O mapeamento de projeção deixa a escuridão para trás

(esquerda) Resultado do mapeamento da projeção sob a condição de iluminação proposta. Crédito:Universidade de Osaka

Imagens projetadas em objetos do mundo real criam exibições impressionantes que educam e divertem. No entanto, todos os sistemas atuais de mapeamento de projeção têm uma limitação comum:eles só funcionam bem no escuro. Em um estudo publicado recentemente em IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics , pesquisadores da Universidade de Osaka sugerem uma maneira de trazer o mapeamento de projeção “para a luz”.

O mapeamento de projeção convencional, que transforma qualquer superfície tridimensional em uma exibição interativa, requer escuridão porque qualquer iluminação no entorno também ilumina a superfície do objeto alvo usado para exibição. Isso significa que as cores pretas e escuras parecem muito brilhantes e não podem ser exibidas corretamente.

Além disso, as imagens projetadas sempre parecem brilhar, mas nem todos os objetos reais são luminosos, o que restringe a gama de objetos que podem ser exibidos. As telas em ambientes escuros têm outra desvantagem. Vários espectadores podem interagir com uma cena iluminada, mas são menos capazes de interagir uns com os outros em um ambiente escuro.

“Para contornar este problema, usamos projetores para reproduzir a iluminação normal em todas as partes da sala, exceto no próprio objeto exibido”, diz Masaki Takeuchi, principal autor do estudo. "Em essência, criamos a ilusão de iluminação global sem usar a iluminação global real."

Projetar iluminação global requer um conjunto de técnicas que difere daquelas do mapeamento de projeção convencional. A equipe de pesquisa usou vários projetores padrão para iluminar a sala, junto com um projetor com grande abertura e lentes de grande formato para suavizar as bordas nítidas das sombras. Esses projetores luminosos iluminam o ambiente, mas o objeto alvo permanece na sombra. Projetores de textura convencionais são então usados para mapear a textura em sua superfície sombreada.

Resultados de reprodução de iluminação. Crédito:Universidade de Osaka
Reprodução de material espelhado usando mapeamento de projeção sob diversas condições de iluminação. Crédito:Universidade de Osaka

Os pesquisadores construíram um ambiente protótipo e avaliaram o desempenho de sua abordagem. Um aspecto que avaliaram foi se os humanos percebiam os objetos no modo de cor de abertura (onde as cores parecem irradiar do próprio objeto) ou no modo de cor de superfície (no qual a luz parece ser refletida de uma superfície colorida).

“Até onde sabemos, somos os primeiros a considerar isso”, diz Daisuke Iwai, autor sênior do estudo. “No entanto, acreditamos que é fundamental para a produção de ambientes realistas”.

Os pesquisadores descobriram que, usando seu método, eles poderiam projetar imagens de textura em objetos sem fazer com que os objetos parecessem brilhar. Em vez disso, as texturas foram percebidas como as cores verdadeiras da superfície do objeto.

No futuro, os pesquisadores planejam adicionar mais projetores para lidar com a iluminação complexa nas áreas próximas ao objeto de exibição. Eventualmente, eles pretendem produzir cenas que sejam indistinguíveis das cenas tridimensionais do mundo real.

Eles acreditam que esta abordagem permitirá ambientes de design visual para produtos industriais ou embalagens nos quais os participantes possam interagir não apenas com o seu design sob luz natural, mas também entre si, facilitando a comunicação e melhorando o desempenho do design.

Mais informações: Masaki Takeuchi et al, Mapeamento de projeção sob iluminação ambiental substituindo luzes de sala por projetores heterogêneos, IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics (2024). DOI:10.1109/TVCG.2024.3372031
Fornecido pela Universidade de Osaka

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