3d mapping что это

«А сделаете 3D mapping за 3 дня?» или как создается световое объемное шоу

К нам регулярно звонят в офис с просьбой организовать 3D mapping и провести проекционное объемное световое шоу. И на вопрос о сроках, часто получаем ответ, что мероприятие проводится через 3-5 дней. Мы решили рассказать Вам о том, как создается проекционный мэппинг, через какие этапы проходят создатели с Заказчиком и почему работу над созданием 3D мэппинга надо начинать как минимум за месяц до планируемого мероприятия.

Итак, один из основных существующих мифов гласит: 3D mapping – это сногсшибательные декорации за два дня.

То, что объемные световые шоу на зданиях, в интерьере или на объектах вызывают ярчайшие эмоции и незабываемый WOW-эффект, мы спорить не будем. Это – так. Свидетельство тому – активное внедрение объемного проекционного мэппинга в event-сферу. Масштабные городские праздники и официальные мероприятия, концертные и театральные шоу, корпоративные мероприятия — световые шоу с использованием технологии 3D-графики создают фантастические спецэффекты, сравнимые разве что с голливудскими блокбастерами.

Что это: 3D mapping— это проекция, обыгрывающая геометрическую форму объекта. Объектом, вернее, экраном для проекции может быть: фасад здания, помещение, мосты, природный ландшафт, автомобиль, мебель – любой предмет, тело человека и пр. Технология плюс-минус одинакова, меняется только масштаб и количество техники.

Давайте пройдемся по основным этапам создания проекционного мэппинга на примере одного из наших последних проектов для Правительства Москвы — 3D mapping «Юбилей МФЦ» на ВДНХ.

С чего начинается работа над созданием проекционного мэппинга?

1. В первую очередь нам необходимо увидеть объект, на который планируется проецировать изображение. Если это фасад здания, то как минимум – фотографии. Хотя чертежи, инженерная документация, четкие размеры – все это может немного ускорить и упростить процесс. Для чего это нужно?

Для мэппинг-проекции необходимо рассчитать точку расположения камер или проектора, оценить размеры, поверхность и освещенность объекта, на который будет воспроизводиться проекция, сделать фотографию для создания 3D-модели.

Кроме того, при разработке сценария тнужно учитывать архитектурную специфику. Ну, например, если на фасаде здания расположены колонны, то сценаристы и дизайнеры должны придумать такой сюжет, при котором на колоннах должно проецироваться одно видеоизображение, а в глубине здания, между колоннами – другое.

2. Следующий этап — разработка общей концепции. Здесь Заказчику вместе с Исполнителем нужно ответить на вопросы:

• о чем будет видеопроекция? Какова тематика? Что конкретно мы хотим показать и что хотим этим сказать?

• Какой хронометраж?

• Какие обязательные элементы должны присутствовать в видеоряде (обычно, это – логотипы, слоганы и прочая корпоративная атрибутика).

3. В это время моделлеры отрисовывают 3D-модель объекта — на ее основе дизайнеры будут создавать видеоконтент. Если отдельный предмет перевести в 3D не составляет особой трудности, то для подробной модели зданий необходимы чертежи фасада (расстояние между колоннами, окнами, балконами и.т.д) или его детальная фотосъемка. От точности 3D модели зависит необходимый визуальный эффект и достоверность проекционного шоу. Если модель не точна, изображение не будет считываться при проецировании — не будет «натягиваться» на объект.

4. После согласования концепции пишется сценарий или сценарный план (что, собственно, одно и то же). Хронометраж может быть разным, чаще всего продолжительность варьируется от полутора до 5-7 минут. Естественно, сценарий согласовывается с Заказчиком. На написание сценария хорошо бы закладывать 5 -7 дней.

5. На основании сценария создаются раскадровки, которые отражают ключевые моменты сюжета и основные визуальные эффекты. Чаще всего раскадровки делаются от руки.

Это – только начало творческо- производственной цепочки.

6. Далее в работу включаются моушн-дизайнеры, которые, основываясь на раскадровках и сценарии, рисуют, моделируют стилфреймы. Что это такое? Это уже компьютерная раскадровка, где отражены в 3D основные визуальные переходы и спецэффекты. Создается анимация — она может быть трехмерной или двухмерной.

7. Затем происходит кропотливый процесс отрисовки контента. аниматик. Это — черновик будущего видеоролика или анимированная раскадровка, которая показывает все сцены, с реальным хронометражом, но без графических деталей.

8. Большое внимание уделяем музыкальному оформлению. Работа с композитором или подбор саундтрека начинается сразу после утверждения сценария. Важное значение имеет и саунддизайн – звуковые, шумовые специэффекты, которыми сопровождаются визуальные трансформации.

Каждый этап обязательно согласовывается с Заказчиком, вносятся необходимые правки.

Стилфреймы для проекционного мэппинга «Юбилей МФЦ» на ВДНХ

9. Утвержденный проект обрабатывается на специальном техническом и программном оборудовании, видеоконтект синхронизируется со звуковым сопровождением.

10. Когда видеоролик полностью готов, необходимо провести репетицию непосредственно на объекте, проверить точность совпадения проекции с формой объекта.

Как вы видите, процесс создание видеконтента для светового объемного шоу – процесс длительный и многоэтапный. Однако техническая сторона вопроса при работе над проекционным мэппингом, не менее важна, чем разработка видеоряда.

Подбор оборудования так же индивидуален, как и создание контента. Техническим специалистам нужно определить, какое количество и какой мощности оборудование необходимо использовать. Это зависит не только от самого объекта для мэппинга, но и от специфики и масштаба мероприятия, количества предполагаемых зрителей. Нюансов – много.

Общее технические ограничение заключается в том, что проекция визуализируется только в темное время суток или в затемненном помещении.

Над созданием проекционного шоу работает большая команда, состоящая из технических и творческих специалистов: это — видеоинженеры, специалисты по техническому монтажу, которые работают на площадке; сценаристы, моушн-дизайнеры, видеомонтажеры, саунд-дизайнеры.

Все вместе они создают яркое и незабываемое световое шоу, реализуя и визуализируя самые смелые идеи.

Мы тезисно описали основные этапы создания проекционного мэппинга, однако даже такое общее описание позволяет понять, что процесс этот — сложный, многоэтапный , требующий времени и участия в нем разных специалистов.

И еще, пожалуй, ответим, на классический вопрос: сколько стоит 3D mapping, плюс-минус? Пришлите, пожалуйста, прайс.

В проекционном мэппинге НЕ бывает готовых решений — каждый проект — это разработка с «нуля». Под конкретный объект, на который будет проецироваться изображение, под определенного заказчика, сценарий создается под конкретную тематику. Поэтому не верьте тому, кто вам по телефону сразу назовет расценки на проекционный мэппинг, не увидев объект, не имея сценария и концепта.

3D визуализация

Различные виды 3D mapping требует своего подхода, как по использующемуся оборудованию, так и по организации трансляции самого контента. Выделяют пять основных видов 3Д мэппинга.

Архитектурный

• Один из наиболее впечатляющих и известных видов 3D мэппинга. Как объект для видеопроекции используются фасады зданий, мосты и другие крупные элементы городского пейзажа.

• Очень близок к первому виду, только средством для проекции изображения служат природные объекты: горы, деревья, обычный снег в зимнее время и др.

• Позволяет полностью преобразить внутреннюю обстановку музея, ресторана или даже квартиры. Изображение передается на стены, благодаря чему они становятся «подвижными» и могут принимать тот или иной вид. Например, такой «интерьер» может меняться в зависимости от времени суток или в соответствии с другой составленной программой.

• Принято считать, что именно с этого варианта видеопроецирования начался 3D mapping, когда в далеком 1969 году была реализована идея Уолта Диснея: на бюсты людей проекторами передавалось изображение и они словно бы оживали и начинали говорить.

Области применения видеомэппинга

Для массовых мероприятий и шоу бизнеса

• динамические 3D проекции на фасадах зданий
• 3D постановки на открытии крупных мероприятий международного и регионального уровня
• лазерных шоу и видеомэппинг при выступлении известных исполнителей на крупных сценических площадках
• 3Д мэппинг внутри топовых дискотек, клубов для усиления оказываемого эффекта (не только музыка, но и свет, и зрительные образы)

Для рекламы

Презентации всемирно известных брендов

• Например, реклама новых марок автомобилей, когда благодаря 3D мэппингу происходят визуальные чудеса: стоящий на сцене автомобиль вдруг начинает мчаться по скоростному автобану, или, подобно трансформеру, разбирается и демонстрирует свое внутреннее устройство.

• Примерами могут служить своего рода голографические видеопроекции, создаваемые в витринах модных бутиков и магазинов, или интересные и приковывающие внимание покупателя видеопроекции во внутреннем интерьере.

Для учреждений культуры

Музеи, культурные и выставочные центры по всему миру все больше начинают использовать технологии 3D мэппинга.

• Объемные видеопроекции визуально раздвигают пространство выставочных залов, создавая атмосферу и привнося дополнительную визуальную информацию.
• Благодаря 3D mapping можно создать реалистичные голографии редких экспонатов, которые нет возможности продемонстрировать посетителям.
• Динамические видеокартины, создаваемые проекторами, могут показать и строение атома и зарисовку из жизни жителей средневекового города.

Для искусства

Современные мультимедиа решения все шире применяются в различных видах изобразительного искусства. Не остается в стороне и технология 3D мэппинга. Она позволяет с одной стороны существенно удешевить, а с другой стороны существенно расширить возможности по созданию декораций и интерьеров для спектаклей. Находит применение и 3D mapping на малые формы: например, можно передавать проекцию прямо на костюм артиста, удивительным образом меняя его в мгновение ока. Или делать необычные видеопроекции на инструментах музыкантов.

Для образования

В образовании обычно не используются дорогие 3D решения. Но даже наличие одного мультимедиа проектора и соответствующего программного обеспечения способно существенно расширить образовательные возможности.

Примеры видеопроекций для образования:

• Интерактивный пол. Проекция создается на полу и, при использовании специального модуля расширения, реагирует на движения человека. Таким образом, путем выстраивания создаваемых образов, реагирующих на движения ребенка, можно совместить его тягу к постоянному движению и обучающий элемент (например — наступать только на шары определенного цвета).
• Переносной купольный мультимедиа центр. Он может выступать как в роли собственного школьного планетария, так и использоваться для разных обучающих программ и просто для отдыха детей.

Как создается 3D mapping

Создание 3D mapping инсталляции, особенно в случае крупных шоу, является достаточно сложным и трудоемким процессом, требующим усилий многих профессионалов. Дадим обзор основных этапов на примере архитектурного 3Д мэппинга. Представим, что у нас есть здание, на фасаде которого мы планируем трансляцию красочного визуального шоу. Его создание можно разделить на несколько этапов:

1. Изучение объекта планируемой инсталляции и его характеристик.

• из какого материала и какого цвета фасад здания (непосредственно влияет на то, какой цвет и как будет отражаться от его поверхности),
• какой процент остекления здания (стекло сильно пропускает свет и, например в случае стеклянных стен небоскребов, организовать проецирование на их поверхность не получится),
• есть ли на фасаде здания колонны и выступающие части (непосредственно важно при организации визуального потока на разные его части) и др.

2. Выработка общей концепции шоу, написание сценария.

• Нужно определиться, каким именно будет наше шоу, чему посвящено. Будет это просто красивая графическая визуализация под музыку, или нужно отразить какой-то сюжет, включать или не включать какие-то рекламные элементы, какой хронометраж будущего шоу. Все это можно сравнить с работой по созданию художественного фильма, с соответствующим трудом режиссера, сценариста, актеров, осветителей, операторов и др. Только в нашем случае все действие будет разворачиваться на «сцене», в роли которой выступает фасад здания.

3. Составление 3D модели объекта

• На этом этапе собираются максимально хорошие изображения и фотографии объекта, по возможности, его технические чертежи. Чем подробнее — тем лучше, ведь эти данные повлияют на точность организации видеопроекции на его поверхности. Как правило, сейчас используют технологию, по которой вся поверхность фасада разбивается на своего мелкие квадратные сегменты или «пиксели» и составляется своего рода «пиксельная карта» объекта. На основе этой карты начинают работать специалисты при изготовлении видеоконтента.

4. Создание видеоролика и его отладка.

• Создание контента для 3D шоу — один из самых трудоемких процессов. На основе пиксельной карты художники составляют эскизы, утверждается окончательный видеоряд. С помощью специальных компьютерных программ моделируются «стоп кадры», которые потом объединяются в единый видео ряд. Отдельной задачей будет синхронизация видео и музыки. Когда ролик готов — предстоит окончательно утвердить его у заказчика, а потом уже отладить отображение непосредственно на месте, чтобы убрать возможные не стыковки в отображении на реальном объекте.

5. Непосредственное проведение шоу.

• Чтобы провести демонстрацию шоу необходимо тщательно организовать и установить разнообразное оборудование, участвующее в инсталляции. Точность настройки, учет погодных факторов, расчет конкретных мест размещения основной и резервной техники — так же крайне важно. Но все эти усилия, затраченные на организацию шоу, полностью окупятся тем красочным и поражающим зрелищем, которое в итоге предстанет перед зрителями.

Оборудование

Профессиональные мультимедиа проекторы

• Выбор как конкретных моделей, так и их количества зависит от того где и какой сложности видеопроекцию требуется получить: при создании крупных представлений на больших спортивных или развлекательных шоу трудятся порой десятки профессиональных видеопроекторов. Кроме этого, обязательно предусматривается резервная цепочка оборудования, чтобы какой-либо сбой в основном комплексе аудио-визуальных систем не привел к остановке шоу.

• Как программы, так и железо относятся к профессиональной линейке, достаточно дороги и требуют профессиональных навыков в использовании, но способны обеспечить производство высококачественного контента для 3D мэппинга.

• видеоконтроллеры
• серверы
• акустические системы
• коммутационное оборудование

Технология совмещенной реальности

Технология смешанной реальности (MR — Mixed Reality) открывает огромные возможности в области работы с виртуальными 3D объектами. В отличии уже известных систем оборудования виртуальной реальности (VR), системы MR позволяют совместить виртуальный мир и реальную окружающую обстановку, обладают огромным практическим потенциалом предоставляемых возможностей. Передовым решением в этой области, разработанным компанией Microsoft, является система HoloLens.

Этапы реализации проекта

Проектирование

Осмотр объекта, ознакомление с особенностями конструкции помещения, предварительная выработка и обсуждение с заказчиком вариантов интеграционных решений. Cоставление предварительной спецификации и схем, подбор оборудования и расчет оценочной стоимости работ.

Монтаж

Закупка и поставка оборудования для объекта. Монтаж систем оборудования на объекте. Программирование, настройка и отладка комплекса установленных систем оборудования. Тестовые испытания и сдача объекта заказчику.

Поддержка

Обучение персонала работе с установленными системами оборудования. Техническая поддержка и техническое обслуживание (гарантийное и послегарантийное).

Наши преимущества

Конференц-зал «под ключ»

Мы осуществляем полный цикл работ по оборудованию конференц-залов: от проектирования и закупки оборудования, до установки, настройки и после проектного обслуживания. Опытная команда инженеров и технических специалистов. Собственный проектный и монтажный отделы. Прямые контакты с производителями аудио-визуального оборудования.

Более 25 лет
в отрасли

Наша компания обладает большим портфолио успешных интеграционных проектов. Среди наших клиентов компании среднего и крупного бизнеса, образовательные и культурные объекты, конференц-залы на крупных промышленных предприятиях и в министерствах.

Индивидуальный подход

К каждому нашему заказчику у нас индивидуальный подход. Богатый опыт многократно проверенных типовых решений по оснащению конференц-залов, диспетчерских центров и переговорных комнат. Мы беремся и за сложные, нестандартные проекты. Наша главная задача — установка систем оборудования, максимально отвечающего запросам наших клиентов.

Комплексная поддержка

Наши специалисты оказывают комплексную поддержку на всех этапах реализации проекта и после проектном сопровождении. Обучение работе с системами нового оборудования. Техподдержка, модернизация и расширение систем по запросу.

Наши партнеры

Кроме гарантии и надежности устанавливаемых мультимедиа систем, это также дает возможность подобрать оборудование, наилучшим образом подходящее под конкретный проект, в том числе возможность установки систем, скомплектованных под конкретный объект, с его специальными требованиями.

Изучение основ 3D видео маппинга. Часть 1

Это выпускная квалификационная работа бакалавра Поротикова В. А в которой он описывает основы и введение в видео маппинг.

Материалы, собранные в данном проекте, имеют особую значимость для продвижения данной технологии в русскоязычном сегменте аудиовизуального искусства, ввиду отсутствия литературы на русском языке.
Использование разработанной 3D видео маппинг системы в учебном процессе, наилучшим образом повлияет на изучение основ данной технологии и приобретение навыков работы с реальными аудиовизуальными системами, использующимися в медиаиндустрии.

• 2.1.1 История развития и предпосылки возникновения 6
• 2.1.2. Классификация 3D маппинга 8
• Основные составляющие проекта 3D маппинга 16
• Основные этапы проекта 3D маппинга 21
• Актуальные тенденции и новые решения 3D маппинга 26
• Популярные решения применения технологии 26
• Новые направления 29
• Аппаратное обеспечение для реализации 3D маппинга 30
• Обзор необходимого оборудования 30
• Проекторы 31
• Системы управления контентом 35
• Оборудование для коммутации и преобразования сигнала 36
• Программное обеспечение для реализации 3D маппинга 37
• Профессиональное ПО крупнейших компаний. Onlyview 37 Grand VJ XT 39 42 46 Arena 49
• ProPresenter 53
• Обзор программного обеспечения для создания контента 57
• Adobe After Effects 57
• 3Ds Max 60
• Cinema 4D 62
• Выбор оптимального программного продукта 63
• Подробное описание программы Pro Presenter 65
• Интерфейс программы Pro Presenter 65
• Работа с библиотеками 89
• Плейлист 90
• Окно просмотра слайдов 92
• Слои презентации ProPresenter 93
• Работа со слайдами 95
• Модули 108
• Горячие клавиши 122
• 3 Разработка конфигурации оборудования для лабораторных работ 125
• Создание самодельной декорации 125
• Экспериментальная оценка параметров проектора 126
• Составление оптимальной схемы расположения объектов; 126
• Разработка лабораторных работ 128
• Знакомство с программой ProPresenter 128
• Создание презентации 128
• Особенности импорта файлов и элементов презентации 132
• Работа с таймерами и обратный отсчёт 136
• Применение эффектов к тексту слайда 138
• Сшивание экранов 140
• Работа с несколькими экранами 140
• Сшивание экранов 144
• Создание плоского маппинга на декорации 147
• Безопасность жизнедеятельности 150
• Наличие опасных и вредных факторов 150
• Планировка рабочего места 150
• Микроклимат 153
• Освещение рабочего места 153
• Защита от шума 154
• Электробезопасность 155
• Защита от электромагнитного излучения 156
• Пожарная безопасность 157
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ 159

2.1.1 История развития и предпосылки возникновения‌

«mapping» — отражение, проецирование) — это особое направление в аудиовизуальном искусстве, представляющее собой проекцию на физический объект окружающей среды с учётом его геометрии и местоположения в пространстве. Приставка «3D» подразумевает, что обыгрываются свойства геометрии поверхности, на которую производится видеопроекция и никак не связана со стереоизображением. В этом контексте специальные компьютерные технологии позволяют создавать 3D-модель объекта, на который планируется осуществить проекцию, а затем изменить ее в соответствии со сценарием шоу, что дает оптическую иллюзию изменения самого объекта.

Основная идея данной технологии — «Любая структура или форма в мире может стать холстом». Проекционный маппинг — это форма искусства, тесно связанная с математикой и физикой, включающая в себя сложнейшие расчёты от цветовой насыщенности, до высоты и расстояния. Это получение правильной геометрии поверхности и структур, предназначенных для

Для более глубокого понимания данной технологии, стоит обратиться к истории её развития.

Сам факт световой проекции упоминается более чем 2000 тыс. лет назад. Так называемые «камеры-обскуры» были упомянуты в древних Греции и Китае в V-IV вв. до н.э., эти приспособления представляли собой тёмные помещения или ящики с крохотным отверстием в стенке, в которых

на обратной стороне проецировалось перевёрнутое изображение. Это приспособление использовали учёные для наблюдения за Солнцем.

В XVII в. в Европе свечи и масляные лампы использовались, как источники света для «магических фонарей», которые проецировали изображения, нарисованные на стеклянных слайдах, на различные поверхности.

Ещё 80 лет назад, люди начали использовать проекторы для преображения концертных и театральных сцен. Постановки на Бродвее и Лондонском Вест-Энде играли с проекциями ещё в 1930-х годах.

Уже в 50-е годы XX века, проекторы стали повсеместно использовать в театре, опере и танцевальных постановках с массивными проецируемыми задниками.

В 60-е, специализированные компании, такие, как Joshua Light Show использовали всё, от карусельных слайдовых проекторов, до огромных кодоскопов на 1200 ВТ для проецирования задников на рок-концертах. На пике психоделической эры, они использовали капли масляной краски и красителей на стеклянных слайдах, в результате получая «живой фон».

В конце 60-х инженеры воображений («imagineers») Компании Уолта Диснея начали применять проекционные технологии на небольших поверхностях. Для открытия нового аттракциона Призрачное поместье в Диснейленде, креативные инженеры сняли на камеру лица пяти актёров поющих заглавную тему. Затем, с помощью 16мм плёнки они спроецировали изображения на специально заготовленные для этого бюсты. Данный факт считается первым аудиовизуальным представлением, с использованием технологии видеомаппинга.

Далее стоит отметить работы американского художника Майкла Неймарка. Он изучал проекционные явления в течение длительного

времени. Для нашей темы изучения, стоит отметить его художественную инсталляцию 1980 года, в ходе которой он снимал на камеру гостиную, затем всё, что находилось в ракурсе его камеры, он окрашивал белым цветом. После этого художник подключал проектор и повторял движения камеры, в результате получая проекционный маппинг.

Дисней не только первопроходцы в технологии проекционного маппинга, также им принадлежит первый патент в области проекции в пространстве. Запатентованная в 1991 году работа была названа «Устройство и методы для проецирования на трёхмерный объект», она подробно описывает систему для цифрового рисования изображений на контурном, трёхмерном объекте.

В 1994 году Дженерал Электрик патентует работу «Система и способ для точного совмещения изображений компьютерных моделей в трехмерном пространстве в соответствующий физический объект в физическом пространстве».

Впервые идеи проекционного маппинга были профессионально исследованы студентами университета Северной Каролины, в проекте «Офис будущего». Им была поставлена задача – связать удалённые офисы из разных мест между собой, проецируя людей, как если бы они были в соседнем офисе.

В начале 2000-х всё больше художников стали использовать маппинг в своих творческих инсталляциях, а крупнейшие корпорации стали присматриваться к данной технологии, для демонстрации своего технического превосходства.

2.1.2. Классификация 3D маппинга.‌

Шоу-представления и инсталляции с использованием технологии 3D маппинг могут быть различной сложности, масштаба и назначения. На

данный момент не существует официальных классификаций, отделяющих один маппинг от другого. На основании изученных материалов, можно выделить несколько классификаций.

По типу проекции:
а) Одиночная проекция

Проекция, при которой используется только один проектор, освещающий с одного ракурса весь объект проецирования. Простейший случай видеомаппинга, и как следствие – самый распространённый. Основной проблемой данного подхода является – малый угол обзора корректной картинки инсталляции. Стоит наблюдателю выйти за рамки допустимого угла видимости, как изображение начинает приобретать искажения. Такой вид маппинга подходит для простых проекций, с малым количеством сегментов разбиения и технологически или конструктивно не позволяющие зрителям наблюдать обратные и боковые стороны проекции.

Рисунок 2.1 — Одиночная проекция

б) Плоский маппинг
Данный вид схож с предыдущим, однако в данном случае, проекторы располагаются не в одной точке, а, подобно световому оборудованию в студии, освещают объект с разных ракурсов. Это придаёт объектам объём, т.к. свет ложится на него с разных сторон, подчёркивая его фактуру. В этом случае, также не происходит затенения объектов друг другом, поскольку затенённая одним источником область, высвечивается другим. При этом, зритель всё ещё видит контент, подготовленный для одного центрального ракурса, а следовательно угол обзора всё ещё критичен.

Таким образом, плоский маппинг – простой способ отразить псевдотрёхмерную картинку на объёмных объектах. В отличие от одиночной проекции, возможно свести к минимуму затенение объектов друг другом и подчеркнуть их объемность, проецируя с нескольких ракурсов.

Такой способ подойдёт для наружной архитектурной проекции, когда зрители далеко от здания и мало кто смотрит сбоку. К сожалению, внутри помещения плоский маппинг не даст желаемого эффекта, т.к. зрители свободно перемещаются и одна единственная точка обзора там не работает.

Рисунок 2.2 — Плоский маппинг в) Объёмный — 3D маппинг

Для работы с объёмом необходимо с разных ракурсов подать соответствующую картинку, а значит видеоконтент, со всех проекторов будет отличаться. Для решения такой задачи, обычно используется медиасервер, однако не каждый медиасервер имеет в своём арсенале функционал для компенсирования такого рода геометрических искажений, для отдельно взятых источников, и наложения изображения друг на друга, с максимальной точностью. В списке современных предложений по медиасерверам числятся такие, как Catalyst, Axon, Lightconverse, Hippotizer. Указанные системы способны работать с различными изображениями в реальном масштабе времени, проблемой остаётся лишь настройка, при которой решающим фактором является предустановка формы объектов. Если форма реальных объектов не совпадает с формой в виртуальной модели, придётся всё переделывать, либо вносить нелинейные искажения в картинку,

корректируя картинку средствами медииасервера, что повлияет на качество отображения.

Для создания автоматической коррекции видеопроекции в режиме реального времени существуют различные системы, одной из которых является «Метод автоматической коррекции видеопроекции при помощи обратного преобразования», разработанный компанией «Лайт Конверс ЛТД».

Рисунок 2.3 — Объёмный маппинг

Метод обратной проекции позволяет видеопроекторам в системе LIGHTCONVERSE 3D SHOW PLATFORM работать как камерам. Программа делает захват видео текстуры трёхмерной модели объекта и отправляет пересчитанный видеосигнал на реальные проекторы с учетом перспективы и оптических характеристик. Классическое понимание 3D видео маппинга предполагает создание видео контента под заранее заданные геометрические формы. В данном случае, сам контент адаптируется в реальном времени. Это позволяет осуществлять коррекцию непосредственно на объекте, а так же создавать сложные видео инсталляции, практически неосуществимые при

классическом подходе, например криволинейные проекции на сложные фигуры с разных ракурсов, позволяющие свести к минимуму теневой эффект, видео инсталляции динамических объектов, таких как движущиеся экраны, фонтаны и многое другое.

По месту проведения: а) Экстерьерный

Данный тип представления имеет ряд особенностей. Работа «на открытом воздухе» привносит массу ограничений для проведения подобного шоу. Зависимость от погодных условий, влияние климата, величины светового дня и получение разрешения на подобное мероприятие, которое зачастую связано с нарушениями нормального функционирования инфраструктуры вблизи объекта проведения шоу.

Рисунок 2.4 — Проекционный маппинг на Памятнике Германии б) Интерьерный

Внутри помещения, влияние внешней среды не является проблемой, однако накладывается ряд других недостатков. Дело в том, что в рамках ограниченного пространства очень сложно располагать систему 3D маппинга, а также необходимо обеспечить очень широкий угол обзора для зрителей. Поэтому объём работы с контентом и расстановкой проекторов в данном случае кратно выше.

Рисунок 2.5 — Мультимедийная экспозиция «Дорога к победе» в Зале Славы Центрального музея Великой Отечественной Войны

По возможности взаимодействия: а) Интерактивный

Желание взаимодействия и участия с элементами представления у современного зрителя растёт быстрыми темпами. Поэтому всё чаще, новые инсталляции создаются с возможностью повлиять на их структуру, форму, содержание или свойства. Взаимодействие может осуществляться как с самим объектом проецирования, так и через специальные устройства. Однако, введения подобных функций влечёт за собой усложнение и, как следствие, удорожание мультимедийной системы.

б) Не интерактивный

Всё же интерактивные маппинг-системы не имеют широкого распространения, в то время как сама технология развивается быстрыми темпами, и задачи простой проекции порой в десятки раз дешевле, при этом полностью выполняют поставленные задачи.

Могут быть выведены и другие классификации данной технологии (по типу объекта проецирования, по взаимодействию со звуковыми системами, по масштабу и т.д.).

Рисунок 2.6 — Интерактивный стенд с использованием проекции на выставке Future Energy Chicago

Основные составляющие проекта 3D маппинга.‌

Проект по созданию большого представления – это сложная сеть коммуникации огромного количества специалистов разной направленности. Соответственно, организация подобного проекта должна проводиться согласно чётким правилам и регламенту. Каждый структурный элемент может повлиять на финальный результат в равной степени.

Рассмотрим основные составляющие такого проекта:

а) Цели
Все технические и творческие действия определённо должны быть связаны с хорошо продуманными и точно определёнными целями. Клиент должен быть в состоянии точно выразить свою идею и желаемый результат.

б) Зрители
Много вопросов стоит уточнить о зрителях проекта. К ним относятся:

• Как много будет человек? Они будут сидеть или стоять?
• Как далеко они будут находиться?
• Насколько широкой будет зрительская зона и в каком месте проекция должна быть видна обязательно?
• Представление будет включать в себя звуковое сопровождение? Если да, то каким образом будет осуществляться подключение?
• Является ли выступление запланированным с четким началом и концом, либо инсталляция должна рассматриваться, как непрерывный материал? Или иное?
• Есть ли желание сделать событие интерактивным, с участием аудитории, через жесты, звук или другие средства?

в) Характеристики объекта
Каковы характеристики структуры или объекта, на который будет производиться проекция и как его контуры оттенки и физические свойства влияют на способность поставить убедительное визуальное представление?

Обычно, проекция работает с плоскими однородными светлыми поверхностями, которые отлично подходят для этого. Однако маппинг осуществляют и на неоднородных поверхностях, которые зачастую, даже не являются твёрдыми. Есть примеры создания маппинга на водяном паре, образованном с помощью водяных струй.

Старинные замки, соборы и массивные современные конструкции сложной формы представляют бесконечные вариации фактур, цветов и размеров. Замок будет иметь различные типы и оттенки из камня, а также бойницы, зубцы, прорези, щиты, круглые башни и отвесные стены, которые так или иначе должны быть объединены для единого визуального представления.

Если отражающие поверхности находятся снаружи, цвета могут изменяться, когда пройдёт дождь. Яркие поверхности станут тёмными и проекция потускнеет.

Ультрасовременные структуры, такие как паруса Оперного Театра Сиднея или цилиндрические кривые Музея Гуггенхайма в Нью-Йорке, представляют единую цветовую палитру, однако их поверхность завораживающим образом изгибается и растягивается, что требует точной подгонки и масштабирования.

Даже высокие, прямоугольные современные офисные башни в городских центрах по всему миру возникают новые задачи. Они, как правило, плоские и равномерные, но стекло офисных окон или панорамных этажей не может отражать свет. Проекции не просочатся в стекло, если покрыть его отражающей плёнкой, либо накрыть холстом.

Допустимые значения отражающей способности поверхности для проведения маппинга колеблются около отметки в 40%. Все значения выше данного показателя имеют слишком высокий коэффициент отражения. Для определения отражающей способности материала используют спектрофотометр или люксометр.

И наконец, сам масштаб целевой поверхности будет диктовать, насколько много необходимо проекторов и какой они должны быть мощности.

г) Условия площадки
Технологии и творчество могут преодолеть характеристики большинства сооружений и объектов, предназначенных для 3D маппинга, но
Техническая и творческая группы должны осмотреть место, а также рассмотреть экологические и физические условия, которые могут повлиять на презентацию и технические операции.

В список на рассмотрение включаются:

• освещенность окружающей площадки;
• препятствия на пути проекции, такие как деревья, уличные фонари и электрические столбы;
• потенциальное движение людей, на пути проекции;
• расстояние, расположение и высота крепления проекторов. Решение по данному вопросу тесно связано с количеством, мощностью необходимых проекторов, и расположением прочего оборудования.
• доступность электропитания;
• погодные условия. Не только значения температуры и уровня влажности, но и скорость ветра должна быть в рамках допустимых пределов;
• доступ к крыше или окну в поле зрения объекта;

д) Разрешение местных властей
Проекты в общественных местах всегда попадают под правила и положения органов местного самоуправления, и те могут значительно различаются даже в пределах одного региона.

Нормативные документы, влияющие на рекламу, освещение, шум, временные сооружения, общественные собрания, движения и стоянки могут влиять не только масштаб проекта, но и состоится ли он вообще. Чтобы получить одобрение на одно событие, часто приходится осуществить огромное количество согласований.

е) Временные рамки
Каждый проект уникален, но чем больше времени затрачено на планирование, разработку и исполнение, тем выше, как правило, качество результата.

Проекты по 3D маппингу стремятся выполнить в максимально короткий период, в течение одной недели. Но эксперты отрасли предпочитают иметь много больше времени, чтобы полностью выполнить задачи, а также контролировать затраты и минимизировать хаос. Самые амбициозные проекты могут занять год или больше от стадии идеи до запуска события. Некоторые из них занимают несколько лет только на планирование и согласование.

Интеграторы и установщики обычно остаются на коротком уведомлении, но то, что действительно требует времени, так это создание контента. Протокол движения графики и видео может потребовать нескольких недель или месяцев работы, чтобы пройти через стадии идеи, раскадровки концепции, проектирования, правок, рендеринга и тестирования.
Согласование с местными органами власти может также растягивать сроки из-за оформления документов или даже общественных слушаний.

ж) Бюджет
Более яркие проекторы и лучшее программное обеспечение могут значительно снизить затраты, путём освещения более широкой поверхности с меньшим количеством проекторов. Это уменьшает время, затраченное на выравнивание, автоматизацию и планирование, на которые уходит огромное количество человеко-часов.

Однако некоторые вещи, такие как творческие издержки не могут быть легко решены с помощью технологии.

Хорошая новость в том, что у большинства проектов, если они не разрабатываются на постоянную основу, можно ограничить капитальные затраты за счёт аренды проекторов, коммутационной техники, конструкций и другой аппаратуры, необходимой для осуществления проекта.

После того, как место проведения события будет проанализировано, опытный продюсер точно знает, сколько будет необходимо проекторов и какая вспомогательная инфраструктура необходима на площадке. Продюсер, креативный директор и клиент должны решить, каковы размах и сложность творчества им доступны и перейти к оценке расходов.

Проекты по 3D маппингу являются одними из сложнейших, к тому же не бывает двух совершенно одинаковых проектов, поэтому каждая инсталляция требует осторожного отношения к расчёту бюджета, потому как затраты могут значительно вырасти, ближе к самому шоу. В зависимости от требований, проект может потребовать кратно больше координирования и оборудования на крупных общественных мероприятиях в больших городах.

Опыт крупных компаний показывает, что большие расходы на 3D маппинг, с лихвой окупаются общественным резонансом, за счёт уникальности данной технологии и работают эффективнее наружной рекламы и даже рекламы на федеральном телевидении.

Основные этапы проекта 3D маппинга.‌

В зависимости от сложности инсталляции и вида 3D маппинга, можно выделить алгоритм подготовки и реализации проекта таким образом:

• Построение трехмерной копии маппинг-пространства;
• Поиск наиболее выгодного варианта расположения проекторов и прочего оборудования (световые приборы, лазерные и пиросистемы, динамические конструкции и т.д.);
• Создание текстурных разверток трехмерных объектов;
• Создание видеоконтента;
• Программирование видеоконтента согласно сценарию;
• Подключение физического проекционного и прочего оборудования;

Финальная коррекция и запуск шоу. Ниже рассмотрим их подробнее.

Трехмерная сцена может собираться с помощью любого 3D-редактора (3Ds Max, Maya, Cinema 4D, Autocad и т.д.). Чаще всего объекты формируются с использованием графических примитивов, а более сложные элементы моделируются индивидуально, если это необходимо. Существуют также готовые системы со встроенными 3D-редакторами, однако для более сложных составляющих по-прежнему необходимо использование специализированного ПО.

Видеопроекторы расставляются исходя из их физических характеристик — яркости лампы, параметров объектива (проекционное соотношение, допустимый офсет) и матрицы (тип, аспект, разрешение). При этом необходимо обеспечить наиболее равномерное и яркое заполнение поверхностей проецирования. Опять же, задача значительно облегчается благодаря готовым маппинг-системам, которые способны взять на себя фотометрическую коррекцию заданных поверхностей, компенсируя отражающие свойства материалов и возможные наложения проекций друг на друга.

Что касается текстурных разверток, то здесь все не так однозначно. Если в плоском проекционном маппинге достаточно выбрать один ракурс и исходя из него создавать анимацию (3D-рендеринг, постэффекты), то при объемном 3D-маппинге ракурса как такового не существует. Этот факт не только дает свободу обзора зрителям, но и включает в работу сами объекты, на которые проецируется видео. Поэтому, нет задачи, подготовить анимацию на основании только одного вида.

В качестве примера рассмотрим композицию, в которой осуществляется маппинг на куб, стоящий на полу (Рисунок 2.7). На иллюстрации показаны перспективная развертка (Рисунок 2.8) всей композиции и объемные развертки (Рисунки 2.9 а–c) каждого элемента.

Рисунок 2.7 — 3D композиция

Рисунок — 2.8 Перспективная развёртка

a) б) в)

Рисунок 2.9 а – развёртка пола; б – вертикальная развёртка; в – горизонтальная развёртка.

Нетрудно заметить, что перспективная развертка скрывает многие поверхности объектов и искажает геометрическую форму. К сожалению, приходится констатировать, что к большинству маппинг-инсталляций сегодня применяется именно такой подход. Перспективная развертка одна, ее легко анимировать, но эффект маппинга объемных объектов стремится к нулю, т.к. в итоге оказывается, что зрители находились совсем не там, где была камера моушн-дизайнера, и увидели совсем не то…

Задача объемного текстурирования — создание развертки (выкройки) каждого объекта, перенос всех разверток в одно кадровое поле и анимирование их.

В нашем случае мы видим развертку пола (Рисунок 2.9 a), это просто прямоугольник, на котором схематически обозначено местоположение куба (мы специально развернули наружу грани, на которых он стоит, чтобы облегчить моушн-дизайнеру создание геометрически правильной анимации).

Что касается развертки куба, то здесь тоже все предельно просто. Если мы делаем сюжет, в котором анимация на кубе осуществляется по вертикали (например, движение сверху вниз и растекание на пол), то соединим грани на развертке теми частями, которыми они соединяются вертикально (Рисунок

б). Если нам нужно показать горизонтальное движение — соединим грани горизонтально (Рисунок 2.9 в).

Последующая анимация таких разверток не представляет ничего сложного, и моушн-дизайнер может сосредоточиться на создании непосредственно самих видеокомпозиций, что, конечно же, значительно поднимает художественный уровень финального маппинга. Комбинирование различных разверток в зависимости от графического сюжета задается сценарием.

Привязку текстурных разверток к геометрическим объектам («запекание») можно делать как в пакетах 3Ds Max, Maya, Cinema 4D, Vectorworks, так и во встроенном в маппинг-систему пакете. К сожалению, Autocad не работает с текстурными координатами, поэтому текстурные развертки в нем делать нельзя.

Создание видеоконтента является темой очень ёмкой, достойной отдельного подробного исследования, поэтому в данной работе тонкости работы с видео и трёхмерной графикой затронуты не будут.

Подключение физического проекционного оборудования осуществляется на основании заранее подготовленного плана. Параметры подключения и количество оборудования, в зависимости задач, могут сочетаться бесчисленным количеством конфигураций. Ограничениями могут служить физические и климатические условия площадки, конструктивные особенности объекта для проецирования, либо условия регламента, предписанные проектом. Самой распространённой проблемой в подключении видеосигнала является несогласованность его параметров (тип, разрешение и т.п.).

Система коммутации для проведения аудиовизуальных шоу является очень сложной технологической системой с огромным количеством

уязвимостей. Поэтому в крупных проектах, принято использовать систему бэкапов, предостерегающих от выхода из строя агрегатов, приборов, либо блоков коммутации. Примером такой страховки является введение дополнительных проекторов, работающих в связке с основными. Такой опыт был применён на организации открытия Олимпиады в Сочи в 2014 году.

Актуальные тенденции и новые решения 3D маппинга‌

Популярные решения применения технологии‌

На сегодняшний день, инсталляции с использованием технологии 3D маппинга широко применяются в различных сферах развлечения искусства и рекламы. Стоит отметить самые распространённые способы их применения:

а) Архитектурный маппинг
Откровенно говоря, популярность в массах данная технология обрела как раз за счёт крупных проектов, когда проекционными поверхностями служили самые известные архитектурные сооружения. Данный тип представления, обычно не связан с каким-либо брендом, и его по- настоящему можно назвать видом искусства. К тому же, архитектурный маппинг является самым крупномасштабным и дорогим видом инсталляции.

Рисунок 2.10 — Проекция на парусах Сиднейского оперного театра

б) Проекция на малые объекты.
Также популярное течение, основной сложностью которого является структура объекта, которая чаще всего имеет множество мелких деталей. Данный вид инсталляции широко используется для продвижения бренда, в частности маппинг на корпусе автомобиля – самое частое явление. Проекционные объекты могут быть как реально существующими объектами, так и специально созданными для этого декорациями. Критичными являются только отражающие свойства поверхности для проецирования.

Рисунок 2.11 — Проекционное шоу на поверхности авто, на презентации нового Volkswagen Golf

в) Концертные или театральные декорации
Как было подчёркнуто ранее, предтечей создания видеомаппинга было использование кинопроекторов во время представлений в театре, танцевальных выступлений, либо музыкальных концертов. Создание взаимодействия с декорациями подтолкнуло индустрию к зарождению целого жанра танцевальных номеров, когда артисты являются частью проецируемого мира и совершают в нём какие-либо манипуляции, что сопровождается красочными спецэффектами. Звёзды мировой величины

очень часто используют в своих постановках элементы шоу, построенные с технологией 3D маппинга.

Рисунок 2.1 — Концерт группы Coldplay в Hollywood Bowl г) Музеи и выставки

Музеи, дабы заинтересовать посетителей и пригласить на новые выставки, активно используют проекционные технологии. В современном мире, с его быстрым темпом, обывателю становится тяжело наблюдать полную статичность инсталляций. Внедрение видеомаппинга может побороть обездвиженность экспонатов, а применение дополнительных мультимедиа решений полностью компенсировать необходимость в гидах. Проекционные технологии подтолкнули современных художников к созданию такого жанра как «Живые полотна». Необычайную популярность подобные выставки обрели у молодого поколения. Картины известных мировых художников, таких как Дали, Ван Гог, Айвазовский, Рерих

«обретают новую жизнь», выходя за привычные рамки, открывая глубину и объём идеи автора.

Рисунок 2.2 — Выставка S.M.Art в Сеуле

Новые направления‌

Удешевление процесса производства, общедоступность ПО и оборудования подталкивают к внедрению технологии в массы. Уже сейчас на рынке существуют предложение таких услуг, как микромаппинг, при котором проекция производится на макеты и мелкие объекты, такие как свадебный торт или даже баскетбольный мяч.

Рисунок 2.3 — Пример реализации проекции на свадебном торте

Как ранее упоминалось, стремление к интерактивности со зрителями также является одной из популярных и активно продвигаемых функций. Существуют прецеденты использования интерактивности даже с архитектурным маппингом, при котором элементы проекции меняли свою форму, в зависимости от голоса, желающих что-либо сказать в микрофон, зрителей.

Также создаются целые мультимедиа системы, интегрированные в приложения, которые позволяют управлять инсталляцией с помощью планшета. Таким примером является приложение, позволяющее покупателю в автосалоне самому конфигурировать свой автомобиль. С помощью приложения, он выбирает самостоятельно комплектацию своего будущего авто – тот или иной двигатель, цвет кузова, обивка в салоне. При этом весь процесс конфигурирования демонстрируется на модели, которая меняет свои параметры.

На основании технологии 3D маппинга создаются интерактивные помощники, гиды, консультанты и даже няни.

What is 3D Mapping

3D mapping, another wonder of modern technology, is a new machine vision technology in the field of cartography. While we are already familiar with 2D maps and 3D vision, it is not hard to imagine how a 3D map looks like? Don’t let the curvature of Earth hinder your view and zoom in close to your location using 3D mapping.

3D mapping means profiling of objects in three dimensions to map the objects in real-world. There are several ways for a 3D profiling of an area or object, such as using a pair of a stereo camera. Another method is to measure the depth of an object or feature from focus. You can also create a 3D effect by detecting the light field by plenoptic methods or using active 3D imaging techniques.

Advantage of 3D mapping over 2D technology

One of the best benefits of 3D mapping is that it provides the latest technical methods for visualisation and gathering information. Knowledge visualisation and science mapping become easier when a 3D map is available for the object/area under study.

A 3D map provides a realistic view of a location that can be utilised by local authorities and planners. For the construction sector, a 3D map is as useful as a blueprint is. It is very easy to visualise floor plans on a 3D map and identify possible obstructions which may occur during construction.

When you have a 3D map in front of you, you enter a world of limitless imagination where you can experiment with many visual effects virtually before the final output. From determining the position of aircraft to making your event special with projection mapping, 3D mapping is working as a magical eye.

3D map preparation

3D mapping is also referred to as “Projection Mapping” or “Video Mapping.” Many people call 3D mapping as “Spatial Augmented Reality” also.

For projection mapping, a technique is used that can convert any surface into a dynamic visual display. Though many ways can create the same effect but combining the 2D or 3D data with some computer animations can highlight the required features and diminish not such relevant things.

3D mapping in GIS

A Z value (other than x and y), gives an enhanced depth when you are collecting data for GIS analysis. City-planning, building information modelling (BIM), Coastal modelling, Windfarm assessment are some areas where 3D GIS works as the screen of wonders.

3D mapping and cartography is an important tool in creating 3D scenes of a location that are useful for many studies like high rise development, building interior and exterior and effects of a disaster. If you want to create a 3D map using ArcGIS, you can do it in simple steps. ArcGIS provides a feature “ArcGIS scene viewer.” Another desktop application from ArcGIS is ArcGIS Pro a desktop application. Since it is a 64-bit application, it contains many extensive 3D inbuilt capabilities. It offers the facility of working with a 2D view as well as 3D scenes at the same time, side by side.

3D mapping provides minute information like the coordinates of a fire and helps in quick disaster response.

You can also use AutoCAD Map 3D software to create maps that are useful in the management and planning of resources. Integrating GIS data with CAD tools and some intelligent models, you can improve the quality and productivity of your project.

Very few of us know that we can create a 3D map in Microsoft Excel as well. Enter your data into a worksheet (with X and Y coordinates) and then select the data. The column headers should not be neglected in this step. Now click on insert followed by 3D Maps and open 3D Maps to explore more.

3D mapping has numerous applications in the various fields, from science to entertainment and advertising. When the Earth is not flat, then why to represent it in 2D? Add the ‘Z’ coordinate and see your projects turning into reality.