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14 de abril de 2021
Albatros: trazendo um pedaço da história para a realidade virtual
A última locomotiva a vapor expressa da Europa, a Albatros, tem muitas histórias para contar, mas infelizmente não é fisicamente acessível a todos. Por isso, a Artzenal digitalizou a locomotiva com o RealityScan e a trouxe para a realidade virtual, para que todos possam apreciá-la.
A locomotiva a vapor Albatros 498.104 é um espetáculo à parte. Com 25,6 metros de comprimento, acabamento em azul real polido e rodas vermelhas vibrantes, ela se destaca imediatamente entre suas contemporâneas. A Albatros também é a última representante de uma era tecnológica, a última grande locomotiva a vapor expressa antes do surgimento das locomotivas a diesel e elétricas nas principais linhas da Europa Central.
O ícone em si foi preservado ao longo dos anos pelo Albatros Club, um grupo de especialistas e entusiastas de trens liderado pelo presidente Sr. Veres. O Albatros é uma atração frequente em grandes eventos e passeios comemorativos, muitas vezes puxando o vagão presidencial da antiga República da Tchecoslováquia. No entanto, devido ao seu tamanho, é um objeto que exige viagens para ser visto ao vivo, dificilmente caberia em um museu.
Para tornar o Albatros mais acessível ao público em geral, foi decidido que o serviço de digitalização da Eslováquia Artzenal digitalizaria o trem e o transformaria em uma experiência de realidade virtual.
A locomotiva Albatros pode ser um dos objetos mais desafiadores já digitalizados. Ela reúne todas as características de "melhor evitar". Possui um tamanho enorme, iluminação externa apenas, superfícies metálicas brilhantes, vidros, estruturas complexas e camadas sobre camadas de beleza industrial escondidas em cantos e recantos de difícil acesso.
A equipe da Artzenal usou o escâner a laser FARO FOCUS 150 em dezenas de posições, das quais 18 foram selecionadas, e várias câmeras Nikon D850 para tirar 45.858 fotos da locomotiva a vapor Albatros. O RealityScan foi usado para processar as imagens em um modelo 3D detalhado.
Para tornar o Albatros mais acessível ao público em geral, foi decidido que o serviço de digitalização da Eslováquia Artzenal digitalizaria o trem e o transformaria em uma experiência de realidade virtual.
Digitalizando o Albatros
A locomotiva Albatros pode ser um dos objetos mais desafiadores já digitalizados. Ela reúne todas as características de "melhor evitar". Possui um tamanho enorme, iluminação externa apenas, superfícies metálicas brilhantes, vidros, estruturas complexas e camadas sobre camadas de beleza industrial escondidas em cantos e recantos de difícil acesso.
A equipe da Artzenal usou o escâner a laser FARO FOCUS 150 em dezenas de posições, das quais 18 foram selecionadas, e várias câmeras Nikon D850 para tirar 45.858 fotos da locomotiva a vapor Albatros. O RealityScan foi usado para processar as imagens em um modelo 3D detalhado.
O processo de digitalização foi desafiador, mesmo para a experiente equipe da Artzenal. "Tivemos que planejar meticulosamente cada etapa para obter um bom resultado, dividindo a locomotiva em seções e trabalhando nelas conforme planejamento diário, dependendo das condições climáticas e de iluminação para obter um perfil uniforme," diz Richard Dömös, chefe da unidade de escaneamento da Artzenal. "Tivemos que desenvolver novos procedimentos para capturar o modelo exato das superfícies metálicas brilhantes e dos instrumentos."
Dömös acrescenta que a equipe passou seis dias no local capturando tudo nas condições ideais para alcançar um resultado altamente detalhado e homogêneo.
Dömös acrescenta que a equipe passou seis dias no local capturando tudo nas condições ideais para alcançar um resultado altamente detalhado e homogêneo.
Unificando os dados
Outro desafio e teste para a equipe, para o hardware e para o software foi utilizar a enorme quantidade de dados coletados, mais de 700 GB, para criar um modelo único e preciso da locomotiva Albatros e seu tender de uma só vez. A equipe precisou alinhar grandes quantidades de entrada para um resultado absolutamente preciso, correto e fiel ao original em cada detalhe técnico e dimensão. Mesmo utilizando o RealityScan e o maior poder de processamento já empregado pela Artzenal, ainda foram necessárias várias tentativas, cada uma levando dias para alinhamento e geração de dados, até chegarmos a um resultado à altura da majestosa locomotiva original.
"A locomotiva a vapor Albatros foi o maior ativo individual que já tentamos gerar no [RealityScan]," diz Marcel Petras, fundador da Artzenal e chefe do pipeline 3D. "Todos os nossos trabalhos anteriores tinham menos de 20.000 fotos por objeto. Ultrapassamos nossos padrões com mais que o dobro de registros no Albatros."
Petras diz que o processo foi uma curva de aprendizado com várias reinicializações, mas o resultado e o conhecimento adquirido justificaram os meios e o esforço. "O processo também foi um teste para o software [RealityScan]," ele afirma. "Pelo menos do nosso lado, nunca tentamos processar essa quantidade de dados de diferentes tipos, como digitalizações a laser e fotografias, em um único objeto. O resultado comprova o desempenho dessa ferramenta, e estamos confiantes em buscar novos desafios no futuro."
O processamento inicial no RealityScan gerou os seguintes dados:
Petras diz que o processo foi uma curva de aprendizado com várias reinicializações, mas o resultado e o conhecimento adquirido justificaram os meios e o esforço. "O processo também foi um teste para o software [RealityScan]," ele afirma. "Pelo menos do nosso lado, nunca tentamos processar essa quantidade de dados de diferentes tipos, como digitalizações a laser e fotografias, em um único objeto. O resultado comprova o desempenho dessa ferramenta, e estamos confiantes em buscar novos desafios no futuro."
Dados brutos
O processamento inicial no RealityScan gerou os seguintes dados:
- Nuvem de pontos: mais de 700 GB de dados
- Modelo: 1,38 bilhão de triângulos
- Texturas: 36 materiais e 150 texturas
Indo para a Unreal Engine
O principal caso de uso, dar vida à locomotiva Albatros como uma experiência virtual, exigiu a transferência dos dados brutos para um formato otimizado para uso na Unreal Engine. A Unreal Engine foi a opção ideal devido ao poderoso pacote visual e à possibilidade de criar facilmente versões para as plataformas-alvo pretendidas.
Para alcançar desempenho rápido em tempo real nos casos de uso futuros, mantendo a máxima qualidade em hardwares com bom desempenho, o objetivo inicial foi reduzir os 1,38 bilhão de triângulos do modelo bruto para menos de 5 milhões de triângulos, cerca de 150 texturas e 36 materiais, criando um modelo mestre em tempo real.
No final, o modelo mestre da locomotiva Albatros e seu tender teve uma malha de pouco menos de 3 milhões de triângulos e utiliza 150 texturas e 36 materiais. Essa versão roda com estabilidade na Unreal Engine a 60 fps em PCs padrão, e é uma boa base para otimizações subsequentes em diferentes configurações de hardware.
Nesta etapa, o modelo-fonte do objeto individual foi separado em vários objetos e subgrupos. Para isso, o Sr. Veres e o Albatros Club forneceram à Artzenal um tour detalhado, explicando todos os elementos funcionais da locomotiva e os controles na cabine. Em seguida, houve uma demonstração ao vivo para registrar o movimento, os sons e os efeitos (fogo, fumaça e vapor) produzidos pela operação dessa máquina impressionante. Esse material ajudará a recriar a operação da locomotiva com todos os detalhes na experiência virtual da Artzenal.
Nesta etapa, o modelo-fonte do objeto individual foi separado em vários objetos e subgrupos. Para isso, o Sr. Veres e o Albatros Club forneceram à Artzenal um tour detalhado, explicando todos os elementos funcionais da locomotiva e os controles na cabine. Em seguida, houve uma demonstração ao vivo para registrar o movimento, os sons e os efeitos (fogo, fumaça e vapor) produzidos pela operação dessa máquina impressionante. Esse material ajudará a recriar a operação da locomotiva com todos os detalhes na experiência virtual da Artzenal.
"Tivemos que tomar as decisões certas desde o início, senão precisaríamos voltar ao modelo bruto e repetir os processos depois," diz Petras. "Com base na experiência em desenvolvimento de jogos e na Unreal Engine como plataforma, fizemos a divisão e a otimização em uma única etapa principal, resultando em um 'modelo de jogo' que agora pode ser usado de forma totalmente dinâmica em nossos cenários em tempo real."
Após o marco importante de fazer a locomotiva a vapor Albatros funcionar perfeitamente na Unreal Engine, a equipe agora está empenhada em dar vida a essa máquina virtual gigantesca.
O futuro virtual da Albatros
Após o marco importante de fazer a locomotiva a vapor Albatros funcionar perfeitamente na Unreal Engine, a equipe agora está empenhada em dar vida a essa máquina virtual gigantesca.
As próximas etapas envolverão adicionar as funções, interações e operabilidade pretendidas, além de criar ramificações para uso nas plataformas-alvo finais. Em 2021, a equipe quer levar a Albatros para a realidade virtual e projeções de alta qualidade como uma experiência interativa. Há um grande potencial em combinar a qualidade visual das digitalizações com a entrega prática de informações e valor educacional. Nesse caso, vivenciar uma locomotiva a vapor em cenários gamificados e divertidos.
A experiência de realidade virtual da Albatros durará cerca de 10 a 15 minutos. Nela, o usuário vai se aproximar da locomotiva "fria", fazendo a verificação técnica, lubrificação e abastecimento com carvão, água e areia. Com essas tarefas concluídas, os usuários seguirão para a cabine, acenderão o fogo, aumentarão a pressão e o vapor, ajustarão válvulas e alavancas e, finalmente, puxarão orgulhosamente a buzina e partirão, com visuais, sons e movimentos completos.
Como diz a equipe da Artzenal: "Para nós, essa é a essência do patrimônio cultural virtual, tornar as coisas acessíveis digitalmente a novos públicos e, acima de tudo, quebrar barreiras ao apresentar conteúdo e conhecimento valiosos de forma atraente."
Como diz a equipe da Artzenal: "Para nós, essa é a essência do patrimônio cultural virtual, tornar as coisas acessíveis digitalmente a novos públicos e, acima de tudo, quebrar barreiras ao apresentar conteúdo e conhecimento valiosos de forma atraente."
Observação: no momento em que esta publicação foi escrita, o RealityScan era chamado de RealityCapture, com o nome da empresa sendo CapturingReality.
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O RealityScan é gratuito para estudantes, educadores, indivíduos e empresas com receita bruta anual inferior a 1 milhão USD.Ultrapassou o limite de 1 milhão USD? Visite nossa página de licenças e veja suas opções de compra.
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