3D графика

Эффектность такого решения сильно зависит как от реализации освещения в игре, так и непосредственно от полигональности модели. В те годы игры не могли похвастать таким количеством полигонов в кадре, как сейчас, за счет чего натянутые на довольно угловатые формы фототекстуры достаточно часто производили совсем не тот эффект, на который рассчитывалось изначально. Лучше всего текстуры такого типа выглядят на плоских поверхностях — стенах и заборах.

Ярким примером применения фототекстур может служить серия игр S.T.A.L.K.E.R. — при достаточно простой и малополигональной по современным меркам картинке здания и прочие объекты за счет фототекстур удалось передать довольно реалистично.

С ростом вычислительной мощности видеокарт стало возможно использовать 3D-модели, созданные с помощью фотограмметрии. Для отдельных мелких объектов в играх фотограмметрия используется еще с начала прошлого десятилетия, но массово начала применяться лишь в его середине. Одной из первых игр, в которой технология используется для большого количества объектов, стала The Vanishing of Ethan Carter, выпущенная в 2014 году. Несмотря на достаточно устаревший на то время графический движок Unreal Engine 3, именно благодаря применению технологии фотограмметрии для большого количества объектов проект смог поразить игроков реалистичной картинкой леса и живой природы. Спустя год игру с подзаголовком Redux перенесли и на более свежую и современную версию движка Unreal Engine 4.

Работа с фотограмметрическими объектами была заложена и в движок Frostbite 3, ставший основой многих игр компании DICE. Первой из использующих ее стала Star Wars: Battlefront 2015 года выпуска. Фотограмметрия активно используется и последующими играми на движке, в числе которых, помимо серии Star Wars, знаменитые серии игр Battlefield, FIFA и Need For Speed. Технологию и тот же движок использует и недавно вышедший Dead Space Remake.

Графический движок RE Engine, разработанный в качестве замены предшествующему MT Framework, поддерживает технологию фотограмметрии изначально. Движок лежит в основе известной серии игр Resident Evil, начиная с седьмой части, увидевшей свет в 2017 году. Именно за счет фотограмметрии в играх серии такая качественная прорисовка лиц.

Не менее известная серия Call of Duty также использует фотограмметрию — для этого были внесены доработки в движок IW Engine, который стал поддерживать технологию с восьмой версии. Начиная с перезапуска Call of Dury: Modern Warfare 2019 года, все игры серии используют фотограмметрические модели для персонажей, оружия и, частично, окружения.

Среди игр, использующих технологию, значится и последний на данный момент проект серии Metro с подзаголовком Exodus, в основе которого прогрессивный графический движок 4A Engine. Персонажи игры, оружие и многие элементы окружения создавались с помощью фотограмметрии.

Помимо этого, фотограмметрия активно используется в другой постапокалиптической игре — Chernobylite. Как и переиздание The Vanishing of Ethan Carter: Redux, игра использует Unreal Engine 4. Достоверная атмосфера и реалистичная картинка зоны отчуждения в игре реализована благодаря именно этой технологии.

Итоги

Фотограмметрия — перспективная технология. Первоначально зародившись благодаря картографированию, со временем она все чаще стала использоваться и в других областях, в том числе компьютерной 3D-графике. Благодаря технологии стало возможным достоверно переносить объемные изображения реальных объектов в игры, кино и мультфильмы.

Современные игры все чаще используют фотограмметрию, которая позволяет при сравнимых с вручную нарисованными моделями вычислительных затратах добиться гораздо более достоверной картинки игровых объектов. К сожалению, создание качественных фотограмметрических объектов требует определенных усилий и оборудования, поэтому в больших масштабах ее используют в основном крупные студии, создающие AAA-проекты.

С развитием фотограмметрических банков мелкие разработчики игр получили возможность использовать некоторые готовые модели, отсканированные сторонними студиями, для собственных проектов. К тому же, в ряде случаев даже без специального оборудования можно достаточно неплохо отсканировать объекты малых размеров, чем и пользуются небольшие игровые студии.

С развитием программного обеспечения для фотограмметрии она стала доступна и для простых пользователей. Например, можно отсканировать предмет, чтобы создать его модель для 3D-принтера, но это уже другая история.)

Для создания реалистичной графики в играх используется огромное количество различных сложных технологий. Одной из них является фотограмметрия, призванная сделать виртуальный мир реалистичнее за счет переноса в него реальных объектов с помощью фотографии. В чем суть технологии, как она работает и где применяется?

Немного истории

Фотограмметрия — это наука и технология получения надежной информации о физических объектах и окружающей среде через процессы записи, измерения и интерпретации фотографических изображений. Этот метод используется в различных областях, таких как картография, архитектура, геодезия и даже криминалистика. Основная идея фотограмметрии заключается в том, чтобы использовать фотографии для создания точных моделей и карт.

Фотограмметрия позволяет получать данные о форме, размере и положении объектов, что делает ее незаменимой в различных научных и практических областях. Например, в геодезии фотограмметрия используется для создания топографических карт, в архитектуре — для документирования исторических зданий, а в криминалистике — для реконструкции мест преступлений. Благодаря своей универсальности и точности, фотограмметрия нашла широкое применение и продолжает развиваться с появлением новых технологий.

Ранние этапы развития фотограмметрии

Фотограмметрия начала развиваться в середине 19 века, вскоре после изобретения фотографии. Первые попытки использовать фотографии для измерений и картографирования были сделаны в 1850-х годах.

В 1851 году французский инженер Доминик Франсуа Араго предложил использовать фотографии для топографических съемок. В 1858 году французский фотограф и картограф Aimé Laussedat впервые применил фотограмметрию для создания карт.

Примеры ранних применений

• 1858 год: Aimé Laussedat использовал фотографии для создания топографических карт Парижа. Этот метод позволил значительно ускорить процесс картографирования и повысить точность получаемых данных.

• 1867 год: немецкий ученый Albrecht Meydenbauer разработал метод фотограмметрии для архитектурных съемок. Его работа стала основой для дальнейшего развития архитектурной фотограмметрии, которая используется для документирования и реставрации исторических зданий.

Эти ранние примеры показывают, как фотограмметрия начала находить свое применение в различных областях. Несмотря на ограниченные технические возможности того времени, исследователи смогли заложить основы для дальнейшего развития этой науки.

Эволюция технологий и методов в 20 веке

С развитием технологий в 20 веке фотограмметрия претерпела значительные изменения. Появление авиации и спутниковых технологий открыло новые возможности для фотограмметрии. Эти инновации позволили значительно расширить область применения фотограмметрии и повысить точность получаемых данных.

Авиасъемка и спутниковая фотограмметрия

• 1920-е годы: Появление авиасъемки позволило создавать более точные и детализированные карты. Фотограмметрия стала важным инструментом в военной разведке и картографии. Авиасъемка позволила получать данные о больших территориях за короткое время, что было особенно важно в условиях военных действий.

• 1960-е годы: С запуском первых спутников началась эра спутниковой фотограмметрии. Спутниковые снимки предоставили возможность получать данные о больших территориях с высокой точностью. Это открыло новые возможности для мониторинга природных катастроф, изучения климата и других научных исследований.

Программное обеспечение и цифровая фотограмметрия

С развитием компьютерных технологий фотограмметрия стала цифровой. Появление специализированного программного обеспечения позволило автоматизировать многие процессы, делая их более точными и эффективными.

• 1980-е годы: Разработка первых программ для цифровой фотограмметрии. Эти программы позволили значительно упростить процесс обработки фотографий и получения данных.

• 1990-е годы: Широкое распространение цифровых камер и развитие компьютерных технологий способствовали дальнейшему развитию фотограмметрии. Цифровые камеры позволили получать изображения с высокой разрешающей способностью, что повысило точность фотограмметрических измерений.

Эти технологические достижения позволили значительно расширить область применения фотограмметрии и повысить точность получаемых данных. Сегодня фотограмметрия используется в самых различных областях, от создания 3D моделей городов до мониторинга природных катастроф.

Современные достижения и инновации

Сегодня фотограмметрия используется в самых различных областях, от создания 3D моделей городов до мониторинга природных катастроф. Современные технологии, такие как дроны и лазерное сканирование, значительно расширили возможности фотограмметрии.

Примеры современных применений

• Архитектура и строительство: Создание точных 3D моделей зданий и сооружений. Фотограмметрия позволяет документировать исторические здания, проводить их реставрацию и создавать виртуальные туры.

• Геодезия и картография: Создание высокоточных карт и моделей местности. Фотограмметрия используется для создания топографических карт, мониторинга изменений ландшафта и других геодезических задач.

• Криминалистика: Использование фотограмметрии для реконструкции мест преступлений. Фотограмметрия позволяет создавать точные 3D модели мест преступлений, что помогает в расследовании и анализе доказательств.

Инновации и новые технологии

• Дроны: Использование дронов для аэрофотосъемки позволяет получать данные с высокой точностью и детализацией. Дроны могут использоваться для мониторинга строительных площадок, сельскохозяйственных угодий и других объектов.

• Лазерное сканирование: Совмещение фотограмметрии с лазерным сканированием позволяет создавать более точные и детализированные модели. Лазерное сканирование используется для создания 3D моделей зданий, ландшафтов и других объектов.

Эти современные достижения и инновации позволяют значительно расширить возможности фотограмметрии и повысить точность получаемых данных. Фотограмметрия продолжает развиваться и находить новые применения в различных областях.

Будущее фотограмметрии

Фотограмметрия продолжает развиваться, и будущее этой науки выглядит многообещающе. Новые технологии, такие как искусственный интеллект и машинное обучение, открывают новые возможности для автоматизации и повышения точности фотограмметрических методов.

Перспективы развития

• Искусственный интеллект: Использование ИИ для автоматической обработки и анализа фотограмметрических данных. ИИ может использоваться для распознавания объектов на фотографиях, автоматической коррекции ошибок и других задач.

• Машинное обучение: Применение машинного обучения для улучшения точности и эффективности фотограмметрических методов. Машинное обучение позволяет создавать модели, которые могут адаптироваться к изменениям и улучшать свою точность со временем.

• Виртуальная и дополненная реальность: Интеграция фотограмметрии с VR и AR для создания интерактивных моделей и симуляций. VR и AR позволяют создавать виртуальные туры, обучающие симуляции и другие интерактивные приложения.

Фотограмметрия, начавшаяся как простая идея использования фотографий для измерений, превратилась в мощный инструмент, который продолжает развиваться и находить новые применения. Будущее этой науки обещает быть еще более захватывающим и инновационным.

С развитием новых технологий фотограмметрия будет продолжать находить новые применения и улучшать свою точность. Это позволит создавать более точные и детализированные модели, что будет полезно в различных научных и практических областях.

Но давайте вернемся к основному вопросу, "Что такое фотограмметрия?" и как она применяется в играх...

Фотограмметрия в 3D-графике

Для создания 3D-моделей используются снимки объекта с разных сторон. Специальное программное обеспечение сначала определяет положение камеры во время снимков, а затем «сшивает» их для создания единого графического пространства.

После этой процедуры программа переносит полученные данные в 3D-модель, используя полигоны — те самые треугольники, которые стоят в основе компьютерной 3D-графики реального времени. Так как поверхности реальных объектов очень сложные, изначальное количество полигонов на модель может достигать сотен тысяч.

Для использования в кинематографии детальные модели только в плюс, ведь каждая мелочь только придает реалистичности. А вот для использования в играх модели упрощаются в десятки или даже сотни раз, так как в режиме реального времени графические процессоры компьютеров не в состоянии справиться с изначальной громадной детализацией.

При этом находится некий баланс между изначальным количеством деталей и количеством полигонов, которые могут «переварить» видеокарты. В результате графические ресурсы такие модели в играх потребляют аналогично вручную нарисованным, а вот выглядят гораздо более достоверно.

Оборудование для создания моделей

Для создания исходного материала используются фотокамеры. После череды снимков с разных сторон фотографии загружаются в программу, которая обрабатывает их и превращает в 3D-объект.

Чем больше снимков и чем качественнее камера, тем более точной получается итоговая модель.

Многое зависит и от освещения — оно должно быть с определенной цветовой температурой, качественное и однородное. При неправильном освещении перенесенный в 3D-сцену объект может выглядеть неестественно. По той же причине на объекте переноса должны отсутствовать посторонние тени и блики. У моделей, которые можно разделить на части, например, оружия, каждую деталь для более высокой точности сканируют отдельно, затем «склеивая» их воедино в программе-редакторе.

Для качественной фотограмметрии используются все атрибуты фотостудии — камеры с достойной оптикой, студийное освещение, окружение белого цвета. Более того, крупные игровые компании создают специальные комнаты с массивом камер, закрепленных вокруг предмета съемки с точным позиционированием. Такая конструкция позволяет наиболее корректно сделать снимки с определенных координат и максимально точно перенести объект в цифровой вид.

К сожалению, не все объекты сканирования можно транспортировать в студию, особенно крупные и природные. В таких случаях снимки делаются на местах расположения объектов, но не забывая при этом про корректное освещение, отсутствие теней и бликов. Имеющиеся изъяны дорабатывают на компьютере — разница в том, что ручного труда для точного переноса объекта в таком случае требуется больше.

В виду ограничения фотоматериалов

ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ...

Изначально наткнулся на фотку с подобной сценой, где дверь висела на фоне заката, подумал, что такое очень легко смоделировать и повторил, ну а после решил оживить эту сцену и сделал несколько анимаций.

По факту, можно до бесконечности добавлять разные вариации того, что вылезает из двери, поэтому, если у вас будут какие то идеи — напишите, я попробую что-нибудь реализовать.

Я нашел огромный, почти бесконечно высокий проход. Из его глубин горел зловещий красный свет, словно сердце какого-то древнего чудовища.

Из прохода медленно начали высовываться огромные каменные руки, каждая размером с дерево. Они скребли по стенам, оставляя глубокие борозды, и тянулись ко мне.

Но я не дрогнул. Взяв свой дробовик, я прицелился и шагнул вперёд, готовый встретить угрозу лицом к лицу. Красный свет пульсировал сильнее, а каменные руки ускорились, но я уже знал, что не отступлю.