Tecnica per la mappatura di proiezione immersiva

Sviluppato una nuova tecnica di campo luminoso misto che utilizza un mix di illuminazione ambientale controllata dai raggi con mappatura di proiezione per ottenere PM in ambienti luminosi

La mappatura della proiezione mostra prestazioni non ottimali in ambienti ben illuminati a causa dell'interferenza causata dalla luce ambientale. Questa interferenza degrada il contrasto delle immagini proiettate. Di conseguenza, le metodologie convenzionali limitano l’applicazione del PM ad ambienti scarsamente illuminati, portando a un’esperienza visiva innaturale, poiché solo il bersaglio del PM (Projection mapping) è ben illuminato.

La nuova tecnologia innovativa utilizza un nuovo array di caleidoscopi per ottenere un'illuminazione controllata dai raggi e un algoritmo di ricerca binaria per rimuovere l'illuminazione ambientale dai target PM. Fornisce un'esperienza di realtà aumentata coinvolgente con applicazioni in vari campi.

La mappatura della proiezione (Projection mapping - PM) è una tecnologia affascinante che fornisce un'esperienza visiva coinvolgente proiettando immagini generate dal computer su superfici fisiche, unendo senza problemi il mondo reale e quello virtuale. Ci permette di sperimentare la realtà aumentata senza bisogno di occhiali speciali. Di conseguenza, la PM è molto richiesta in vari campi, tra cui produzioni teatrali potenziate, prova di abiti e trucco e dimostrazioni educative.

Nonostante il suo potenziale, gli attuali metodi PM affrontano sfide in ambienti luminosi con illuminazione ambientale. L'illuminazione ambientale inonda l'intera scena di luce, riducendo il contrasto dei target PM. Questo è il motivo per cui le soluzioni PM convenzionali funzionano principalmente in ambienti bui. Tuttavia, anche in ambienti bui, il PM non riesce a fornire una scena naturale, poiché in una scena scarsamente illuminata, solo il target del PM è ben illuminato mentre il resto dell'ambiente circostante rimane buio, facendolo apparire eccessivamente luminoso. Inoltre, gli oggetti non PM appaiono troppo scuri, interrompendo l'immersione.

Per affrontare questi problemi, un team di ricercatori giapponesi, guidato dal professore associato Yoshihiro Watanabe del Dipartimento di ingegneria dell’informazione e delle comunicazioni del Tokyo Institute of Technology, ha recentemente sviluppato un nuovo approccio innovativo a campo di luce mista per ottenere PM in ambienti molto illuminati. «In questo approccio, invece di utilizzare la normale luce ambientale, abbiamo introdotto un campo di luce misto in cui una luce controllabile dal raggio evita il bersaglio PM illuminando adeguatamente altre aree all'interno della scena mentre il proiettore PM illumina esclusivamente il bersaglio», spiega il dottor Osamu Watanabe (1). I loro risultati sono stati pubblicati sulla rivista IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics (2).

Al centro di questo nuovo approccio si trova l’unità di illuminazione a raggio controllabile. Questa unità riproduce una serie di scenari di illuminazione ambientale evitando anche di illuminare il bersaglio PM. Per raggiungere questo obiettivo, i ricercatori hanno sviluppato una nuova serie caleidoscopica comprendente una serie di specchi posizionati dietro una serie di lenti, che, a sua volta, è stata posizionata davanti a un proiettore. Questa configurazione ha consentito al proiettore di produrre un campo luminoso ad alta densità, fondamentale per l'illuminazione a raggio controllabile.

Inoltre, per evitare di illuminare il bersaglio del PM, i ricercatori hanno utilizzato una fotocamera per catturare le immagini della scena e identificare i pixel del proiettore che illuminavano i target del PM, spegnendoli successivamente. Per identificare questi pixel, hanno utilizzato un semplice metodo basato sulla ricerca binaria, ottenendo un efficace campo di luce mista.

Questo approccio innovativo ha permesso loro di ottenere presentazioni PM ad alto contrasto in ambienti molto illuminati. In particolare, ha preservato l’aspetto naturale e le ombre dei normali oggetti non PM, affrontando una sfida chiave nella tecnologia PM. Attraverso diverse accattivanti scene aumentate, i ricercatori hanno mostrato la perfetta coesistenza di obiettivi PM e oggetti ordinari, fornendo un’esperienza visiva coinvolgente.

Sebbene i ricercatori abbiano identificato alcune limitazioni, come gli artefatti e la bassa efficienza degli algoritmi di ricerca binaria con obiettivi PM di grandi dimensioni, hanno già identificato potenziali soluzioni e stanno lavorando attivamente per espandere questo approccio in futuro.

«I nostri esperimenti dimostrano l’efficacia dell’utilizzo di questa tecnica per ottenere presentazioni PM naturali con un’illuminazione accurata per tutti gli oggetti. Il campo luminoso misto ha il potenziale per introdurre la PM in varie applicazioni pratiche quotidiane, come attrazioni, supporto nella produzione e prova del trucco», afferma il dottor Watanabe, evidenziando le applicazioni della loro tecnologia.

Nel complesso, questo approccio segna un passo significativo per la tecnologia PM, aprendo la strada a esperienze aumentate e coinvolgenti in futuro.

Riferimenti:

(1) Osamu Watanabe

(2) Projection Mapping with a Brightly Lit Surrounding Using a Mixed Light Field Approach

Descrizione foto: La mappatura di proiezione ad alto contrasto ottenuta con il metodo proposto, anche in condizioni di luce ambientale (a sinistra). Il mapping di proiezione convenzionale in un ambiente luminoso in cui il modello a sinistra è sovraesposto (in alto a destra). Una situazione innaturale in cui solo l'oggetto della mappatura è fortemente illuminato in un ambiente buio (al centro a destra). La mappatura della proiezione con luce ambientale controllabile dal raggio, garantendo che la luce non si proietti sul target della mappatura della proiezione (in basso a destra). - Credit: Associate Professor Yoshihiro Watanabe.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: An innovative mixed light field technique for immersive projection mapping