Améliorer le mapping de projection dans des environnements lumineux
Un nouveau système améliore la qualité du mapping de projection dans les espaces bien éclairés.
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Table des matières
Le projection mapping est une technique super cool où des images sont projetées sur des objets du monde réel. Ça rend tout plus intéressant et ça permet à plusieurs personnes de voir les mêmes images en même temps, ce qui est génial pour la communication et le travail d'équipe. Par contre, un gros problème avec le projection mapping, c'est que ça a besoin d'une pièce sombre. Du coup, les gens peuvent pas facilement se voir ou voir leur environnement, ce qui peut poser problème.
Le Problème
Quand on utilise le projection mapping dans un endroit bien éclairé, la qualité de l'image a tendance à chuter grave. Les lumières normales de la pièce éclaire tout, rendant difficile de voir les images projetées qui sont plus sombres. Ça pose problème parce que ça rend les images blafardes et moins vives. En général, si tu veux utiliser le projection mapping, faut éteindre les lumières de la pièce. Mais ça crée un autre problème : les gens peuvent pas interagir naturellement entre eux. Dans une ambiance sombre, la communication est limitée.
Un autre souci se présente quand les gens essaient de changer l'apparence des objets. Dans une pièce sombre, seules les images projetées sont visibles, ce qui peut sembler bizarre. Ce décalage peut rendre les images augmentées étranges ou déroutantes. Si un objet, comme une surface brillante, est projeté dans une pièce sombre, ça semble faux parce que ça ne reflète pas la lumière des alentours. Les gens s'attendent à voir des reflets, comme dans la vraie vie.
La Solution
Pour surmonter ces défis, on a trouvé une solution. Au lieu d'utiliser juste des lumières standard, on peut les remplacer par des projecteurs qui créent des effets lumineux similaires à des lumières normales. Ces projecteurs peuvent éclairer la pièce tout en laissant l'espace où on veut projeter des images un peu plus sombre. Comme ça, on peut garder la qualité des images projetées haute, même quand la pièce est bien éclairée.
On a conçu un système où les projecteurs peuvent travailler ensemble. Ils peuvent ajuster leur luminosité et leur couleur pour s'adapter à l'éclairage de la pièce. Ce système aide à éviter les problèmes habituels du projection mapping tout en permettant aux gens de rester connectés avec leur environnement et entre eux.
Contributions Techniques
Système de Projecteurs Distribués : On a développé une nouvelle façon de contrôler plusieurs projecteurs en même temps. Ça leur permet de créer une lumière qui ressemble de près à l'éclairage normal de la pièce. En optimisant le fonctionnement de chaque projecteur, on s'assure que les images projetées apparaissent correctement et que l'éclairage semble naturel.
Projecteur à Grand Ouverture : Au lieu d'utiliser juste des projecteurs standards, on a intégré un projecteur spécial à grande ouverture. Ce projecteur fonctionne comme une lumière de pièce normale, créant des ombres plus douces et rendant l'éclairage moins agressif. C'est important pour garder les gens à l'aise et améliorer leur interaction avec les images projetées.
Validation expérimentale
Pour voir si nos idées marchaient, on a mené plusieurs expériences. On a créé un espace qui ressemblait à une pièce classique, avec des meubles et des objets. On a utilisé différents projecteurs pour tester à quel point notre système pouvait reproduire des conditions d'éclairage courantes.
Pendant les expériences, on a mesuré à quel point les projecteurs pouvaient reproduire différents types de lumière. On a installé des tableaux de couleurs autour de la pièce et on a capturé des images d'eux sous l'éclairage standard de la pièce. Ensuite, on a éteint les lumières normales et utilisé nos projecteurs pour voir à quel point ils pouvaient recréer les mêmes effets lumineux.
Nos expériences ont montré que les projecteurs fonctionnaient bien pour créer un look similaire à celui des lumières normales. Les gens trouvaient que l'espace avait l'air mieux et plus confortable quand on utilisait les projecteurs. Quand les participants regardaient les images projetées, ils ont remarqué qu'elles apparaissaient plus claires et plus vives que dans une pièce sombre.
Expérience Utilisateur
On voulait comprendre comment les gens percevaient les résultats du projection mapping. On a effectué des études utilisateur pour voir comment ils avaient vécu les changements d'éclairage. Les participants ont regardé des images projetées dans des pièces sombres et dans des pièces éclairées par nos projecteurs. Ils ont évalué leur perception des images selon qu'elles semblaient auto-lumineuses ou comme des surfaces éclairées.
Les résultats étaient intéressants. En général, les participants trouvaient que les images projetées avec notre système avaient l'air plus naturelles. Ils étaient moins susceptibles de penser que les images étaient auto-lumineuses par rapport à quand ils se trouvaient dans une pièce sombre. C'est important car ça signifie que notre méthode a aidé à créer une expérience plus réaliste.
On s'est aussi concentré sur comment le projecteur à grande ouverture influençait l'expérience des participants. Ils ont signalé que l'éclairage était moins éblouissant et permettait une meilleure communication, ce qui est essentiel quand on discute d'images projetées.
Applications
Les implications de cette recherche sont larges. Le projection mapping a le potentiel d'être utilisé dans divers domaines, y compris l'éducation, l'art, le design et la publicité. Dans les salles de classe, les étudiants pourraient bénéficier de meilleures visuels sans avoir besoin de tamiser les lumières. Dans les musées, les expositions pourraient être enrichies avec des projections qui s'adaptent à la lumière environnante, rendant plus facile pour les visiteurs de profiter des œuvres.
Dans le design et l'architecture, les pros pourraient utiliser notre système pour visualiser des changements dans les matériaux et les finitions dans un cadre réel. Au lieu de s'appuyer sur des espaces sombres, ils peuvent voir comment différentes textures et couleurs interagissent avec l'éclairage réel de la pièce.
Directions Futures
Notre travail ouvre beaucoup de possibilités pour la recherche future. Une idée serait d'améliorer comment on contrôle les projecteurs, pour qu'ils puissent s'adapter automatiquement à des conditions d'éclairage variées. Ça veut dire qu'ils pourraient réagir aux changements de lumière du soleil ou d'autres sources de lumière externes au cours de la journée.
Une autre direction pourrait impliquer l'intégration de la technologie intelligente. Par exemple, les projecteurs pourraient se connecter avec des appareils mobiles pour personnaliser l'éclairage en fonction des préférences des utilisateurs ou des activités qui se passent dans la pièce.
Enfin, on peut explorer comment nos techniques peuvent soutenir le projection mapping dynamique. Au lieu d'images statiques, on pourrait développer des systèmes qui permettent des visuels changeants en réponse à des événements ou des interactions des utilisateurs en temps réel.
Conclusion
En conclusion, on a abordé les défis rencontrés dans le projection mapping dans des environnements lumineux. En remplaçant l'éclairage standard de la pièce par une combinaison de projecteurs, on a créé une façon plus efficace d'améliorer les images projetées. À travers des expériences et des études utilisateurs, on a confirmé que notre approche non seulement améliore la qualité d'image mais crée aussi une atmosphère plus confortable pour la communication et l'interaction.
Ce travail marque une étape vers une utilisation du projection mapping plus polyvalente et pratique pour un usage quotidien. L'avenir s'annonce radieux pour les expériences en réalité augmentée, et on espère le voir évoluer davantage dans divers domaines.
Titre: Projection Mapping under Environmental Lighting by Replacing Room Lights with Heterogeneous Projectors
Résumé: Projection mapping (PM) is a technique that enhances the appearance of real-world surfaces using projected images, enabling multiple people to view augmentations simultaneously, thereby facilitating communication and collaboration. However, PM typically requires a dark environment to achieve high-quality projections, limiting its practicality. In this paper, we overcome this limitation by replacing conventional room lighting with heterogeneous projectors. These projectors replicate environmental lighting by selectively illuminating the scene, excluding the projection target. Our contributions include a distributed projector optimization framework designed to effectively replicate environmental lighting and the incorporation of a large-aperture projector, in addition to standard projectors, to reduce high-luminance emitted rays and hard shadows -- undesirable factors for collaborative tasks in PM. We conducted a series of quantitative and qualitative experiments, including user studies, to validate our approach. Our findings demonstrate that our projector-based lighting system significantly enhances the contrast and realism of PM results even under environmental lighting compared to typical lights. Furthermore, our method facilitates a substantial shift in the perceived color mode from the undesirable aperture-color mode, where observers perceive the projected object as self-luminous, to the surface-color mode in PM.
Auteurs: Masaki Takeuchi, Hiroki Kusuyama, Daisuke Iwai, Kosuke Sato
Dernière mise à jour: 2024-03-04 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://arxiv.org/abs/2403.02547
Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2403.02547
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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