الوجوه المختلفة للمكعب.

نحتاج أيضًا إلى إضافة الإضاءة إلى الغرفة. للقيام بذلك ، نضع light_omni أو light_spot على خريطتنا ، والتي توجد في قسم الكيانات على يسار عرض الخريطة. سوف يضيء light_omni الضوء في جميع الاتجاهات بينما تسلط بقعة الضوء الضوء في اتجاه واحد محدد. بالنسبة لهذا المشروع ، استخدمت نقطتي إضاءة على الأقل لكل كائن و light_omni للمساعدة في إضاءة الغرفة.

الخطوة 7: إضافة كائناتنا إلى الخريطة

الآن ، حان الوقت لبدء نقل كائناتنا إلى خريطتنا. في مستعرض الأصول ، على يمين رمز محرر المواد يوجد محرر النماذج الذي يشبه رمز الإنسان. عند فتح محرر النماذج ، ستحصل على خيار التصفح أو إنشاء VDML جديد ، وهو إصدار Hammer Editor لملف OBJ. حدد الخيار لإنشاء VDML جديد وسيتطلب منك إنشاء مجلد. سيقوم هذا المجلد بتخزين ملف VDML. تأكد من وجوده في مجلد Add On واضغط على متابعة.

سينقلك هذا إلى شاشة بنموذجك ، والتي تحتوي على نسيج أبيض. لإضافة نسيج لهذا النموذج ، حدد المواد من شريط الأدوات على اليسار. سينقلك هذا إلى محرر المواد ويمكنك تحديد JPEG من تصدير Reality Capture. تأكد من حفظ النسيج والنموذج بالنقر فوق رمز القرص المرن. ارجع إلى Hammer Editor.

في Hammer ، يمكنك سحب النموذج من مستعرض الأصول وإفلاته على الخريطة. من المرجح أن يكون النموذج صغيرًا وستحتاج إلى تغيير حجمه. بالضغط على T على لوحة المفاتيح ، يمكنك تغيير موقعها على الخريطة. سيؤدي الضغط على E إلى تغيير نسب النموذج بينما يقوم R بتدويره.

الخطوة 8: عمل تسميات الكائنات

توفر تسميات الكائنات التي تظهر بجوار كل معلم سياقًا وتاريخًا لتحسين تجربة المستخدم. بالنسبة إلى ملصقات الكائنات الخاصة بي ، قمت ببساطة بالتقاط صور للوحات المعلومات في كل موقع لتسجيل المعلومات المهمة التي أردت استخدامها لاحقًا بسهولة. ثم استخدمت Krita ، وهو برنامج مجاني لتحرير الصور ، من أجل إنشاء ملصقات الكائنات بما في ذلك الصور والنصوص الإضافية.

بالنسبة لجانب Miner Park و Anchor من الغرفة ، لم تكن هناك مشكلات في إضافة الملصقات كقوام. ما عليك سوى إضافتها إلى متصفح الأصول من خلال محرر المواد وإضافة الصورة إلى كتلة يمكن إنشاؤها في Hammer Editor. نشأت المشاكل عندما أنشأت لوحات للجانب الآخر من الغرفة. كانت جميع النصوص والصور متخلفة ولم تكن هناك طريقة واضحة لعكس الزخارف داخل المحرر. لإصلاح ذلك ، عدت إلى Krita وعكست الألواح للغزلان والدب ولحسن الحظ تم حل المشكلة.

بالإضافة إلى ذلك ، أضفت صورًا متنوعة لـ Wilkes-Barre ، حيث كنت أرغب في إنشاء غرفة ذات طابع وأجواء متحف البوتيك.

الخطوة 9: الخاتمة

في الختام ، يتمتع كل من الواقع الافتراضي والقياس التصويري بالقدرة على تحسين عدد لا يحصى من الصناعات إلى حد كبير ، بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر الرياضة والعقارات والطب الشرعي. اليوم ، استخدمت القياس التصويري للحفاظ على بعض الأجزاء الصغيرة والمهمة من التاريخ المحلي لمدينتي. لا يزال كل من VR و Photogrammetry من التقنيات التجريبية التي يمكن أن تتحداك في بعض الأحيان. على الرغم من بعض أوجه القصور ، فإن مقدار الاستخدامات المبتكرة لكلتا العمليتين مثير وغير محدود. أشكرك على القراءة عن هذا المشروع وآمل أن يكون هذا قد ألهمك لتجربة شيء جديد مع الواقع الافتراضي.

يمكن العثور على رابط تنزيل المشروع هنا.