Практическая часть и тестирование

Моделирование карты здания МИЭМ НИУ ВШЭ

Одним из важных этапов работы над проектом являет моделирование карты нового здания МИЭМ НИУ ВШЭ на улице Таллинской 34.

Строительство было закончено в ноябре 2014 года, и с 2015 учебного года занятия проводятся в новом здании.

Здание поделено на два корпуса, которые объединяются на первом и подземных этажах. Один из корпусов состоит из 7 надземных этажей, второй из 8 надземных этажей.

Моделирование карты здания предполагает создание набора схематичных 3d моделей МИЭМ НИУ ВШЭ для каждого этажа. Начиная со второго надземного этажа каждая модель содержит два раздельных элемента, соответствующих корпусам здания. 3d модели каждого этажа хранятся в отдельных файлах и собираются в единую модель непосредственно в программе.

Этапы создания 3d модели здания МИЭМ

Далее мы рассмотрим процесс моделирования на примере 2 надземного этажа здания МИЭМ.

Первым делом необходимо поместить плоскость в начале координат и натянуть на неё текстуру плана этажа.

Рисунок 8 — Плоскость с текстурой плана этажа здания МИЭМ.

После этого необходимо переключить камеру на вид сверху и выбрать инструмент моделирования Line. С его помощью требуется обвести внешний контур корпусов этажа здания. Для того что бы линия отображалась в окне проекции, а так же при визуализации отмечаем галочки в панели инструментов объекта «Enable In Viewport» и «Enable In Render» и выставляем параметры толщина линии — Thickness 2.5, количество боковых сегментов — Sides 4, и угол поворота — Angle 45deg.

Далее следует опять выбрать инструмент моделирования Line. Но на этот раз с его помощью обводится внутренняя планировка помещений этажа здания. Для того что бы линия отображалась в окне проекции, а так же при визуализации отмечаем галочки в панели инструментов объекта «Enable In Viewport» и «Enable In Render» и выставляем параметры толщина линии — Thickness 2, количество боковых сегментов — Sides 4, и угол поворота — Angle 45deg. Чтобы продолжить обводку уже существующей линии, необходимо нажать кнопку Create Line в панели инструментов и свойств объекта.

Рисунок 10 — Внутренняя планировка помещений этажа здания МИЭМ.

Для того чтобы создать пол этажа, следует скопировать объекты внешних контуров корпусов здания. Отключаем галочки «Enable In Viewport» и «Enable In Render». После этого применяем модификатор «Edit Mesh» к обоим объектам. Так как сплайны внешних контуров корпуса здания являются замкнутыми, то после применения модификатора они преобразуются в поверхности.

Рисунок 11 — Моделирование пола этажа здания МИЭМ.

Затем этот же модификатор «Edit Mesh» применяется и к остальным контурам здания. Тем самым объекты трансформируются из сплайнов в редактируемую полигональную сетку, с которой можно работать на уровне точек. Теперь можно изменить вертикальный масштаб объектов и тем самым вытянуть стенки разрабатываемой модели до необходимого уровня.

Рисунок 12 — Моделирование стен этажа здания МИЭМ.

После этого следует выбрать пункт «Convert to Editable Mesh», чтобы очистить историю модификаций объектов, удалить панель с планом этажа, обнулить цвета и материалы объектов и проверить модель на наличие артефактов.

Убедившись, что качество модели устраивает, необходимо произвести экспорт в формат obj. Это можно сделать с помощью меню Application Menu > Export > Save as type > gw: OBJ-Exporter (*.OBJ). Для этого надо отключить функцию «Export Material», указать имя файла и путь и нажать кнопку Export. После удачного завершения процесса модель готова к импорту в разрабатываемую программу. [25].

4.2 Фотосъёмка и обработка фотографий

Для осуществления фотосъёмки было принято решение использовать камеру Samsung Gear 360. Программное обеспечение, поставляемое с данной камерой, позволяет производить синхронизацию с телефонами через приложения для Android или iOS.

Рисунок 14 — Камера Samsung Gear 360.

Камера имеет минималистичный дизайн и простое управление. Два объектива типа fisheye в сумме дают угол обзора 360 градусов. А программное обеспечение обладает алгоритмами объединения картинок с двух объективов в один снимок перед отправкой на мобильное устройство.

Эти преимущества позволяют в разы сократить время обработки фотографий. Так как объединение картинок с разных объективов в одну панораму и есть самая ресурсозатратная процедура.

Основные принципы проведения фотосъёмки

Во время пробной фотосъёмки и последующих тестов определились основные критерии оценки качества фотографии.

Во избежание различий уровня освещённости, а также засветов или темных пятен на фотографиях, съёмку всех панорам здания желательно производить в определённое время суток, при схожих погодных условиях. Так же обращая внимание на искусственное освещение, стараясь поддерживать его на одном уровне.

На местах склейки двух снимков в одну панораму образуется небольшой переход. И чем более однородное изображение в местах стыков, тем они менее заметные. Это значит, что при произведении фотосъёмки необходимо обращать внимание на то, чтобы в область между двух объективов не попадали сложные объекты. Это позволяет значительно улучшить качество панорам.

Рисунок 15 — Пример склейки панорамы Samsung Gear 360.

При установке камеры перед снимком следует обращать внимание на то, что бы корпус камеры располагался строго параллельно земле. Так как если линия горизонта заваливается, это даёт весьма странный и нежелательный эффект при просмотре панорамы.

Чтобы процесс сортировки фотографий после фотосъёмки был более комфортным и быстрым, следует хорошо продумать закономерность перехода к новому месту для съёмки, а так же отмечать порядковые номера фотографий на плане здания.

Рисунок 16 — Порядковые номера панорам на плане этажа здания МИЭМ.

Обработка фотографии после съёмки

Перед интеграцией в проект фотоснимки панорам необходимо обработать для достижения наилучшего результата.

Максимальное разрешение фотокамеры 7776px на 3888px. Следовательно, и снимки панорам имеют такое же разрешение. Но при загрузке в разрабатываемый программный продукт, библиотека three. js, в силу особенностей строения архитектуры графических процессоров, требует, чтобы разрешение загружаемых текстур было кратно степени двойки. Если это условие не соблюдается, то будет произведена конвертация в процессе загрузки. Этот процесс занимает временные и вычислительные ресурсы машины, и чтобы их сэкономить, лучше сделать это заранее. Поэтому фотографии необходимо переконвертировать в новое разрешение 8192px на 4096px.

Также для ускорения загрузки фотографий во время инициализации панорамы необходимо оптимизировать файл, найдя правильный баланс между размером и качеством фотографии. Экспериментальным путём удалось выявить оптимальное соотношение и сократить размер файлов с 5Mb до 1,5Mb, при минимальных потерях в качестве.

Рисунок 17 — Пример обработанной фотографии после съёмки.