Le immagini proiettate su oggetti del mondo reale creano spettacoli affascinanti per educare e intrattenere. Tuttavia, gli attuali sistemi di mapping di proiezione hanno tutti un limite in comune: funzionano bene solo al buio. In uno studio recentemente pubblicato su IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, i ricercatori dell'Università di Osaka hanno proposto un metodo per far luce sulla mappatura della proiezione.
Il tradizionale mapping di proiezione, che trasforma qualsiasi superficie 3D in un display interattivo, richiede l'oscurità perché qualsiasi illuminazione nell'ambiente circostante illumina anche la superficie dell'oggetto target utilizzato per la visualizzazione. Ciò significa che i neri e i colori scuri appaiono troppo luminosi e non possono essere visualizzati correttamente. Inoltre, le immagini visualizzate sembrano sempre luminose, ma non tutti gli oggetti reali sono luminosi, il che limita la gamma di oggetti che possono essere visualizzati. I display in ambienti bui presentano un altro inconveniente. Più spettatori possono interagire con una scena luminosa, ma sono meno capaci di interagire tra loro in un ambiente buio.
"Per superare questo problema, utilizziamo proiettori per riprodurre l'illuminazione naturale in ogni parte della stanza tranne l'oggetto espositivo stesso", afferma Masaaki Takeuchi, autore principale dello studio. "In sostanza, stiamo creando l'illusione dell'illuminazione globale senza utilizzare l'illuminazione globale reale".
La proiezione dell'illuminazione globale richiede una serie di tecniche che differiscono da quelle utilizzate nella tradizionale mappatura della proiezione. Il gruppo di ricerca utilizza diversi proiettori standard per illuminare la stanza, nonché un proiettore ad ampia apertura e una grande lente per ammorbidire i bordi delle ombre pronunciate. Questi proiettori illuminati illuminano l'ambiente, ma l'oggetto target rimane in ombra. I renderer di texture convenzionali vengono quindi utilizzati per mappare la texture sulla sua superficie ombreggiata.
I ricercatori hanno creato un ambiente modello e hanno valutato le prestazioni del loro approccio. Un aspetto valutato era se gli esseri umani percepivano gli oggetti in modalità colore di apertura (dove i colori sembrano irradiarsi dall'oggetto stesso) o in modalità colore di superficie (dove la luce sembra riflettersi da una superficie colorata).
"Per quanto ne sappiamo, siamo i primi a tenerne conto", afferma Daisuke Iwai, autore principale dello studio. "Tuttavia, riteniamo che sia essenziale per produrre ambienti realistici".
I ricercatori hanno scoperto che, utilizzando il loro metodo, potevano proiettare immagini di texture sugli oggetti senza far sembrare l'oggetto luminoso. Invece, le texture erano viste come i veri colori della superficie di un oggetto.
In futuro, i ricercatori prevedono di aggiungere più proiettori per gestire l'illuminazione complessa in prossimità dell'oggetto da visualizzare. In definitiva, mirano a produrre scene che siano indistinguibili dalle scene 3D reali. Ritengono che questo approccio consentirà ambienti di progettazione visiva per prodotti industriali o imballaggi, in cui i partecipanti potranno interagire non solo con il loro design sotto la luce naturale ma anche tra loro, facilitando la comunicazione e migliorando le prestazioni del design.
Grafico 1
(Sinistra) Risultato della mappatura della proiezione nelle condizioni di illuminazione proposte.
(A destra) Con e senza mapping di proiezione di un busto in gesso in diverse condizioni di illuminazione.
Credito: Università di Osaka
Immagine 2
Risultati della riproduzione dell'illuminazione.
Credito: Università di Osaka
Fico. 3
Riproduzione di texture a specchio utilizzando mappe di proiezione in diverse condizioni di illuminazione.
Credito: Università di Osaka
L'articolo, "Projection Mapping Under Environmental Illumination by Replacing Room Lights with Heterogeneous Projectors", è stato pubblicato in IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics presso DOI: https://doi.org/10.1109/TVCG.2024.3372031
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