Vynalezli jsme unikátní přístroj pro pořizování vzhledu povrchů Lightdrum

Tým vedený docentem Vlastimilem Havranem z katedry počítačové grafiky a interakce Fakulty elektrotechnické ČVUT sestrojil speciální měřicí přístroj nazvaný Lightdrum. Ten dokáže velmi efektivně změřit vzhled povrchu reálných objektů pro následnou reprodukci v počítačových programech. Tím se podstatným způsobem zvýší kvalita počítačových vizualizací a virtuální reality, ve kterých se dnes povrchy objektů běžně zobrazují příliš zjednodušeně a nerealisticky. Výhodou zařízení proti jiným stacionárním laboratorním přístrojům je kromě přesnosti a rychlosti měření také jeho kompaktnost a snadná přenositelnost.

Virtuální realita (VR) i návrhy designérů a architektů ve formě obrázků a videí často nepůsobí reálně a člověk musí vynaložit hodně představivosti a fantazie, aby odhadl, jak bude například vysněný automobil nebo dům nakonec skutečně vypadat. Většina počítačových programů používá pro zobrazování povrchů takzvané 2D texturování, kdy se detailní, ale pouze jedna fotografie povrchu roztáhne a zkopíruje po celé ploše objektu. Tímto způsobem však vznikne vizualizace, která neumí reagovat na osvětlení a úhel záběru tak jako skutečný povrch materiálu, a výsledek vypadá nerealisticky. Takovými materiály jsou například kůže, látky, dřeva nebo stěny. Pokud bylo v minulosti nutné reálný vzhled těchto povrchů v různých světelných podmínkách přenést do počítače, bylo zapotřebí vzorek materiálu odnést do rozměrného přístroje v laboratoři, který pak v rámci hodin až dnů získal potřebná data. Protože je takový postup často nevyhovující nebo zcela nemožný, vyvinul tým docenta Havrana nový přístroj pro získávání vzhledu povrchů na místě a bez laboratoře.

Zařízení nazvané Lightdrum vzniklo na katedře počítačové grafiky a interakce Fakulty elektrotechnické v těsné spolupráci s odborníky z Fakulty strojní ČVUT. Jedná se o mobilní a extrémně efektivní měřicí přístroj, který lze s pomocí držáků přiložit téměř k jakémukoliv povrchu a následně přesně změřit, jak bude povrch vypadat při libovolném osvětlení. Přístroj vypadá jako válec, v jehož nitru je ukrytých 6 kamer pořizujících snímky s vysokým dynamickým rozsahem (HDR) a dále kupole se 139 LED moduly poskytujícími osvětlení měřeného vzorku. Válec se otáčí servomotorem kolem své osy, kamery uvnitř se navíc mohou přesouvat od středu kupole k jejímu okraji. Na rozdíl od svých objemných a nemobilních laboratorních předchůdců má Lightdrum průměr pouhých 600 mm a délku 400 mm. Měření vzhledu povrchu vzorku o rozměru 35 x 35 mm, které spočívá v pořízení balíčku fotografií, je také značně rychlejší než v minulosti. Celý proces vyprodukuje 16 680 HDR fotografií za pouhých 17 minut. Každá fotografie má jinou kombinaci směru osvětlení ze 139 LED modulů a směru kamery k povrchu. Balíček pořízených HDR fotografií má úctyhodných 40 GB. Následně se zpracuje v počítači do rozumné velikosti a formátu a pak je použitelný pro nové verze softwarových nástrojů.

Vynález může v budoucnu posloužit všude tam, kde je třeba vytvořit realistickou virtuální prezentaci návrhu – například v automobilovém průmyslu, architektuře nebo v módním návrhářství a obecně v průmyslovém designu. Ušetří mnoho času či zklamání, které dnes často zákazník zažije, když se dojem z reálné podoby neshoduje s vizualizací při schválení objednávky.

Lightdrum může nalézt využití také ve filmovém průmyslu, digitalizaci kulturního dědictví a v počítačových hrách. Herní vývojáři díky pokročilým technologiím pracují na fotorealistických prostředích v reálném čase. S digitalizovaným vzhledem pořízeným tímto vynálezem budou moci posunout realističnost her a simulátorů na vyšší úroveň. Stejně tak z tohoto vynálezu mohou těžit vývojáři prostředí pro virtuální realitu i prodejci v řadě dalších odvětví.

Za obsah odpovídá: