Capturing Reality in Houdini | Retro-Artikel

Rückblick: In der DP 02 : 2019 nähern wir uns der Fotogrammetrie in Houdini. Ob diese einen Produktionsschub für Game Developer mit sich brachte, klärt unser Houdini-Experte.

Dieser Artikel erschien ursprünglich in der DP 02 : 2019.

User von SideFX Houdini bekommen Hilfestellung in der Aufarbeitung von Bilderserien für Erzeugung von Punktwolken sowie der Flächenrückführung, um Houdinis Pipeline für Spieleentwickler auf eine neue Ebene zu heben. Die Rede ist in diesem Fall von Photogrammetrie integriert in Houdini auf Basis von Capturing Reality. Ebenfalls erfreulich, das Capturing-Reality-Plug-in für Houdini befindet sich in einer offenen Beta. Das Plug-in bildet eine Handvoll Stufen von der Hauptsoftware Capturing Reality als Houdini Nodes ab, damit User keine ständigen Import- und Export-Funktionen zwischen den beiden Paketen durchführen müssen. In Verbindung mit den optimierten Werkzeugen in Houdini ergibt sich daraus ein erheblicher Produktionsschub für Entwickler von Game Content.

In Medienproduktionen wächst der Einsatz von Photogrammetrie, da die Softwarelösungen erschwinglicher werden und professionelles technisches Equipment einfacher zugänglich geworden ist. Zeit ist immer wieder ein treibender Faktor in Medienproduktionen. Um schneller digitale Sets erstellen zu können, greifen Studios zu Photogrammetrie. Ein Bereich, der bereits eine Reihe an Lösungen anbietet, um die Bilderserien zu verarbeiten. Bekannte Beispiele sind Agisofts Photoscan, 3D Zephyr, Recap und Capturing Reality. Letztere Lösung genießt in der Community einen besonderen Stellenwert, da die Genauigkeit und vor allem Verarbeitungsgeschwindigkeit die Mitbewerber im symbolischen Regen stehen lassen soll. Grund genug, die Symbiose des VFX-Giganten mit dem Photogrammetrieriesen unter die Lupe zu nehmen.

Schnell zum Ziel

Die Anzahl der Nodes des Capturing-Reality-Plug-ins ist überschaubar und lässt sich zum Testzeitraum an einer Hand abzählen. Startpunkt ist innerhalb eines leeren Geometrie-Nodes. Über den Node namens RC Register Images können User eine Bildserie in Houdini importieren, die für den Photogrammetrie-Arbeitsfluss von Capturing Reality optimiert ist. Ist die Bilderserie angefügt, dürfen User mit dem RC Align Images Node die Analyse der Bilderpaare und Platzierung der Kameras im 3D-Raum anstoßen. Als Resultat der Operation wird das auf der Bildserie vorhandene Objekt als Punktwolke mit Farbwerten dargestellt. Selbst bei einer Bilderserie, die unter strengen Auflagen aufgenommen wurde, kann es vorkommen, dass bei der Generierung weitaus mehr Punkte vorhanden sind, als sinnvoll ist und die Szene einem feinen Sprühnebel gleicht. Eine Eingrenzung des zu bearbeitenden Bereichs muss vorgenommen werden. Hierfür reicht es, die nicht benötigten Punkte zu löschen und um die benötigten Punkte eine Bounding Box zu ziehen. Wie der Prozess stattfindet, das bleibt Usern selbst überlassen und dauert in der Regel nicht lange. Hierfür gibt es keinen RC Node, ist aber nicht notwendig, da Houdini zahlreiche vorgefertigte Werkzeuge dafür liefert.

Um nun ein 3D-Objekt aus der Punktwolke zu erhalten, kommt ein weiterer Capturing Reality Node zum Einsatz namens RC Create Model. Zwei Inputs müssen für eine korrekte Darstellung belegt werden, idealerweise beginnend mit dem zweiten Input, um unnötige Rechenoperationen zu verhindern, die bei einem Abbruch unter Umständen zu einem Crash führen könnten – sofern Auto Update eingestellt ist. Der erste Input ist der direkte Output des RC Align Images Nodes. Hier werden alle Punkte eingespeist, die die Berechnung der Bildserie ergeben hat. Der zweite Input benötigt die Bounding-Box-Informationen, die die gewählten Punkte zur Rekonstruktion anzeigen beziehungsweise abstecken sollen.

Nach einer Verarbeitungszeit, die je nach Auflösung und Länge der Bilderserien variieren kann, ist das 3D-Objekt im Szenengraph sichtbar, muss aber vom User noch korrekt im Origin platziert werden. Die Farbgebung des Objekts an der Stelle wirkt plausibel, basiert jedoch auf den Vertex Colors, die von der Punktwolke übernommen und interpoliert wurden. Erkennbar ist das relativ leicht durch die Betrachtung der Flächenanzahl.

Nun gibt es zwei grundlegende Methoden, wie fortgefahren werden kann. Erstere führt zurück zum RC Create Model Node. An den Node muss ein RC Texture Model Node angefügt werden – der fünfte RC Node im Bund. In den Einstellungen befindet sich ein Feld, das es mit wenigen Einstellungen ermöglicht, ein niedriger aufgelöstes Modell vom Scan-Modell abzuleiten. Die Einstellungsmöglichkeiten der Funktion erlauben dem User, neben der Angabe eines Ausgabepfads ebenfalls die Auflösung der zu erstellenden Texturen basierend auf einer Zweierpotenz anzugeben beziehungsweise aus den Möglichkeiten einzustellen. Des Weiteren gibt es einen Schieberegler, der vom User wissen möchte, um wie viel Prozent der Algorithmus das Objekt reduzieren soll.

Sind die Einstellungen durchgeführt, so kann über einen Knopfdruck das Objekt erstellt werden. Da es sich hier um einen automatischen Prozess handelt, kann es vorkommen, dass die Topologie des Gitternetzes bei einigen Objekten nicht der gewünschten Norm entspricht. Daher bietet es sich ebenfalls an, das Objekt in Houdini aufzubereiten. SideFX bietet für Game Content Entwickler spezielle Tools.

Die Beispieldatensätze von SideFX sind relativ simpel, daher wurde ein Reality-Capture-Test in Houdini mittels eines Bildsatzes von 3D-Scanstore durchgeführt. Neben 3D-Modellen können neuerdings auch Bilderreihen für die eigene Mesh-Generierung erworben werden: 3dscanstore.com

Feintuning und Funktion

Wenn man es genau nimmt, dann erhalten User zwei Nodes, mit deren Hilfe aus Bilderserien 3D-Objekte entstehen. Eine alte Redensart besagt, dass der Teufel im Detail steckt und bei der Verarbeitung der unterschiedlichen Bildpaare die Einstellungen unter Umständen an Genauigkeit angepasst werden müssen. Überprüfen lässt sich die Genauigkeit der Rekonstruktion bei der Nutzung des Nodes namens RC Extract Cameras. Wurden Bilderserien mithilfe eines Käfigs oder eines festen Kamera-Rigs erstellt, dann lässt sich über die Anwendung von RC Extract Cameras die Position der unterschiedlichen Kameras im Raum anzeigen. Bei eventuellen Abweichungen kann somit gezielt entgegengewirkt werden.

Bis zu dieser Stelle wurde über den Arbeitsfluss geredet, weniger über das funktionierende Plug-in. Zunächst muss das Plug-in heruntergeladen und installiert werden. SideFX hat hierfür eine eigene Unterseite auf der offiziellen Homepage angefügt mit Download-Links für Houdini Version 16.5 sowie 17 nebst Beispieldateien. Wenn der Node RC Align Images eingebracht wird und das Display Flag gesetzt wird, fragt das Plugin nach einer aktiven Lizenz von Capturing Reality. Sollte keine Lizenz vorhanden sein, so erlaubt das Abfragefenster die Auswahl eines bestimmten Lizenzmodells. Egal welches ausgewählt wird, wichtig ist in jedem Fall ein Capturing Reality Account, da bei der ersten Nutzung eine Accountabfrage von Capturing Reality stattfindet. User, die noch keine Lizenz haben, werden an dieser Stelle gebeten, ein Lizenzmodell auszuwählen.

Potenzielle User müssen sich darauf einstellen, dass das Houdini-Plug-in kostenfrei innerhalb der Beta ist. Eine gekaufte Capturing-Reality-Lizenz muss jedoch erworben werden, und das über den eigenen Account. Die Demo- sowie Steam-Version sind nicht kompatibel. Die Kosten für Capturing Reality sind jedoch überschaubar und seitens der Funktionalität und Benutzerfreundlichkeit angemessen. Zudem ist die Capturing Reality Community aktiv und wird stetig größer. Falls ein Problem in der Community eruiert wird zwecks Lösungsfindung, dann dürfen sich neue User auf Hilfe freuen.

Zu den Kosten: Für Einzelanwender und Indie Studios empfiehlt sich das Promo-Programm für 99 Euro für drei Monate Nutzungszeit. Die Updates sind inklusive, es können maximal 2500 Bilder pro Objekt eingelesen werden, und für den Export der Daten muss eine Internetverbindung vorhanden sein. Für einen fairen Preis erhalten User in der Unterhaltungsbranche einen Photogrammetrie-Turbo.

Links

Houdini Capturing Reality Plug-in, Dokumentation und Beispieldateien

Offizielle Capturing Reality Hompage

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