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遊戲套用|空地模型實景融合,還原【黑神話:悟空】遊戲場景

2024-09-03遊戲

古色斑駁,巍峨險峻,是歷史的低語,訴說著千百年的滄桑與輝煌;飛檐翹角,雕梁畫棟,凝聚著時代的文明與智慧。在數碼化浪潮下,我們利用實景三維技術,翻開了中華古建築這本偉大的史詩。

PART01

三維重建數碼化

實景融合開創作業新思路

本次專案應國內某遊戲公司邀請,由乘風創新團隊主導開展。

傳統的遊戲場景制作受限於建模技術,往往還原效果不佳,缺少立體與真實感;同時需耗費大量的時間與人力成本。

將更具性價比的實景三維方案運用於遊戲開發,可以為遊戲世界構建出更全面精細的場景模型,為使用者帶來更身臨其境的沈浸體驗。

專案組透過空地一體異源實景三維模型融合方案對【黑神話:悟空】中出現的懸空寺、應縣木塔、雲崗石窟等場景進行數碼化三維重建,開啟真實世界的數碼孿生大門。

空地一體異源實景三維模型的融合,其基本原理是透過預處理獲取的數據,利用統一的空間定位參考進行配對和配準,確保不同資料來源的模型在相同座標系下進行無縫融合整合,最終實作數據成果的一致性和整體性,為遊戲場景的開發制作最大程度地保留藝術化創作空間。

器材方案專案組采用大疆經緯M350 RTK飛行平台掛載賽爾PSDK 102S V3傾斜攝影相機,以及SHARE SLAM S10實景三維激光掃描器。

PART02

淩空飛渡 遠眺山河

貼近攝影復刻空中奇跡

懸空寺,自北魏起便以懸崖為基,雲霧為裳。主體建築總長約32米,樓閣殿宇40間,三面環廊合抱,六座殿閣交叉,中間棧道飛架,錯落有致,呈「一院兩樓」格局分布。

險峻獨特的地理環境,層疊錯落的建築布局,專案工作險象環生。得益於賽爾PSDK 102S V3加持,「變高往復」手法險中取勝。

寺廟嵌於雙面懸崖峭壁中,訊號嚴重遮擋,加之峽谷地形,作業期間伴隨風切變現象影響,在安全與效率之間不作取舍,專案組采用人工手飛的方式開展貼近攝影任務。

作業人員透過調整相機正視懸空寺將山體中的寺廟恰好覆蓋,以5米為遞增高度,利用橫移加變高往復的拍攝方式,再根據光照條件調節相機的作業參數,最終耗時40分鐘,完美采集影像數據。

因為寺廟的結構復雜,紋理細節繁多,無人機無法完成的場景,專案組人員選擇登閣寺廟采用SHARE SLAM S10手持式掃描器進行點雲數據采集。

SHARE SLAM S10掃描器,雷達的點雲數據可以跟相機的影像數據做到即時結合,快速地獲取到懸空寺室內空間的完整結構跟細節。

同時S10的點雲成果細節豐富,色彩更生動,每處細節也可真正做到精準還原。

相較過去傳統的古建築測量方式,手持式三維激光掃描這種完全非接觸式測量在安全性、效率等方面具有絕對的優勢,且出來的成果能夠滿足專案精度要求。

在內業環節,專案組將賽爾PSDK 102S V3傾斜攝影相機采集的影像數據與SHARE SLAM S10實景三維激光掃描器采集的點雲數據進行了系列的融合整合操作。

最終輸出的懸空寺實景融合模型,大到周邊坡巖,小到木欄裂痕,都能清晰重現。

同時因為傾斜攝影模型包含了外立面以及頂部資訊,很多傳統考察看不到的飛檐、屋瓦結構,在融合模型中也都清晰可見。


PART03

天宮高聳 峻極神工

數碼孿生天下第一塔

佛宮寺釋迦塔(應縣木塔),全塔純木結構,整體「眀五暗四實為九」,外顯五層六重檐,鬥拱套用54種,遠觀一柱擎天,近看百尺蓮開,享有「天下第一塔」之美譽。

專案組臨立木塔之下,穿堂而過的,是來自千百年前的風。

要精準還原木塔的每一處細節,將千百年的智慧與工藝轉化成可套用的高質素數碼資產,賽爾PSDK 102S V3&SHARE SLAM S10出奇制勝。

專案組在正式作業前,進行了報備跟環境勘探,同時布設了連線點以提高後期內業模型拼接融合的效果。

木塔的周邊麻燕環飛,為了避免跟這群「木塔守衛」發生碰撞,專案組采用了低速手飛的方式進行作業:將相機的俯仰角調整到0°正視木塔進行貼近環繞飛行,最大程度地捕獲木塔細節。

在貼近攝影結束後,專案組透過S10來進行地面圍廊及室內空間的掃描。

塔內雕刻精美,彩繪生動,賽爾S10的廣角相機與賦色演算法的優異效能得以彰顯;同時因為S10的移動物體消除演算法,能有效避免人流對掃描作業造成的幹擾,掃描出來的點雲成果細節飽滿,紋理豐富且幹凈。

後續在內業數據處理時,專案組只需將PSDK 102S V3捕獲的天空端數據模型與SHARE SLAM S10掃描的地面端點雲模型透過連線點進行配對配準,並進行系列二次最佳化操作,就能夠達到空地模型完美融合的目的。


PART04

雕飾奇偉 莊嚴法相

實景還原中華石刻史詩

雲崗石窟,一部凝結了中華民族智慧與藝術的石刻史詩。窟外山體延綿,窟內鬼刻神劖,主要洞窟45個,雕刻面積18000多平方米,其中大小造像59000多尊,最高造像達17米。

石窟外部的貼近攝影使用賽爾V3就能夠輕松應對,最大的挑戰還是來自石窟內的點雲數據的掃描。

因為都是高浮雕造像,細節繁多,且石窟內光線微弱,要高度還原造像的形態、色彩、紋理等資訊,還需要精準獲取對應的空間位置,這對器材及作業人員的要求極高。

專案組在作業前先規劃出了多條有交叉且帶同向重疊的路線便於掃描閉環,減少累計誤差,提高數據定位精度。

對於室內空間及造像的細節資訊獲取,得益於賽爾S10搭載的兩個自研廣角相機,單鏡頭1200萬像素,可實作超高色彩還原度,同時內建的SLAM與賦色演算法可實作高度還原石窟造像的細節紋理。

石窟外部街道綿長,無法進行閉環掃描;賽爾S10的一體式RTK,可以穩定提供帶地理座標且優於5厘米的點雲數據。

而且S10預留的1/4介面設計,可以延長作業觸達距離,即使是窟頂繞蓮飛升的平棋藻井,也能輕松掃描。

PART05

空地數據實景融合

推動傳承創新中華文化遺產

最終專案組將三大景區的傾斜攝影模型跟點雲模型,透過空間配準、模型銜接、接邊勻色處理等操作完成融合整合。

賽爾PSDK 102S V3傾斜攝影相機 & SHARE SLAM S10實景三維激光掃描器的器材組合,可以最大程度地捕獲、留存古建築豐富的細節之美,為後續遊戲場景的套用制作奠定精細化基礎。

而空地一體模型的融合在保證三維建模效率的前提下,更提高了模型精度,同時也填補了無人機單獨建模因作業盲區所造成的模型地物扭曲、空洞等缺陷,在結構和紋理上大大改善了模型質素,再次豐富了場景的細節表達。

古人將歷史與文化築成瑰寶,將歲月與文明凝為縮影,世人於時代的縮影中窺見傳承。

在數碼化浪潮下,對映於三維世界的栩栩如生,空地一體數據融合,影像與點雲共舞。

我們借助實景三維生產力,挖探歷史的瑰寶,讓中華古建築在遊戲中重煥生機,同時也為中華文化尋得傳承與創新的答案,實作了珍貴的實景三維數據存檔。