Mapping su un oggetto 3D irregolare con GeoBox M802EX
Un'installazione con due proiettori per la mappatura dei vulcani presso l'UNICAL
Il projection mapping non si limita alle pareti piane o alle facciate degli edifici. Musei, università e allestitori di mostre ricorrono sempre più spesso a contenuti proiettati per animare modelli di terreno, sculture e altri oggetti fisici dalla forma irregolare.
Presso l'Università della Calabria, nota anche come UNICAL, integratore di sistemi italiano DOCONLINE ha realizzato un'installazione di projection mapping attorno a un modello dettagliato di vulcano. Sono stati utilizzati due proiettori per illuminare i pendii, le creste e il cratere del modello, estendendo al contempo il contenuto visivo sulla parete di fondo.
GeoBox M802EX è stato scelto per la distribuzione delle immagini, la correzione geometrica e il projection mapping. Sebbene fosse la prima volta che DOCONLINE utilizzava GeoBox per questo tipo di applicazione, il suo team di ingegneri ha portato a termine con successo l’installazione grazie alla consulenza tecnica fornita dal team di GeoBox.
La sfida ingegneristica
A differenza di uno schermo convenzionale, il modello “volcano” comprendeva:
- Terreno in pendenza e sopraelevato
- Un cratere incassato
- Confini esterni irregolari
- Differenze di profondità tra il modello e la parete di sfondo
La correzione keystone di base o quella ai quattro angoli potrebbe definire l'area complessiva dell'immagine, ma non consentirebbe di allineare il contenuto con tutti i contorni interni del modello.
Anche il posizionamento del proiettore era altrettanto importante. Le parti sporgenti del vulcano potevano creare ombre, mentre il modello e la parete di sfondo richiedevano diverse regolazioni geometriche. La distorsione digitale poteva rimodellare l’immagine, ma non era in grado di compensare angoli di proiezione inadeguati o ostacoli fisici.
Perché è stato scelto il GeoBox M802EX
L'M802EX è il modello a doppio canale della famiglia GeoBox M800EX. È in grado di ricevere un'immagine sorgente, distribuirne le parti necessarie alle due uscite del proiettore e applicare una correzione geometrica indipendente a ciascun canale. La stessa famiglia di prodotti supporta inoltre l'utilizzo di modelli di projection mapping creati e caricati tramite lo strumento per PC GWarp3.
Per l'installazione all'UNICAL, ciò ha permesso a DOCONLINE di lavorare con un'unica composizione visiva completa, anziché dover gestire due sistemi di riproduzione completamente separati.
L'architettura offriva diversi vantaggi pratici:
- Entrambi i proiettori utilizzavano lo stesso segnale di origine
- Non era necessaria una sincronizzazione separata del lettore multimediale
- La suddivisione delle immagini potrebbe essere perfezionata durante l'installazione
- La geometria di proiezione potrebbe essere regolata indipendentemente dalla produzione dei contenuti
- Le impostazioni di mappatura e allineamento potrebbero essere memorizzate nell'hardware GeoBox
Quest'ultimo punto è importante per le installazioni fisse. Una volta salvati nell'unità gli schemi di mappatura e le impostazioni geometriche, il PC utilizzato per la configurazione non è più necessario per il normale funzionamento.
Dall’oggetto fisico a uno schema di mappatura
La procedura di projection mapping dell'M800EX ha inizio prima che qualsiasi pattern venga caricato nel processore.
Nel caso di un oggetto irregolare, il metodo consigliato consiste nell'osservare il bersaglio dalla stessa posizione in cui si trova l'obiettivo del proiettore. Da quel punto di vista è quindi possibile acquisire un'immagine di riferimento, che verrà utilizzata per creare uno schema di mappatura in bianco e nero che rappresenti l'area esatta in cui dovrebbe apparire il contenuto.
In pratica, il flusso di lavoro è il seguente:
- Posizionare il proiettore e definire l'area di proiezione desiderata.
- Riprendi l'oggetto fisico dal punto di vista del proiettore.
- Crea un motivo monocromatico basato sulla sagoma visibile dell’oggetto.
- Adattare le dimensioni del modello in base alla risoluzione del proiettore e alla porzione dell'area proiettata occupata dall'oggetto.
- Carica il modello in GeoBox tramite GWarp3.
- Visualizza l'anteprima del risultato prima di salvarlo sull'hardware.
Questo approccio è diverso dal ricorso alla sola correzione geometrica.
La correzione geometrica rimodella l'intera immagine rettangolare. Lo schema di mappatura definisce quali parti dell'immagine originale devono rimanere visibili e quali devono essere mascherate. Insieme, queste due funzioni consentono all'immagine di adattarsi sia alla posizione che al contorno di un oggetto fisico irregolare.
Costruire la proiezione dall’esterno verso l’interno
Una volta definiti i proiettori e i modelli di mappatura, è stato possibile perfezionare la geometria.
La procedura di configurazione dell’M800EX raccomanda di eseguire l’allineamento in modo graduale, iniziando dal controllo di base dei quattro angoli e passando a griglie di distorsione più fitte solo quando necessario. Ciò impedisce al tecnico installatore di introdurre un’eccessiva distorsione locale prima che la struttura complessiva dell’immagine sia corretta.
1. Definire i confini complessivi della proiezione
Il primo compito consisteva nel posizionare l'immagine proiettata nell'area fisica corretta.
In questa fase, gli ingegneri si sono concentrati su:
- Il confine esterno del modello
- La dimensione complessiva dell'immagine
- Le posizioni relative dei due canali del proiettore
- Il confine tra il modello e la parete di sfondo
L'obiettivo non era ancora quello di riprodurre ogni singolo dettaglio delle creste o dei crateri.
2. Allineare le principali caratteristiche del terreno
Una volta definito il contorno generale, gli ingegneri hanno potuto perfezionare progressivamente la geometria interna.
Solo dopo che questi elementi si erano stabilizzati, aveva senso correggere i dettagli locali più piccoli.
3. Ottimizzare la posizione del modello di mappatura
Il modello di mappatura è stato quindi confrontato con il profilo fisico del vulcano.
Se il modello non si posizionava esattamente sull'oggetto desiderato, era possibile perfezionarne la posizione tramite una correzione geometrica.
4. Completare la relazione tra i due proiettori
Una volta corretti entrambi i canali singolarmente, DOCONLINE ha potuto perfezionare la scala, la posizione e la transizione tra di essi.
Questo ordine ha reso la ricerca dei guasti più gestibile. Un'eventuale discrepanza residua poteva essere identificata più chiaramente come:
- Un problema relativo al posizionamento del proiettore
- Un problema di geometria
- Un problema relativo al modello di mappatura
- Un problema di distribuzione alla fonte
Risultato del progetto
DOCONLINE ha portato a termine con successo l'installazione del projection mapping con due proiettori per il modello del vulcano dell'UNICAL.
Il risultato è stato ottenuto grazie al lavoro di progettazione svolto dall’integratore di sistemi per il posizionamento dei proiettori, l’allineamento delle immagini e la calibrazione in loco. GeoBox M802EX ha fornito gli strumenti hardware necessari per distribuire, mascherare e correggere geometricamente l’immagine.
Il sistema completato utilizzava un'unica composizione visiva distribuita su due proiettori. L'immagine seguiva i contorni principali del modello del vulcano e proseguiva sulla parete di fondo, creando un'unica presentazione.
Applicazioni oltre i modelli del terreno
Lo stesso approccio GeoBox può essere applicato a:
- Modelli di terreni museali e modelli di città
- Modelli architettonici in scala
- Mostre scientifiche e didattiche
- Sculture e installazioni artistiche
- Scenografie e oggetti di scena
- Modelli di prodotti industriali
- Attrazioni a tema
Per la proiezione su oggetti irregolari, il fattore chiave non è semplicemente il numero di punti di deformazione disponibili. Un’installazione riuscita richiede la sequenza corretta:
- Posizionare i proiettori.
- Creare lo schema di mappatura.
- Definire la geometria complessiva dell'immagine.
- Perfeziona l'allineamento della superficie.
- Completa la relazione tra i vari proiettori.
- Salva ed esegui il backup delle impostazioni definitive.
Il progetto UNICAL dimostra come GeoBox sia in grado di fornire un livello hardware dedicato e facilmente gestibile per il projection mapping su oggetti fisici complessi.