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Melhorando o Mapeamento de Projeção em Ambientes Claros

Um novo sistema melhora a qualidade do mapeamento de projeção em espaços bem iluminados.

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Índice

Projeção mapeada é uma técnica bem daora onde imagens são projetadas em objetos do mundo real. Isso deixa tudo mais interessante e permite que várias pessoas vejam as mesmas imagens ao mesmo tempo, o que é ótimo pra comunicação e trabalho em equipe. Mas, um grande problema com projeção mapeada é que geralmente precisa de um quarto escuro. Isso significa que as pessoas não conseguem ver os rostos umas das outras ou o que tá ao redor, o que pode ser complicado.

O Problema

Quando você usa projeção mapeada em um lugar bem iluminado, a qualidade da imagem tende a cair muito. As luzes normais da sala iluminam tudo, deixando difícil ver as imagens projetadas que são mais escuras. Isso é um problema porque faz com que as imagens pareçam desbotadas e não tão vibrantes. Geralmente, se você quiser usar projeção mapeada, tem que apagar as luzes da sala. Mas isso cria outro problema: as pessoas não conseguem interagir naturalmente umas com as outras. Em um ambiente escuro, a comunicação fica limitada.

Outro problema aparece quando as pessoas tentam mudar a aparência dos objetos. Em um quarto escuro, só as imagens projetadas são visíveis, o que pode parecer estranho. Essa desconexão pode fazer as imagens aumentadas parecerem artificiais ou confusas. Se um objeto, tipo uma superfície brilhante, é projetado em um quarto escuro, ele parece errado porque não reflete a luz do ambiente. As pessoas esperam ver reflexos, assim como na vida real.

A Solução

Pra resolver esses desafios, a gente teve uma ideia. Em vez de usar só as luzes normais da sala, podemos trocá-las por projetores que criam efeitos de luz parecidos com as luzes comuns. Esses projetores podem iluminar a sala, enquanto deixam a área onde queremos projetar as imagens um pouco mais escura. Assim, conseguimos manter a qualidade das imagens projetadas alta, mesmo quando o quarto tá iluminado.

A gente desenhou um sistema onde os projetores podem trabalhar juntos. Eles podem ajustar o brilho e a cor pra combinar com a iluminação do ambiente. Esse sistema ajuda a evitar os problemas habituais da projeção mapeada e ao mesmo tempo permite que as pessoas fiquem conectadas com o ambiente e umas com as outras.

Contribuições Técnicas

  1. Sistema de Projetor Distribuído: A gente desenvolveu uma nova maneira de controlar múltiplos projetores ao mesmo tempo. Isso permite que eles criem uma luz que se parece muito com a iluminação padrão de uma sala. Ao otimizar como cada projetor funciona, conseguimos garantir que as imagens projetadas apareçam corretamente e que a luz pareça natural.

  2. Projetor de Grande Abertura: Em vez de só usar projetores comuns, a gente incluiu um projetor especial de grande abertura. Esse projetor age como uma luz de sala normal, criando sombras mais suaves e fazendo a iluminação parecer menos dura. Isso é importante pra deixar as pessoas confortáveis e melhorar a interação delas com as imagens projetadas.

Validação Experimental

Pra ver se nossas ideias funcionaram, fizemos vários experimentos. Criamos um espaço que parecia uma sala típica, com móveis e objetos. Usamos diferentes projetores pra testar como nosso sistema poderia replicar as condições comuns de iluminação.

Durante os experimentos, medimos como os projetores conseguiam reproduzir diferentes tipos de luz. Montamos gráficos de cores ao redor da sala e capturamos imagens deles sob a iluminação padrão da sala. Depois disso, apagamos as luzes normais e usamos nossos projetores pra ver quão precisamente eles poderiam recriar os mesmos efeitos de iluminação.

Nossos experimentos mostraram que os projetores funcionaram bem pra criar uma aparência semelhante à das luzes normais. As pessoas sentiram que o espaço parecia melhor e mais confortável quando usamos os projetores. Quando os participantes olhavam as imagens projetadas, notaram que elas apareciam mais claras e vibrantes do que em um quarto escuro.

Experiência do Usuário

A gente queria entender como as pessoas percebiam os resultados da projeção mapeada. Fizemos estudos com usuários pra descobrir como eles vivenciaram as mudanças na iluminação. Os participantes olharam imagens projetadas tanto em salas escuras quanto em salas iluminadas pelos nossos projetores. Eles avaliaram suas percepções das imagens com base se pareciam autoiluminadas ou como superfícies iluminadas.

Os achados foram interessantes. De modo geral, os participantes sentiram que as imagens projetadas com nosso sistema pareciam mais naturais. Eles eram menos propensos a achar que as imagens eram autoiluminadas em comparação com quando estavam em uma sala escura. Isso é importante porque significa que nosso método ajudou a criar uma experiência mais realista.

A gente também se focou em como o projetor de grande abertura influenciou as experiências dos participantes. Eles relataram que a iluminação estava menos ofuscante e permitia uma comunicação melhor, o que é essencial ao discutir imagens projetadas.

Aplicações

As implicações dessa pesquisa são amplas. A projeção mapeada tem potencial pra ser usada em várias áreas, incluindo educação, arte, design e publicidade. Em salas de aula, os alunos poderiam se beneficiar de visuais melhores sem precisar apagar as luzes. Em museus, as exposições poderiam ser aprimoradas com projeções que se adaptam à luz ao redor, facilitando a experiência dos visitantes com as obras de arte.

No design e na arquitetura, os profissionais poderiam usar nosso sistema pra visualizar mudanças em materiais e acabamentos em um ambiente real. Em vez de depender de espaços escuros, eles podem ver como diferentes texturas e cores interagem com a iluminação real do ambiente.

Direções Futuras

Nosso trabalho abre muitas possibilidades para futuras pesquisas. Uma ideia seria melhorar como controlamos os projetores, permitindo que eles se adaptem às condições de iluminação variáveis automaticamente. Isso significa que eles poderiam responder a mudanças na luz solar ou outras fontes externas de luz ao longo do dia.

Outra direção poderia envolver integrar tecnologia inteligente. Por exemplo, os projetores poderiam se conectar a dispositivos móveis pra personalizar a iluminação com base nas preferências dos usuários ou nas atividades que estão acontecendo no ambiente.

Por fim, podemos explorar como nossas técnicas podem suportar projeção mapeada dinâmica. Em vez de imagens estáticas, poderíamos desenvolver sistemas que permitam visuais em mudança que respondam a eventos ou interações dos usuários em tempo real.

Conclusão

Em conclusão, nós abordamos os desafios enfrentados na projeção mapeada em ambientes bem iluminados. Ao substituir a iluminação típica da sala por uma combinação de projetores, criamos uma maneira mais eficaz de melhorar as imagens projetadas. Através de experimentos e estudos com usuários, confirmamos que nossa abordagem não só melhora a qualidade da imagem, mas também cria uma atmosfera mais confortável pra comunicação e interação.

Esse trabalho marca um passo em direção a tornar a projeção mapeada mais versátil e prática para uso cotidiano. O futuro parece promissor para experiências de realidade aumentada, e a gente espera vê-las evoluírem ainda mais em várias áreas.

Fonte original

Título: Projection Mapping under Environmental Lighting by Replacing Room Lights with Heterogeneous Projectors

Resumo: 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.

Autores: Masaki Takeuchi, Hiroki Kusuyama, Daisuke Iwai, Kosuke Sato

Última atualização: 2024-03-04 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://arxiv.org/abs/2403.02547

Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2403.02547

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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