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Fuerteventura in 3D: Fotorealistisches CGI auf Basis der Unreal Engine

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unreal-engine4 Wir haben unseren Leserm schon häufiger interessante Grafik- und Technik-Demos gezeigt, die dann auch oft nicht von der Realität zu unterscheiden waren. Heute nun soll es um eine Arbeit von Rense de Boer gehen, einem Technical Art Director aus Schweden, der eine fotorealistische Umgebung erstellt hat, die Fuerteventura nachempfunden ist und in der Unreal Engine entstanden ist.

Wie so häufig wurde dazu eine Technik namens Photogrammetrie verwendet. Dabei werden Objektive in der Realität in 3D gescannt und auch die Oberflächen werden fotografiert. Aus diesen Daten werden dann teilweise automatisch, teilweise händisch virtuelle 3D-Objekte erstellt. Die Software erkennt regelmäßige Muster, kann diese zuordnen und so Objekte aus unterschiedlichen Blickrichtungen wiederkennen, was bei der Erstellung der 3D-Objekte in der Software hilft.

Ein solches Objekt kann am Ende aus 10 bis 40 Millionen Polygonen bestehen. In der Fuerteventura-Szene sind 200 unterschiedliche Steine und Felsblöcke enthalten. Eine komplette Szene erreicht also schnell mehrere Milliarden Polygone. Schwieriger als Objekte wie zum Beispiel Steine sind aber beispielsweise Pflanzen. Ihre Oberflächen sind noch schwieriger – sowohl hinsichtlich der Gitterstruktur, aber auch hinsichtlich der Oberfläche. Photogrammetrie kommt hier schnell an ihre Grenzen und so ist mehr händische Arbeit notwendig.

Die Anforderungen an die Hardware sind gigantisch. Sie Texturen liegen in Auflösungen von 8.096 x 8.096 Pixel vor. Da eine solche Szene mehrere hundert Texturen enthalten kann, wird der Speicherbedarf ersichtlich, der hier für ein Rendering notwendig ist. Hinzu kommen die Millionen von Polygonen. So arbeitete Rense de Boer häufig auf einer NVIDIA Quadro P6000 mit 24 GB an Grafikspeicher. Das Rendering aber wurde auf zwei GeForce GTX 1080 Ti im SLI ausgeführt. Auch hier benötige eine Szene aber mehrere Stunden. Hinzu kommen ein Intel Core i7-5960X auf einem ASUS X99-E WS und 64 GB DDR4 2.400 MHz von Corsair.

Wer möchte, kann sich noch zahlreiche weitere Arbeiten von Rense de Boer auf seiner Webseite anschauen.

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Kommentare (5)

#1
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Registriert seit: 20.01.2011

Leutnant zur See
Beiträge: 1115
Wow, SEHR gute Arbeit. :-)

edit: Auf seinem Youtube Video sagt der Autor "Echtzeit" - hier wird davon gesprochen, dass es mehrere Stunden zum rendern gebraucht hat. Was denn jetzt?
#2
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Registriert seit: 12.02.2011
Baden Württemberg
Kapitän zur See
Beiträge: 3227
Das alles ist Fotogrammetrie Technik und bedarf GPU/CPU Leistung zum berechnen der Geometrie. Damit ist auch rendering gemeint, zB. das Rendering der Texturen.

Um solche Ergebnisse vorzubringen benötigt man vor allem nur eines: Geld. Geld und dann auch Zeit, das richtige Wetter und den starken Willen dort so viele Fotos zu machen.

"Eine komplette Szene erreicht also schnell mehrere Milliarden Polygone. "
Aber sicher nicht für die real time szene sondern höchstens als Quelldaten.
Die Modelle werden für die UnrealEngine STARK heruntergerechnet. Durch die hochauflösenden Texturen sind schwächen in der Geometrie dann weniger auszumachen.
Das wird sich auf rund 15Mio Polygone (wenn überhaupt) im direkten Sichtbereich belaufen. Genau weiß ich es aber nicht.

Übrigens: Fotogrammetrie von Felsformationen gehört zu den einfachsten Formen der Fotogrammetrie überhaupt.

Man kann fast nichts falsch machen. Nur ist das Fotografieren vor Ort an sich extrem lästig da eben das Gelände unwegsam und schwierig ist.

Was ich für erstaunlich erachte... er hat diese Szenen mit nur zwei 1080TI und in Photoscan (laut einem YT comment) berechnet.

Ich mache Fotogrammetrie mit einer 1080Ti und in RealityCapture - da mir Photoscan VIEL zu langsam ist. Und selbst RC ist mir noch zu langsam sodass mir auch eine zweite 1080Ti gut stehen würde. Ich würde lieber glatt 4 1080Ti nehmen.
Aber dann würde der PC immer noch Tage lang an solchen Szenen rödeln.
Fotogrammetrie alles schön und gut, aber irgendwo muss man sich limits setzen. xD Wenn man damit Geld verdient, passt es ja.

Steam Workshop :: Lost Places: Metal Foundry Ground Floor. 3D Photogrammetry
(nur) 1365 Fotos, 2,3mio polygone und 40 8K texturen. (Belichtungszeit pro Foto ca. 3-6 Sekunden!)

Keine langweiligen einfachen Steine mit super niedrigen Belichtungszeiten die man einfach nur mit der Kamera von oben nach unten Fotografiert. :wink:

Das Zeug von Valve ist auch beeindruckender als das hier.
#3
customavatars/avatar195085_1.gif
Registriert seit: 04.08.2013

Kapitänleutnant
Beiträge: 1947
Also sind die Texturen einfach nur Fotos?
#4
Registriert seit: 31.07.2005

Oberstabsgefreiter
Beiträge: 433
1. Das ganze läuft in Echtzeit mit ~60fps laut des Entwicklers. Sonst wärs ja auch quatsch das ganze in der Unreal Engine zu machen.

2.Photogrammetrie ist nicht besonders teuer. Eine Kamera und ein Programm wie Agisoft Photoscan für grade 100€ reichen aus um extrem realistische Modelle zu erhalten. Natürlich kann man das ganze mit mehr Geld noch besser/schneller machen.

@ unich : Ein Material in der Unreal Engine besteht aus mehreren Texturemaps die die unterschiedlichen Oberflächeneigenschaften beschreiben. Die Photos müssen aber erst bearbeitet werden um ordentliche Texturemaps zu erhalten, das ist nicht ganz so trivial aber auch keine Raketenwissenschaft. ^^
#5
customavatars/avatar150117_1.gif
Registriert seit: 12.02.2011
Baden Württemberg
Kapitän zur See
Beiträge: 3227
@ unich.
Praktisch ja. Es werden reale Fotos aus verschiedenen Winkeln auf die dazugehörigen Polygone die den gleichen Winkel entsprechen projiziert, dazu werden weitere berechnungen angestellt welches Foto für die Fläche am besten geeignet ist. In etwa wie ein Beamer der auf eine Wand leuchtet. Nur eben komplexer und mit so vielen beamern wie es Fotos im Projekt gibt.

Fotogrammetrie ist so gesehen so teuer wie man es will. Angefangen mit smartphone.... Soll die Qualität steigen, muss man mehr Geld reinstecken.
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