Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích Katedra informatiky Pedagogické fakulty
3D model města s vyuţitím pro mobilní zařízení
Autor: Petr Macht
Vedoucí práce: Ing. Tomáš Dolanský, Ph.D.
Datum zadání:
Aktuální datum:
8. dubna 2010
2. ledna 2011
Obsah Abstrakt ...................................................................................................................................... 3 Zadání práce ............................................................................................................................... 4 Literatura: ............................................................................................................................... 4 Východiska práce ....................................................................................................................... 5 Cíl práce ..................................................................................................................................... 6 Metoda práce .............................................................................................................................. 7 Stav rozpracovanosti .................................................................................................................. 8 Přečtená literatura ..................................................................................................................... 10 Seznam obrázků ....................................................................................................................... 11 Zdroje ....................................................................................................................................... 12
2
Abstrakt Jelikoţ mobilní zařízení typu PDA, Smartphone, GPS navigace a nyní začínající tablety, zaţívají v posledních několika letech největší technický pokrok za celou dobu své existence, jsou na ně kladeny uţivateli čím dál větší nároky. V práci bude popsán aktuální stav těchto mobilních zařízení a jejich vývoj pro blízkou budoucnost. Bakalářská práce se zabývá efektivním vyuţitím 3D modelů měst v těchto mobilních zařízeních. Dále se práce věnuje výběrem vhodné optimální technologie pro tvorbu těchto modelů a následný export do různých formátů, která podporují daná mobilní zařízení. V práci jsou popsány jak poţadavky na daný formát, tak poţadavky na hardwarové a softwarové vybavení mobilních zařízení. Hlavním cílem práce je vytvořit digitální fotorealistický model vybrané historické části města Český Krumlov.
Abstract Because the mobile equipment like PDA, Smartphone, GPS navigation and incoming tablets show in present time expressive technical progress for its entire existence, increasing demands are submited by theirs users. Current state of these mobile equipment and it´s developement for near future will be described in following work. Bachelor thesis deals with an effective
use of 3-D models of towns in these mobile
equipments. It focuses on the right choice of optimal technology for making these models and resulting export to different formats, which are supported by a given mobile device. In work there are described both
the requirements on a given format and the requirements on
hardware and software of mobile equipment. The main objective of the work it is to create digital fotorealistic model of chosen historical part of the Český Krumlov town.
3
Zadání práce Rozšíření 3D modelů měst je stále větší a jejich vyuţití roste kaţdý rok. Bakalářská práce se bude věnovat moţnostem vyuţití 3D modelů měst v mobilních zařízeních typu PDA, SmartPhone nebo GPS navigace. Cílem práce je popsat současný stav a vývoj pro blízkou budoucnost, navrhnout optimální řešení pro efektivní (ekonomické) vyuţití 3D modelů v těchto zařízeních a navrhnout optimální technologie ve vztahu na grafický a výpočetní výkon mobilních zařízení. Popsány budou jak poţadavky hardwarové tak softwarové a rovněţ budou popsány poţadavky na datový formát 3D modelů. Pro praktické ověření moţností 3D modelu měst v mobilních zařízeních bude vyhotoven digitální fotorealistický model vybrané části města Český Krumlov.
Literatura:
ARPONEN, M. From 2D Base Map to 3D City Map. In: Sborník 23.Urban Data Management Symposium, Praha 2002.
ŠPICELOVÁ
Klára.
KML
model
areálu
Západočeské
univerzity.
ZČU.
URL:http://www.gis.zcu.cz/studium/agi/referaty/2007/Spicelova_ZCUvKML. 2007.
ŢÁRA, J. VRML97 – Laskavý průvodce virtuálními světy. Computer Press, Brno 1999, ISBN 80-7226-143-6
4
Východiska práce Většina lidské populace si jiţ zvykla na to, ţe si můţe online vyhledat jakékoliv místo na Zemi, či předem naplánovat trasu z místa A do místa B a toto všechno z pohodlí svého domova. Se zvyšujícími se nároky populace a zvyšováním výpočetního výkonu počítačů se před několika lety do těchto dvojdimenzionálních prostředí začal vnášet třetí rozměr. S třetím rozměrem přichází mnohem víc, nepůjde pouze určit polohu pomocí souřadnic mapy, ale umoţní to pohled na fasádu budovy a tím půjde vyznačit i přesné patro či samotné okno budovy. Toto nebudou moci vyuţít pouze turisté ale i například záchranáři, kteří díky třetímu rozměru budou moci určit výšku budovy a během několika sekund analyzovat budovu ale i příjezdovou cestu. Jakoţto počítače procházejí vývojem, tak i mobilní zařízení v této době procházejí největším vývojem za poslední roky. V této době jsou mobilní zařízení natolik výkonná, ţe je moţné tyto 3D modely měst na nich zobrazit. Tato bakalářská práce navazuje na bakalářskou práci s názvem 3D model historických budov pro internetové aplikace Jejím autorem je Jaroslav Erhart a v praktické části této práce vytvořil blokový prostorový model historické části města Český Krumlov. Jedním z mých úkolů je tento model otexturovat na základě vlastnoručně pořízených fotografií jednotlivých budov.
5
Cíl práce Ve své práci chci popsat současný stav a blízký vývoj mobilních zařízení, dále bych chtěl navrhnout optimální řešení pro efektivní vyuţití 3D modelů v těchto zařízeních. Dále se pokusím navrhnout vhodnou optimální technologii pro zobrazování těchto modelů v mobilních zařízeních s ohledem jak na jejich výpočetní tak i grafický výkon. Bude popsán postup jak vytvořený model vyexportovat do formátu, jeţ podporují jednotlivá zařízení (GPS navigace, tablety, SmartPhone, PDA). V mé práci bude také popsána volba softwaru pro úpravu fotografií. Dalším cílem mé práce je obohatit jiţ vytvořený blokový prostorový model historické části města Český Krumlov o fotorealistické textury jednotlivých budov.
6
Metoda práce Celou práci započnu tím, ţe se seznámím s programem Google SketchUp. Tento program zvolím z několika důvodů. Prvním důvodem volby tohoto programu je, ţe v něm byl vytvořen mým předchůdcem převzatý model historické části města Český Krumlov, tudíţ případné převody do jiných formátů, které podporují jiné programy, by mohly způsobit nepředvídatelné komplikace. Dalším důvodem je, ţe Google SketchUp je vysoce intuitivní program, který umí vytvářet 3D modely a rovněţ je i fotorealisticky otexturovat, coţ je pro náš účel více neţ dostačující. Dalším velice důleţitým krokem bude, rozdělit daný blokový prostorový model na jednotlivé komponenty a to z důvodu ţe práce bude tvořena na osobním počítači, který kdybychom takto neučinili, zvládal práci s velkými časovými prodlevami mezi kaţdým posunutím 3D scény. Tudíţ uţ takto časově náročná práce by se několikanásobně prodlouţila. Před započetím pořizování fotografií části města, se seznámím se samotným fotoaparátem značky Canon, který je vybaven širokoúhlým objektivem. Vyzkouším si pár fotografií různých budov a vytvořím si nejlepší a zároveň nejjednodušší metodu pořizování fotografií, které nebude náročná pro následné zpracování fotografií na počítači. Dále pak vyberu grafický software pro úpravu fotografií, který bude vhodný pro naše účely. Software bude muset umět pracovat s vrstvami, bude muset umět upravovat křivky vrstvy nebo vybrané části obrázku, bude muset umět upravit perspektivu fotografie popřípadě tzv. soudkovitost1. Pro získání realistických foto-textur budu pravidelně cestovat do města Český Krumlov, kde fotografie pořídím. Během pořizování těchto fotografií, si hodlám nastudovat co nejvíce materiálů o zobrazovacích technologiích 3D modelů, které by byli vhodné pro mobilní zařízení, jaké mají nároky na hardware a software. Dále si nastuduji co nejvíce materiálů o současných mobilních zařízeních, zhodnotím jejich aktuální stav a pokusím se určit jejich budoucí vývoj.
1
Soudkovitost, tedy soudkovité zkreslení je neblahou vlastností téměř všech typů objektivů. Nejzřetelnější je u širokoúhlých objektivů při fotografování architektury.
7
Stav rozpracovanosti V tuto chvíli mám umístěný model budov na získaném terénu. Vybraný vhodný software pro úpravu fotografií. Dále je nafoceno něco kolem 80% všech budov historického jádra Českého Krumlova. Z těchto 80% je polovina fotografií zpracována, upravena a připravena pro nasazení na samotný model. Model v tuto chvíli obsahuje něco okolo 30% hotových a fotorealisticky otexturovaných budov, které jsou ve finální fázi.
Obrázek 1Současná podoba modelu – pohled na část náměstí
Obrázek 2Současná podoba modelu – pohled na Dlouhou ulici
8
Obrázek 3Současná podoba modelu – pohled Kostelní ulici
V teoretické části práce jsem si vytvořil seznam nejpouţívanějších platforem poţívaných v jednotlivých mobilních zařízeních, které budu ve své práci popisovat. Zbývá mi ještě popsat tyto jednotlivé platformy a v nich pouţívané formáty pro 3D modely, popsat postup texturování modelu od pořízení fotografie aţ po umístění fotografie samotné na vytvořený model. Dále mi zbývá zjistit, zda jdou 3D modely importovat do mobilních navigací různých výrobců, a co je k tomu potřeba.
9
Přečtená literatura ŠPICELOVÁ
Klára.
KML
model
areálu
Západočeské
univerzity.
ZČU.
URL:http://www.gis.zcu.cz/studium/agi/referaty/2007/Spicelova_ZCUvKML. 2007. SADÍLEK, Ondřej. Plán parků Filozofické fakulty UP Olomouc s 3D vizualizací [online]. Olomouc, 2009. 13 s. Bakalářská práce. Univerzita Palackého v Olomouci. Dostupné z WWW:
. ORLÍK, Tomáš. Location-Based Services: řekni, kde ty sluţby jsou?. GeoBusiness. 2009, č.7, s. 20-22. KAMÍNEK, Jiří. IPhone: opět o něco více "geo". GeoBusiness. 2009, č.7, s. 15-16. STACH, Jan. DDWorld [online]. 11.11.2010 [cit. 2011-01-02]. Nová grafická síla pro SmartPhone a Tablet ARM GPU Mali-T604: umí DirectX, OpenGL i GPGPU. Dostupné z WWW:
smartphone-a-tablet-arm-gpu-mali-t604-umi-directx-opengl-i-gpgpu-2.html>. ERHART, Jaroslav. 3D model historických budov pro internetové aplikace. České budějovice, 2010. 39 s. Bakalářská práce. Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích.
10
Seznam obrázků Obrázek 1Současná podoba modelu – pohled na část náměstí .................................................. 8 Obrázek 2Současná podoba modelu – pohled na Dlouhou ulici ................................................ 8 Obrázek 3Současná podoba modelu – pohled Kostelní ulici ..................................................... 9
11
Zdroje SVOBODA, David, et al. Soudkovitost 09 [online]. 2009 [cit. 2011-01-02]. Úvod. Dostupné z WWW: .
12
