Projektionskortlægning efterlader mørket

Billeder projiceret på objekter i den virkelige verden skaber imponerende skærme, der opdrager og underholder. Men nuværende projektion kortlægningssystemer har alle en fælles begrænsning:de fungerer kun godt i mørke. I en undersøgelse for nylig offentliggjort i IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics , foreslår forskere fra Osaka University en måde at bringe projektionskortlægning "ind i lyset."

Konventionel projektionskortlægning, som gør enhver tredimensionel overflade til en interaktiv skærm, kræver mørke, fordi enhver belysning i omgivelserne også oplyser overfladen af ​​målobjektet, der bruges til visning. Det betyder, at sorte og mørke farver virker for lyse og ikke kan vises korrekt.

Derudover ser de projicerede billeder altid ud, som om de lyser, men ikke alle virkelige objekter er lysende, hvilket begrænser rækkevidden af ​​objekter, der kan vises. Skærme i mørke omgivelser har en anden ulempe. Flere seere kan interagere med en oplyst scene, men de er mindre i stand til at interagere med hinanden i mørke omgivelser.

"For at omgå dette problem bruger vi projektorer til at gengive normal belysning på alle dele af rummet undtagen selve displayobjektet," siger Masaki Takeuchi, hovedforfatter af undersøgelsen. "I bund og grund skaber vi illusionen af ​​global belysning uden at bruge egentlig global belysning."

Projicering af global belysning kræver et sæt teknikker, der adskiller sig fra konventionel projektionskortlægning. Forskerholdet brugte flere standardprojektorer til at oplyse rummet sammen med en projektor med en bred blændeåbning og en storformatlinse til at blødgøre skyggernes sprøde kanter. Disse armaturprojektorer oplyser omgivelserne, men målobjektet forbliver i skyggen. Konventionelle teksturprojektorer bruges derefter til at kortlægge teksturen på dens skyggede overflade.

Forskerne byggede et prototypemiljø og evaluerede effektiviteten af ​​deres tilgang. Et aspekt, de vurderede, var, om mennesker opfattede objekterne i blænde-farvetilstand (hvor farverne ser ud til at udstråle fra selve objektet) eller overfladefarvetilstand (hvor lyset ser ud til at blive reflekteret fra en farvet overflade).

"Så vidt vi ved, er vi de første til at overveje dette," siger Daisuke Iwai, seniorforfatter af undersøgelsen. "Vi mener dog, at det er grundlæggende for at skabe realistiske miljøer."

Forskerne fandt ud af, at de ved hjælp af deres metode kunne projicere teksturbilleder på objekter uden at få objekterne til at se ud til at gløde. I stedet blev teksturerne opfattet som de sande farver på objektets overflade.

I fremtiden planlægger forskerne at tilføje flere projektorer til at håndtere den komplekse belysning i områderne ved siden af ​​visningsobjektet. Til sidst sigter de efter at producere scener, der ikke kan skelnes fra virkelige tredimensionelle scener.

De mener, at denne tilgang vil muliggøre visuelle designmiljøer for industrielle produkter eller emballager, hvor deltagerne ikke kun kan interagere med deres design under naturligt lys, men også med hinanden, hvilket letter kommunikationen og forbedrer designydelsen.

Flere oplysninger: Masaki Takeuchi et al., Projection Mapping under Environmental Lighting ved at erstatte rumlys med heterogene projektorer, IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics (2024). DOI:10.1109/TVCG.2024.3372031

Leveret af Osaka University