3D model zgrade Elektronskog fakulteta za prikaz u realnom vremenu

Marko Milinković, master rad | Tekst pripremio Marko Milinković

Sve veća upotreba računara i poznavanje informacionih tehnologija dovode do pojave velikog broja 3D softverskih paketa za različite namene. Za razliku od 2D slike, treća dimenzija se postiže dodavanjem dubine na visinu i širinu, tako da se možemo kretati kroz 3D prostor, u kom se objekat može posmatrati iz bilo kog ugla.
3D modelovanje predstavlja proces kreiranja matematičke prezentacije bilo koje trodimenzionalne površine objekta, u nekom 3D softverskom okruženju. Proizvod 3D modelovanja naziva se 3D model. 3D modeli, u zavisnosti od načina prikupljanja podataka (tačaka i drugih informacija), mogu biti kreirani ručno, algoritamski (proceduralno modelovanje) ili skeniranjem. Za izradu 3D modela zgrade Elektronskog fakulteta, korišćen je Autodesk-ov program 3ds Max, koji je pogodan za različite tehnike modelovanja, mada sam ja uglavnom koristio box i poly modelovanje.

Da bi model izgledao onako kako želimo u 3D prostoru, potrebno je prikupiti što više dostupnih informacija o njemu. Zato, pre bilo kog modelovanja, bilo je potrebno obići i fotografisati celu fakultetsku zgradu, kako iznutra tako i spolja, i premeriti sve ključne delove zgrade. Tako sam imao sve na jednom mestu, što je olakšavalo sagledavanje čitave zgrade, koja ima preko 25 000 m2 i veoma je kompleksna. Sastoji se od mnogo različitih delova (spratova, holova, stepeništa i inventara). Ipak, njenu izradu ubrzalo je to, što se neki delovi često ponavljaju, tako da sam, jednom napravljen objekat, kopirao po prethodno ustanovljenoj zakonitosti ponavljanja, gradeći čitave spratove. Na taj način sam drastično smanjio vreme izrade modela. Obzirom da projekat poput ovog radi čitav tim ljudi, za završetak 3D modela zgrade sa okolinom, bilo mi je potrebno nekoliko meseci.

Pri izradi modela, bitno je voditi računa o topologiji mreže objekata, ali kako je model predviđen za upotrebu u igrama i za rad u realnom vremenu, morao sam voditi računa i o broju poligona. Zato je bitan balans između nivoa detalja na modelu, i broja poligona od kojih se taj model sastoji. Za rad u realnom vremenu, bitan je i ukupan broj pojedinačnih objekata u sceni. Poželjno je da on bude što je moguće manji. Konačan model poseduje oko 374 000 poligona, što je, u odnosu na veličinu projekta, relativno mali broj.

Teksturisanje 3D modela je proces, kojim se nakon završetka modelovanja, oživljava model, daju mu se boja i osobine, kako bi model izgledao što realističnije. Na ovaj način se dobijaju detalji, bez dodavanja poligonima, što optimizuje model i ubrzava kasniji render. Za dobru izradu tekstura, poželjno je koristiti programe poput Adobe Photoshop-a, za obradu fotografija, bilo da izrađujemo teksture od nule, ili modifikujemo već postojeće. Takođe, da bi se izrađene teksture valjano primenile na površinu modela, potrebno je uraditi UV mapiranje svih objekata u sceni. To je proces kreiranja 2D prezentacije površine 3D modela. Ovaj proces projektuje teksturnu mapu na 3D objekat. Slova U i V označavaju ose 2D teksture, jer su X, Y i Z već uzete za označavanje osa u 3D prostoru. Za potrebe UV mapiranja i teksturisanja 3D modela zgrade, koristio sam Autodesk-ov program Maya.

Kompletan model, sa svim teksturama, uvezao sam, zatim, u Unreal Engine 4, gde sam objektima izrađivao potrebne materijale, radi dobijanja realističnog finalnog izgleda. Unreal Engine 4 je softverska platforma, koja predstavlja sistemski skup alata, programskih jezika i aseta (korisnih dodataka), potrebnih za početak rada na nekoj video igri. Međutim, često se koriste i za druge vrste interaktivnih grafičkih aplikacija u realnom vremenu, kao što su marketinške prezentacije, arhitektonske vizuelizacije, razne simulacije ili modelovanje okruženja. Materijali u Unreal Engine-u su fizički bazirani (eng. Physically based), što znači da ih je moguće definisati na osnovu osobina, koje oni imaju u stvarnom svetu. Fizički bazirani materijali će raditi jednako dobro u svim svetlosnim uslovima, a krajnji rezultat je mnogo precizniji i obično prirodnije izgleda. Krajnji produkt rada u Unreal Engine 4, nakon postavljanja osvetljenja i drugih podešavanja, jeste video sekvenca snimljena virtuelnom kamerom unutar samog endžina (grafičkog okruženja). Video predstavlja 3D vizuelizaciju zgrade Elektronskog fakulteta u Nišu.
Izrada 3D modela veoma je popularna. Trenutno se teži ka tome da razlika između virtuelnog i realnog sveta bude što manja. U bliskoj budućnosti 3D modeli će se koristiti i za proširenu i virtuelnu realnost u različitim segmentima života čoveka. Potencijal 3D računarske grafike i virtuelnih prezentacija u realnom vremenu, veoma je velik.