AAA-Pipeline für Waffen-Assets 3D-Scanning-Technologien

Je mehr Daten das Team zu Beginn hat, desto besser kann das Endergebnis sein.

Allerdings löst kein einzelner Referenztyp jedes Problem. Die erforderliche Qualitätsstufe definiert, wie viel Zeit in das Sammeln, Erstellen und Validieren von Referenzen investiert werden sollte. Für High-End-Waffenkunst, insbesondere in VR, sind genaue Proportionen eine der wichtigsten Grundlagen.

Ein Scan hilft, eine grundlegende Anforderung für den Künstler zu lösen: Proportion. Sobald der Künstler die reale Größe, Masse und Silhouette des Objekts sowohl mental als auch im 3D-Raum versteht, wird die Wiedergabe kleinerer Details viel schneller und kontrollierter.

Langfristig ist 3D-Scanning oder metrisch korrektes Blockout ein gutes Werkzeug, um das Auge des Künstlers zu entwickeln. Die Arbeit mit genauen Daten aus der realen Welt hilft Künstlern, Proportionen, die Platzierung von Details, die funktionale Logik und die gesamte Ästhetik eines Objekts besser zu verstehen.

Die Photogrammetrie ist einer der am besten zugänglichen Einstiegspunkte in das 3D-Scannen. Es rekonstruiert Geometrie aus einer großen Anzahl von Fotografien aus verschiedenen Blickwinkeln. Neben der Geometrie kann es auch diffuse oder farbliche Texturdaten erzeugen.

Vorteile: Zugänglichkeit - in seiner einfachsten Form benötigt es nur eine Kamera. Funktioniert gut mit diffusen Oberflächen und kann wertvolle Farbinformationen für die Materialerstellung erfassen.

Hardware: Von einem einfachen Kamera-Setup bis zu einem fortschrittlichen Produktions-Rig:

• Neutraler Hintergrund und programmierbarer Plattenteller
• Kreuzpolarisation
• Vollbild 50+ Megapixel spiegellose Kamera mit 50mm Objektiv
• Skalierungsbalken oder QR-Marker
• Sublimierendes Mattierungsspray für reflektierende Oberflächen

Einschränkungen: Zeitaufwendige Ausrichtung und Bereinigung. Nicht reine geometrische Grundwahrheit - beeinflusst durch Tiefenschärfe, Bewegungsunschärfe, Reflexionen und Kompression. Schwarze, glänzende, transparente oder hochreflektierende Objekte sind besonders problematisch.

LiDAR ist im Allgemeinen nicht die beste Lösung für mittlere oder kleine Waffenanlagen. Die meisten LiDAR-Implementierungen sind für Umgebungserfassung, Architektur, groß angelegtes räumliches Scannen und Fernmessung optimiert.

Für Waffenkunst, wo kleine Abschrägungen, Schrauben, Rillen, gestanzte Details, Kantenübergänge und Oberflächenverschleiß wichtig sind, bietet LiDAR normalerweise nicht genug Details im Vergleich zu strukturiertem Licht oder hochwertiger Photogrammetrie.

Strukturiertes Lichtscanning, insbesondere sinusförmige oder phasenverschobene Systeme, ist eine der stärksten Lösungen zur Erfassung präziser Geometrie. In Premium-Setups kann es eine extrem hohe Präzision erreichen, manchmal bis hin zur Mikrometergenauigkeit.

Vorteile: Sehr zuverlässige geometrische Informationen. Im Gegensatz zur Photogrammetrie projiziert strukturiertes Licht aktiv bekannte Muster auf die Oberfläche und berechnet die Form basierend auf Verformung - viel näher an der Bodenwahrheitsgeometrie. Offene Systeme können für unterschiedliche Objektgrößen und Scanabstände angepasst werden.

Hardware:

• 720p oder 4K Projektor
• Eine oder zwei Graustufen-Maschinenbildkameras
• Kalibriertes Kamera-Projektor-Setup mit stabiler Montage
• Drehteller und geregelte Beleuchtung

Best Practices: Kreuzpolarisation, programmierbarer Plattenteller, 4K-Projektor, zwei 10+ Megapixel Graustufenkameras, regelmäßige Kalibrierung.

Einschränkungen: Stationärer und langsamer als Handscanner. Die Kalibrierung muss häufig durchgeführt werden. Die Texturaufnahmequalität ist bei Graustufenkameras normalerweise begrenzt.

Handgeführte strukturierte Lichtscanner ermöglichen es dem Bediener, sich um das Objekt zu bewegen und es interaktiv zu erfassen. Sie können Scandaten während der Erfassung automatisch ausrichten und den Prozess erheblich beschleunigen.

Geeignet für: Charaktere, kleine Requisiten, montierte Waffen, teilweise zerlegte Waffen, schnelles Offsite-Scannen, schnelle Proportionenerfassung.

Einschränkungen: Hochpräzise Modelle sind teuer. Das Erfassungsvolumen kann begrenzt sein. Wenn die Hardware nach Jahren der Nutzung driftet, erfordert die Kalibrierung möglicherweise das Senden des Geräts an den Hersteller. Softwarelizenzierung kann erhebliche Kosten verursachen.

Einige Laser-Scanning-Lösungen sind Nischen, aber sehr effektiv. Ein Handlaserscanner kann sowohl in statischen Setups als auch in Bewegung arbeiten und die gescannte Szene allmählich füllen. Laserscanning kann auf schwarzen oder glänzenden Oberflächen im Vergleich zu einigen optischen Methoden stabiler sein.

Aufbau: Markerbedeckter Drehteller, Stativ, Scannerhalterung, 45-Grad-Scanwinkel, kontrollierte Beleuchtung, sorgfältige Objektpositionierung.

Einschränkungen: Viele Laserscanner verlassen sich auf sichtbare Marker für Tracking und Ausrichtung. Einige erfassen keine Texturdaten - nützlich in erster Linie für die Geometrie, muss mit separaten fotografischen Referenz kombiniert werden.

Photometrisches Stereosystem

Die Kamera erfasst die gleiche Oberfläche unter verschiedenen bekannten Beleuchtungsrichtungen. Da das System weiß, wo sich die Lichtquellen befinden, kann es Oberflächennormalen, Mikrostruktur und Materialreaktion abschätzen. Weit verbreitet in der Filmproduktion für Gesichts-Scanning und High-End-Digital-Doppel. Sehr wertvoll für die Erfassung von PBR-Materialinformationen und Baumaterialbibliotheken.

Multispektrale Analyse

Verwendet Bandpassfilter und verschiedene Wellenlängen des Lichts, um zu untersuchen, wie Materialien über das Spektrum reagieren. Kann helfen, ein genaueres Materialverhalten für PBR-Workflows zu rekonstruieren. Noch nicht weit verbreitet in der Standardspielproduktion, aber unsere frühe R&D war vielversprechend.

Gaussian Splatting

Verwendet bildbasierte Daten ähnlich der Photogrammetrie, rekonstruiert jedoch eine visuelle Darstellung durch eine andere Methode. Nützlich für das Verständnis der blickabhängigen Oberflächenerscheinung, sollte aber nicht als direkter Ersatz für produktionsfertige Geometrie behandelt werden.

Im aktuellen Produktionsworkflow verwendet Keal Studio verschiedene Scan-Technologien, abhängig vom Asset-Typ, der erforderlichen Genauigkeit und den Produktionsbeschränkungen.

Streifenprojektion (stationär): Unser Hauptarbeitspferd vor dem Erwerb eines Handscanners. Funktioniert sowohl für kleine Details als auch für die Gesamtproportionen sehr gut. Besonders nützlich, wenn eine Waffe zerlegt werden kann - jede Komponente wird separat mit hoher Präzision gescannt. Offenes System kann neu kalibriert werden, was es sowohl für das Studio- als auch für das Offsite-Scannen stark macht.

Handgeführte Streifenprojektion: Jetzt für Charaktere, kleine Requisiten und Waffen verwendet - sowohl vollständig montiert als auch teilweise zerlegt. Der Hauptvorteil ist die Geschwindigkeit. Kann auch mit Automatisierungssystemen wie ROS verbunden werden.

Photogrammetrie + photometrische Erfassung: Wird verwendet, um PBR-Texturdaten zu sammeln. Besonders wertvoll für Charakterarbeit und Materialbibliothekserstellung. In Kombination mit strukturierter Lichtgeometrie kann das Ergebnis ein hochdetailliertes PBR-Asset sein, das für die Retopologie und das Backen bereit ist - und manchmal die traditionelle manuelle Texturierungsphase erheblich reduziert.

Warum mehrere Scanner wichtig sind: Die Verwendung mehrerer Scansysteme bietet Flexibilität. Wenn eine Methode für eine bestimmte Oberfläche, einen bestimmten Maßstab oder ein bestimmtes Material nicht ideal ist, kann eine andere die Lücke füllen. Ziel ist eine Referenzpipeline, in der jede Methode das beiträgt, was sie am besten kann: genaue Geometrie, Materialverhalten, Texturdaten oder Produktionsgeschwindigkeit.