Fotorealismi Blenderissä ja Blend4Webissä : Karelia-amk:n CHP-voimalan 3D-visualisointi

Abstract

Tämän toiminnallisen opinnäytetyön tavoitteena oli toteuttaa selainpohjainen 3D-visualisointi Karelia-ammattikorkeakoulun opetus- ja tutkimuskäytössä olevasta CHP-voimalasta. Toteutusvälineiksi valikoituivat Blender- ja Blend4Web CE -ohjelmat, jotka ovat kumpikin GPL-lisensoituja, avoimeen lähdekoodiin pohjautuvia sovelluksia.

Opinnäytetyön raportointi koostuu kolme osasta. Ensimmäisessä osassa selvitetään CHP-laitoksen rakennetta ja toimintaa. Toisessa osassa tutkitaan sitä, mitä fotorealismi tarkoittaa ja miten materiaalien fyysisiin ominaisuuksiin ja valon käyttäytymiseen perustuvat PBR-materiaalit määritellään teoriatasolla. Kolmas osa keskittyy siihen, miten edellä olevia periaatteita sovelletaan käytännössä niin Blenderissä kuin Blend4Webissä. Työ päättyy projektin ja työvälineiden analyysiin ja pohdintaan.

Työn aikana ilmeni, että valon fysiikkaan perustuvien fotorealististen PBR-materiaalien mallintaminen vaatii syvällistä perehtymistä asiaan. Käytetyt ohjelmistot tarjoavat kuitenkin melko hyvät ja toimivat välineet materiaalien toteuttamiseen 3D-ympäristöissä.

Opinnäytetyön tuloksena syntyi 3D-visualisoinnista raakaversio, jonka avulla CHP-laitoksen rakenteeseen voi tutustua nettiselainta käyttäen. Sovellusta kehitetään muun muassa käyttöliittymää hiomalla ja lisätoimintojen avulla.

The nature of this thesis is functional, with the object of implementing a browser-based 3D visualization of the CHP plant that is used in Karelia UAS for teaching and research purposes. The visualization was implemented using Blender and Blend4Web CE software, both of which are open source and GPL licensed.

The report is divided into three parts. The first part deals with the CHP plant itself, its structure and how the plant actually works. The second part studies photorealism and how PBR materials (physically based rendering) are defined on a theoretical level. The third part focuses on implementing the theoretical principals in practice, using Blender and Blend4Web. The thesis ends with the analysis and discussion of the project and implementation tools.

During the project it became clear that implementing photorealistic PBR materials requires a rather deep knowledge of how light behaves on different materials. However, Blender and Blend4Web provide practical and handy tools for implementing the materials in 3D environments.

The result of this thesis was a fairly rough version of the web-based 3D visualization that can be used for exploring the CHP plant. The visualization will be finalized after the thesis project by enhancing the interface and adding extra functionality.