Tvorba digitálního modelu terénu a animací v něm - ročníková práce -
Lucie Knížová 3. kartografie a geoinformatika 2002-2003
OBSAH
1. Úvod…………………………………………………………………………………………………………………….. 2. Podklady pro tvorbu DMT………………………………………………………………………………………. 3. Tvorba DMT……………………………………………………………………………………………………………. 4. Otázka přesnosti DMT…………………………………………………………………………………………. 5. Obměny DMT……………………………………………………………………………………………………….. 6. Animace……………………………………………………………………………………………………………….. 7. Tvorba www stránky……………………………………………………………………………………………… 8. Závěr………………………………………………………………………………………………………………………
1. ÚVOD Cílem mé ročníkové práce je studium převodu geografických dat do virtuálního 3D prostoru a možností jejich prezentace. Trojrozměrné modely patří k velmi názorným způsobům vyjadřování tvarů reliéfu, a na rozdíl od map slouží lépe k vytvoření představy o vzhledu krajiny. Navíc digitální forma
modelu
terénu
má
oproti
ručně
sestavenému
modelu
nebo
kreslenému
blokdiagramu velmi mnoho výhod. Možnost rychlé plynulé změny měřítka (zoom) a úhlu pohledu na model ocení uživatel asi nejvíce. Dále je možné model jednoduše obměňovat pomocí textury nebo struktury jeho povrchu, změnou nastavení barevné hypsometrie, stínováním nebo potažením jakýmkoli rastrovým obrázkem (mapou, leteckým či družicovým snímkem) atd. Způsobů, jak prezentovat výsledky práce s digitálním modelem terénu (DMT) uživateli, existuje několik. První možností je vyrendrovat několik záběrů na model jako obrázky. Tento způsob je však nejméně názorný pro vytvoření představy o plastičnosti krajiny. Pokud jsou však obrázky vyrendrovány v určitém sledu a promítnuty rychle za sebou, vzniká animace, která je v tomto ohledu již výstižnější. Dále tu však existuje ještě možnost převedení celého digitálního modelu do virtuální reality, kde je uživateli umožněn pohyb po modelu v reálném čase. Upřímně přiznávám již v úvodu, že význam a smysl má tato ročníková práce především pro mě, než pro někoho jiného. Tomuto problému bych se totiž chtěla dále věnovat i v diplomové práci, ve které bych se více zabývala animacemi a virtuální realitou. Ročníková práce by mi měla pomoci odhalit základní problémy spojené s tvorbou digitálního modelu území, prováděním jeho obměn a vytvářením animací. Věřím, že uvědomění si těchto problémů, popř. nalezení jejich řešení, mi za několik let velmi usnadní a urychlí práci. Ocením jistě i to, že již (alespoň částečně) budu umět používat softwarové programy zaměřené na 3D modelování. Výsledkem této práce by měla být jednak ukázka několika obrázků obměn modelu, ale více bych se chtěla zaměřit na animace a pokusit se vytvořit (jakoby) www stránku, ze které budou jednotlivé animace spouštěny.
2. PODKLADY PRO TVORBU DMT Pro tvorbu digitálního modelu terénu jsem zvolila území o rozloze zhruba 4,5x4,5 km (dodat přesně) + souřadnice rohů území. Jedná se o okolí meandru řeky Jizery mezi Turnovem a Malou Skálou. Tato oblast se nedávno stala součástí CHKO Český Ráj. Pro tvorbu digitálního modelu lze zvolit několik druhů podkladů. Zájem mé práce je, jak už bylo zmíněno, zaměřit se na animace a jiné výstupy z DMT, proto jsem použila jako podklad digitální vektorová data, která mi umožnila okamžitě začít vytvářet model a neztrácet čas digitalizováním vrstevnic a polohopisu z oscanované mapy. Jednalo se o upravená data vojenské Topografické mapy v měřítku 1:100 000 - výřez z mapového listu
č.
M-33-55.
Tyto
podklady
mi
poskytla
Geodézie
ČS
a.s.,
Kartografické
nakladatelství, Praha ve formátu .dxf (CAD formát). Základní vrstevnice jsou zde po 10 m, zdůrazněné po 50m. Polohopis odpovídá měřítku 1:100 000. Uznávám, že pro zpracování kvalitního modelu je nutné, aby podrobnost dat byla vyšší. Při pořizování podkladových dat pro ročníkovou práci jsem se domnívala, že pro účely práce s modelem a animace je lepší, když počítač pracuje s menším objemem dat. Tento předpoklad se ukázal být správný, chybný byl ovšem způsob, jakým jsem toho chtěla dosáhnout – zvolit menší měřítko a podrobnost podkladů. Nyní vím, že pro snížení objemu dat je vhodnější zvolit území menšího rozsahu. Data je naopak důležité mít co nejpodrobnější (velká měřítka), aby se při animacích mohla kamera libovolně pohybovat a dostat se i velmi blízko k modelu. To nemluvím o virtuální realitě, ve které se uživatel pohybuje po modelu dá se říct v měřítku 1:1. Jisté je, že vypracování detailního modelu terénu je značně časově náročné, ale myslím, že pro dosažení kvalitních výstupů, je to nezbytné.
Ukázka dat ???
3. TVORBA DMT Pro tvorbu digitálního modelu terénu jsem využívala software/počítačový program Rhinoceros (model). Chtěla jsem používat obecné modelovací programy, když už je uživatel pořídí, tak je může použít i jindy nejen pro terén. Ale není to zrovna časově výhodné, protože tam není pro krajinu nic předdefinované, žádné defaulty. Lepší by bylo asi použít Atlas, ArcView 3D Analyst, Bryce atd. - otevření podkladů v programu Rhinoceros – export proběhl v měřítku (vzdálenosti odpovídají skutečnosti, když se nastaví jako jednotky metry), Rhino pracuje s Cady ve stejném měřítkovém režimu - úprava podkladů – roztřídit vrstvy, odlišit je barvou a popsat (v podkladech jsou vrstvy označeny čísly a všechny mají stejnou barvu), sloučit některé vrstvy a vrstvy obsahující nepotřebné informace odstranit), vrstevnice, hranice domů a lesů, silnice – vše je rozděleno do mnoho křivek – nutné pospojovat atd. – jednoduše upravit podklady tak, aby byl objem dat co nejmenší a počítač mohl pracovat rychle –to byl opruz - vytvoření síťového modelu (funkce patch) – nastavit parametry (kolik jsem mela parametry) tak, aby výsledek odpovídal krajině – Rhino – NURBS geometrie – matematicky proloží co nejplynuleji (to je dobře, není to trjuhelnikove hranate) plochu danými vrstevnicemi – do toho musím ještě pořádně proniknout !!! - promítnutí dalších vrstev (silnice, vodstvo, železnice, lesy, mosty, významné objekty, domy…) na povrch modelu a vytvořit je 3D – problémy s rendrováním linií v Rhinu - model není převýšen, aby odpovídal co nejvíce skutečnost, taky kdybych to chtěla převést do virtuální reality, tak by převýšení nebylo dobré -
rhino-velký objem dat, pomalé – napsat parametry mého počítače
-
blbý je v rhinu ze uz nejdou zvětšit domy jednoduse a najednou
prevod modelu do 3ds -lepší přes dwg, export selected – co je v rhinu vrstva j ve studiu jeden objekt -
přes formát 3ds to rozloží na objekty jednotlive(to je taky nekdy dobře ale ne ted) a ještě k tomu je to vetsi objem dat 17/4,5 MB
-
ze se zmensi objem dat asi z 57 na 4,5 MB
4. OTÁZKA PŘESNOSTI MODELU TERÉNU - srovnání vrstevnic- viz obrázek č. 1 – zelené vygenerované z modelu, červené původní
- hraje roli taky přesnost převodu do 3ds (polygone mesh, nastavi se jak presne) a přesnost rendrování (lítací domy, ve skutečnosti jsou ale chyceny min jednim bodem, nebo naopak cele zanoreny)
Obrázek č. 1:
5. OBMĚNY DMT Textury -
když to má být dokonalé tak si sím člověk může hrát několik dní, týdnů, let…
-
tiling – podle toho z jaké dálky koukáme (problém)- rozmazaný, videt svy
-
opacity, transparency, bump – popsat funkce v material okně a přiřadit materiál objektu
-
jednoduche obměny – snímek, léto/zima, mapa…
Zoom, uhel pohledu -porovnání s fotkama- např. hrubý rohozec Osvětlení -efektivní, stíny (moho se vypnout)
6. ANIMACE -
potřeba je asi 30 snímků na vteřinu, aby oko nepostrehlo prechody mezi snímky
-
napsat jak dlouho se to rendruje
-
problém zmeny výšky a priblizování k modelu
-
vypsat jaké jsou animace – asi 5 – různé prostředí
-
1. vesnice, 2. letadlo, 3. vlak
-
formát .avi
souřadnice -
jak tam zapojit souřadný systém
-
ideální by bylo kdyby se pořád nekde v rohu psaly souřadnice umístění kamery a v letu by se to měnilo
7. TVORBA WWW STRÁNKY -souřadnice -jak to funguje atd, jak to vypadá - ze by bylo dobry kdyby se tam psalo na co se člověk kouká
8. ZÁVĚR - komu všemu to muze slouzit-turisti(vetsi rozsah), geomorfologové architekti, ze to muze byt i jako navod na vytvoreni modelu, ale spis je to pro me viz uvod -
zmínit pokracování v diplomce
-
zhodnotit jak se to podařilo- že muj zpusob tvorby modelu je pracny, ale velka variabilita převodu modelu z rhina do jiných programů
