Formålet med projektet er at udvikle digitale prototyper der kan gengive udseendet af produkter der stadig er på tegnebrættet vha.
prædiktiv rendering. Prædiktiv rendering er softwarealgoritmer, der objektivt – dvs. radiometrisk og fysisk korrekt – kan forudsige, hvordan produkter vil komme til at se ud, ud fra geometri og materialesammensætning.
Egentlig prædiktiv rendering er ikke tilgængeligt i kommercielle softwarepakker i dag. Der er en lang række anvendelser, hvor en kvantitativ fysisk korrekt gengivelse kan skabe øget værdi, men der er på det danske marked ikke firmaer, der løser denne opgave.
Projektet vil opbygge kompetencer, software og rådgivning til at skabe digitale prototyper med nøjagtig geometri og fysisk korrekte materialemodeller. De digitale prototyper kan skabe betydelig værdi i virksomhederne, når en virkelig prototype er dyr, tidskrævende eller vanskelig at producere – eller når den digitale prototype skal bruges til markedsføring (før eller samtidig med produktion).
Projektet vil konstruere en række software-toolkits til forudsigende visualisering af materialer og form. Baseret på disse toolkits vil vi tilbyde en række forskellige typer software til visuel analyse af materialesammensætning, simulering af avancerede materialetyper til produktion samt forbedringer af traditionel software til fotorealistisk billedsyntese.
Projektet
Digitale prototyper vil styrke samarbejdet mellem GTS-institutterne og universiteterne. Visionerne for samarbejdet rækker dog ud over dette projekt. På længere sigt er det ambitionen at bruge projektet til at etablere et nært samarbejde med hele DTU Informatik (og ikke bare de her involverede forskningsgrupper) på linje med det nære samarbejde, Alexandra Instituttet allerede har med bl.a. Aarhus Universitet.
Det er endvidere planen at søge mindst et internationalt projekt. Eksempelvis et såkaldt Eurostars-projekt – et program som matcher det produktorienterede perspektiv i dette projekt.
Der opnås desuden en synergieffekt i forhold til et andet af Alexandra Instituttets projekter,
Massive data, der bl.a. omhandler emner inden for troværdig visualisering - primært via udnyttelse af moderne grafikkort til generelle beregninger. Synergien opstår, idet algoritmer til håndtering af massive datamængder med fordel kan bruges i dette projekt, når der skal håndteres store datasæt til materialer og scener.
Projektet retter sig mod virksomheder inden for arkitektur, rådgivende ingeniører, møbelindustrien, beklædning og mode, produktdesign og fødevarebranchen samt brugskunst. Effekten hos målgruppen er en mere effektiv designproces med højere kvalitet i det endelige produkt.
Der er tre kategorier af firmaer, der har relation til det forventede marked for prædiktiv rendering (fysisk korrekt gengivelse).
Produktdesignere. Prædiktiv rendering kan med fordel anvendes, når der er høje kvalitetskrav til det visuelle udtryk i det færdige produkt, eller når der er særlige udfordringer i materialevalg og materialesammensætning.
Visualiseringsfirmaer. Den eksisterende brug af kommercielle softwarepakker til rendering i visualiseringsbranchen er i høj grad en kreativ disciplin, der ikke alene handler om at lave realistiske billeder – men om effektiv visuel kommunikation. Vi kan tilbyde at løfte kvaliteten af eksisterende kommercielle renders, og vores arbejde vil kunne validere renderinger, der ikke er prædiktive som udgangspunkt.
Udviklere af 3D-software. Der findes en lille gruppe virksomheder i Danmark, der producerer software, der kan anvendes til produktvisualisering. De satser alle på interaktive produkter (nogle spilrelaterede), men ingen satser på egentlig prædiktiv rendering. Vi vil kunne tilbyde sådanne firmaer ydelser, der kan løfte den visuelle kvalitet af deres konkrete softwarepakker eller referencebilleder, der kan bruges som validering og evaluering af deres renderinger.
I dette projekt har Alexandra Instituttet samarbejdet med følgende virksomheder:
Ønsker du yderligere information kan du til enhver tid henvende dig til Jesper Mosegaard.
Projektet er bl.a. finansieret af:
 |
RTI, Resultatkontrakt |
Det samlede projektbudget, fordelt på projektets partnere er: kr. 20.375.000,00
Ønsker du yderligere information om dette projekt kan du henvende dig til Jesper Mosegaard.
Alexandra Instituttet har ansvaret for softwarearkitektur, implementering af kommercielt egnede værktøjer og opbygning af viden og rådgivningsydelser. Aktiviteterne for digitale prototyper omfatter:
Scanning af geometri og materialer på virkelige objekter. Mange produkter og materialer er allerede produceret, er unika eller er manuelt forarbejdet og forefindes derfor kun i fysisk form. DTU Informatik har en seks-akset industrirobot i et specialfremstillet rum, der kan bruges til at scanne form, men også til at variere lys og kameraposition, således at materialets opførsel (refleksions-distributionsfunktion) kan bestemmes.
Metoder til proceduralt at syntetisere geometri. Procedural simulation af materialers udvikling (f.eks. effekten af smeltning) kræver særlige datastrukturer, der er robuste over for forandringer og er præcise. Vi tager udgangspunkt i DTUs forskning inden for den tetrahede baserede repræsentation.
Refleksions-distributionsfunktioner (RDF) er en matematisk repræsentation af materialers udseende fra alle mulige syns- og lysvinkler. Vi arbejder med både målte RDF’er fra DTU, MERL, Cornell og CUReT, men også med en række analytiske RDF’er, der mere effektivt kan repræsentere forskellige typer materiale. Af speciel interesse er de RDF’er, der kan repræsentere spredning af lys inde i et materiale ud fra de partikler, materialet er sammensat af – f.eks. til prædiktion af fødevarers fremtoning ud fra ingredienser.
Unbiased løsning af “the rendering equation”. Den samlede scene, bestående af geometri, materialer og lys, ender med at være en meget stor integral-ligning (the rendering equation), der ikke kan løses analytisk. State-of-the-art i forskningen er en path trace-løsning baseret på en stokastisk løsning: Monte Carlo Sampling.
Specielle lysfænomener. En række visuelle fænomener kræver særlige teknikker ud over RDF’er. Dette drejer sig om spectral repræsentation af lysinformation, dispersion (spredning af lyset i bølgelængder), diffraktion (geometriske detaljer der giver regelmæssige mønstre i farver), spredning af lys fra små partikler og fluorescens.
Psycho-Physical Tonemapper. Når et billede er tilgængeligt i radiometriske enheder, skal det vises på standardudstyr som LCD-skærm, papir osv. Det kræver en reduktion i farveinformation, hvor der tages hensyn til både fysiske egenskaber i mediet og den måde, vores øjne fortolker detaljer og farver på – kaldet tone mapping.
Ydelser. På basis af ovenstående teknologier vil vi i samarbejde med en bred række af virksomheder definere og afgrænse konkrete tjenesteydelser.
Deltagere fra Alexandra Instituttet i dette projekt:
|
|