Come creare scenari virtuali per simulatori di volo ludici - Mimos
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<strong>Come</strong> <strong>creare</strong> <strong>scenari</strong> <strong>virtuali</strong><br />
<strong>per</strong> <strong>simulatori</strong> <strong>di</strong> <strong>volo</strong> lu<strong>di</strong>ci<br />
• Presentazione <strong>di</strong> Volo Virtuale Torino<br />
• Flight Simulator<br />
• Il mondo <strong>di</strong> FS<br />
• La catena <strong>di</strong> un <strong>scenari</strong>o<br />
1. Mesh terrain<br />
2. Landclass o photoreal<br />
3. La costruzione <strong>di</strong> un aeroporto
Volo Virtuale Torino : Chi siamo<br />
• Volo Virtuale Torino nasce nel 1995<br />
• Siamo in primo luogo tutti appassionati <strong>di</strong> <strong>volo</strong><br />
ed aviazione<br />
• L’ avvento dei <strong>simulatori</strong> su p.c. ha <strong>per</strong>messo <strong>di</strong><br />
avvicinarci in modo più completo al <strong>volo</strong>,<br />
conoscendo anche piloti “real”, che ci hanno<br />
dato la possibilità <strong>di</strong> volare con loro e pilotare<br />
aerei veri ( aerei A.G. )<br />
• Per colmare le lacune del simulatore, abbiamo<br />
iniziato l’ attività <strong>di</strong> sviluppo <strong>scenari</strong>.<br />
www.vvtorino.it
Flight Simulator Microsoft<br />
• Era il 1982 quando la Microsoft acquistò i <strong>di</strong>ritti sulla<br />
versione <strong>per</strong> sistemi IBM del simulatore <strong>di</strong> <strong>volo</strong> della<br />
SubLOGIC, azienda del primo sviluppatore del<br />
simulatore Bruce Artwick, che lo aveva creato nel<br />
1976. Nello stesso anno la Microsoft lanciò il titolo <strong>di</strong><br />
quello che dopo oltre 2 decenni è <strong>di</strong>ventato molto <strong>di</strong><br />
più che un videogioco.<br />
• Ad oggi, l'ultima versione è quella X pubblicata il 13<br />
ottobre 2006, dove grazie ad una nuova grafica, ed<br />
alle migliaia <strong>di</strong> aeroporti presenti (gestiti da un ATC<br />
realistico), si sono raggiunte insu<strong>per</strong>abili vette <strong>di</strong><br />
realismo.
Il mondo dei <strong>simulatori</strong> lu<strong>di</strong>ci ( Microsoft F.S. )<br />
• Ormai una via <strong>di</strong> mezzo tra la simulazione<br />
professionale ed il gioco.<br />
• Le ultime versioni rappresentano in modo quasi reale<br />
l’ ambiente in cui si vola, e le <strong>di</strong>namiche <strong>di</strong> <strong>volo</strong> dei<br />
velivoli.<br />
• Alcuni “<strong>di</strong>fetti” : la terra è piatta e quin<strong>di</strong> non si<br />
riescono a ri<strong>creare</strong> certe situazioni ( es. piste in<br />
pendenza ), mentre rappresentare ciò che circonda l’<br />
aereo al massimo dettaglio richiederebbe HW<br />
costosissimi, non accessibili a tutti.
La catena <strong>di</strong> uno <strong>scenari</strong>o <strong>per</strong> F.S.<br />
3 Componenti fondamentali:<br />
• Orografia (terreno e rilievi) � Mesh Terrain<br />
• Tessiture (decorazione dei rilievi)<br />
� Landclass<br />
� Photoreal<br />
• Oggetti 3D � Aeroporti<br />
� altri oggetti
Lo <strong>scenari</strong>o in un simulatore ( FS )<br />
Mesh terrain<br />
• Compito principale : riproduce l’ orografia del<br />
terreno,cercando <strong>di</strong> essere il più fedele possibile<br />
a quello “real”.<br />
• Viene ricavato elaborando Modelli <strong>di</strong> Elevazione<br />
Digitale (DEM) <strong>di</strong> varia origine (e, ovviamente,<br />
<strong>di</strong> pubblico dominio), es.:<br />
– DTED Level 0 (Digital Terrain Elevation Data)<br />
risoluzione 30 arcsec � 900 m<br />
– SRTM 2 Shuttle Radar Topography Mission)<br />
risoluzione 3 arcsec � 90 m
Mesh Terrain<br />
A volte è necessario correggere e/o integrare a<br />
mano i dati relativi a zone particolari.<br />
Es.:<br />
– Risoluzione insufficiente <strong>per</strong> rappresentare un<br />
rilievo caratteristico (Massiccio del Bianco,<br />
Cervino, Vesuvio, Cime <strong>di</strong> Lavaredo)<br />
– Artefatti ed errori<br />
– Buchi nel rilevamento radar (es.: SRTM)<br />
– Irregolarità nella transizione terra / mare,<br />
onde <strong>di</strong> varia altezza / profon<strong>di</strong>tà
Mesh Terrain<br />
A volte è necessario abbandonare i DEM e<br />
modellare i rilievi come oggetti …
Lo <strong>scenari</strong>o in un simulatore ( FS )<br />
• Si crea partendo da dati altimetrici<br />
georeferenziati ( ogni punto abbinato ad un<br />
coor<strong>di</strong>nata ben precisa )<br />
• Elaborando questi dati con appositi software si<br />
ottiene la mappa come in figura
Mesh Terrain<br />
• Convertendo i dati così elaborati, in modo da essere<br />
letti dal simulatore si arriva a questo risultato
Comparazione tra virtual e real
Landclass : il vestito<br />
• Mesh terrain generato : un manichino senza<br />
abiti.<br />
• Il landclass definisce come deve essere fatto l’<br />
abito :<br />
– Dove rappresentare città e paesi<br />
– Dove rappresentare vegetazione / deserto<br />
– Dove rappresentare acqua ( mari, laghi e<br />
fiumi ) e le coste.<br />
• Il tutto, cercando <strong>di</strong> <strong>di</strong>fferenziare l’aspetto visivo<br />
in funzione <strong>di</strong>: località geografica (es.: città<br />
europea o città USA) e stagione.
• Due possibili soluzioni<br />
Landclass : il vestito<br />
1. Usare ciò che propone il simulatore (<br />
eventualmente mo<strong>di</strong>ficato ), e quin<strong>di</strong> utilizzare<br />
una vista “sintetica” del terreno.<br />
2. Creare un landclass partendo da immagini<br />
satellitari, unite tra <strong>di</strong> loro come un mosaico, sulle<br />
quali vengono definite le classi <strong>di</strong> terreno.
Landclass : il vestito<br />
Rappresentazione “sintetica” del Piemonte
Landclass : il vestito<br />
Rappresentazione “satellitare” del Piemonte
Landclass : il vestito<br />
Rappresentazione “sintetica” del Piemonte
Landclass : il vestito<br />
Rappresentazione “satellitare” del Piemonte
Landclass : il vestito<br />
• Soluzione A : Rappresentazione sintetica<br />
1.<strong>per</strong>mette <strong>di</strong> sfruttare al 100% la funzione <strong>di</strong><br />
“autogen” del simulatore ( funzione che<br />
automaticamente visualizza e<strong>di</strong>fici, vegetazione,<br />
etc, in base alla definizione del landclas ).<br />
2.Non può riprodurre fedelmente il paesaggio.<br />
3.In certe situazione carica eccessivamente la cpu /<br />
gpu con conseguente calo del frame rate.
Landclass : il vestito<br />
• Soluzione B : con immagini satellitari<br />
1. L’ impressione è quella <strong>di</strong> volare su un territorio<br />
“real”, anche con foto a bassa risoluzione.<br />
2. In termini <strong>di</strong> impegno cpu/gpu le cose migliorano<br />
3. Sotto una certa quota l’ immagine rimane<br />
sfuocata<br />
4. Niente autogen all’ origine. Si può ottenere ma<br />
con un grosso lavoro, quasi da certosino.<br />
5. Le immagini sono protette da copyright, e quin<strong>di</strong><br />
non possono essere <strong>di</strong>stribuite liberamente.
Landclass : il vestito<br />
6. Niente cambi stagionali.<br />
7. Le ombre sul terreno sono impossibili da<br />
eliminare e contrastano con le con<strong>di</strong>zioni <strong>di</strong><br />
illuminazione simulata<br />
9. Lo <strong>scenari</strong>o generato richiede parecchio<br />
spazio sul <strong>di</strong>sco fisso.<br />
10. Non sempre la qualità delle immagine è<br />
ottimale, e quin<strong>di</strong> necessita <strong>di</strong> essere ritoccata.
Oggetti 3D<br />
• Oggetti 3D : sono oggetti “custom” che<br />
<strong>per</strong>mettono <strong>di</strong> ri<strong>creare</strong> con grande fedeltà un<br />
luogo qualsiasi.<br />
• Solitamente si usano <strong>per</strong> ri<strong>creare</strong> l’ esatta<br />
configurazione <strong>di</strong> un aeroporto, e/o zone tipiche<br />
<strong>di</strong> una città.
Oggetti 3D<br />
• <strong>Come</strong> si costruisce un aeroporto virtuale<br />
Carte / Piantine con e<strong>di</strong>fici / piste / vie <strong>di</strong> rullaggio etc…<br />
Foto dei vari e<strong>di</strong>fici, location dei cartelli e segnaletica verticale<br />
( fase più complicata )
Oggetti 3D<br />
• <strong>Come</strong> si costruisce un aeroporto virtuale<br />
1. Si <strong>di</strong>segna l’ oggetto con un e<strong>di</strong>tor 3D ( Gmax )
Oggetti 3D<br />
• <strong>Come</strong> si costruisce un aeroporto virtuale<br />
2. Si eliminano le facce non visibili, <strong>per</strong> ridurre il numero <strong>di</strong> poligoni<br />
che la GPU deve visualizzare.<br />
3. Si elaborano le foto <strong>per</strong> trasformarle in file in formato BMP e<br />
renderle adatte alla fase <strong>di</strong> “texturizzazione” degli oggetti.<br />
La texture è un “collage” <strong>di</strong> parti <strong>di</strong> foto<br />
che vengono messe in un unico file, e<br />
che servono <strong>per</strong> “tappezzare” le facce<br />
dei soli<strong>di</strong> che compongono l’ oggetto.
Oggetti 3D<br />
• <strong>Come</strong> si costruisce un aeroporto virtuale<br />
4. Si selezionano le parti della texture da applicare sulle singole<br />
facce.
Oggetti 3D<br />
• <strong>Come</strong> si costruisce un aeroporto virtuale<br />
Ecco il risultato finale
Oggetti 3D<br />
• <strong>Come</strong> si costruisce un aeroporto virtuale<br />
5. Con lo stesso sistema <strong>di</strong> costruiscono tutti gli altri oggetti.
Oggetti 3D<br />
• <strong>Come</strong> si costruisce un aeroporto virtuale<br />
6. Ultimo passo, è quello <strong>di</strong> assegnare le coor<strong>di</strong>nate geografiche agli<br />
oggetti e trasformarli in un formato che possa essere interpretato dal<br />
simulatore.<br />
7. E quin<strong>di</strong> si<br />
passa alla<br />
fase <strong>di</strong><br />
verifica.
Oggetti 3D<br />
• <strong>Come</strong> si costruisce un aeroporto virtuale<br />
8. Con altri tools si creano piste, vie <strong>di</strong> rullaggio, parking, e tutto quello<br />
che serve <strong>per</strong> completare l’ aeroporto.
Oggetti 3D<br />
• <strong>Come</strong> si costruisce un aeroporto virtuale