Laserkeilaus osana pelinkehitystä

Abstract

Insinöörityön tarkoituksena oli tutkia erilaisilla laserkeilausmenetelmillä tuotetun materiaalin hyödyntämistä pelinkehityksessä. Päämääränä oli suunnitella ja toteuttaa pelimoottorilla näitä teknologioita hyödyntävä peli. Insinöörityön tavoitteena oli myös havainnollistaa pelin tekemisen eri vaiheita, kuten ohjelmointia, mallintamista, animoimista ja pelin rakenteen suunnittelua. Työ tehtiin Aalto-yliopiston maankäyttötieteen laitoksella rakennetun ympäristön mittauksen ja mallinnuksen instituutissa.

Laserkeilauksella tuotettiin pienehköistä esineistä malli teollisuuskeilaimella. Maalaserkeilausta hyödynnettiin pelissä rakennuksen julkisivun, henkilön ja muistomerkin pistepilven tekemiseen. Käsin tehtyä kuvapohjaista tarkkaa mittaustekniikka hyödyntäen mallinnettiin Olavinlinna ja Helsingin Sinebrychoffin puistossa sijaitsevasta torni. Korkeapolyogniset mallit siirrettiin 3D-mallinnusohjelmaan, jossa niille tehtiin kolmioverkon optimointia, pelimaailmaan sopivan mallin luomiseksi. Tämän jälkeen mallille luotiin kartoituksia erilaisia tekniikoita käyttäen.

Työn aikana havaittiin, että lasermittausmenetelmillä tuotetusta korkeapolygonisesta mallista voidaan tuottaa pienipolygoninen, peliympäristöön soveltuva malli ja hyödyntää korkeapolygonista mallia normaalikartan luonnissa. Ongelmakohdaksi nousi tietyissä tilanteissa automaattisen UVW-kartan laatu, ja se jouduttiinkin yleensä uudelleen rakentamaan manuaalisesti. Pelin ohjelmoinnissa hyödynnettiin C#:a ja Unityscriptiä. Lasermittauksella on kiistaton etu nykymaailmaan sijoittuvien pelimaailmojen mallintamisessa, koska se kykenee tarjoamaan oikeilla mittasuhteilla varustettuja, automaattisesti luotuja malleja.

The game industry is one of the most formidable forces in pushing computer related tech-nologies forward with their constant need for better performance and graphical quality. La-ser scanning is a rapidly evolving technology to collect point data from different surfaces with a laser beam. From this point data it is possible to generate highly detailed models almost automatically therefore reducing the amount of time and resources needed for modelling.

The goal of this thesis is to study the applications of laser scanned models in games and to design and develop a game using these technologies. The study consists of eight chapters. First, there will be an introduction to laser scanning technologies in general, describing the basic principle of the laser scanner and the tools used with it. Next, Unity, the game engine used in this project, will be presented. It is vital to understand the work performed by the game engine and graphic libraries behind the scenes. That is why there will be a more in depth look to the graphic pipeline, mostly from OpenGL-graphic library perspective. After covering the background information, techniques to achieve better graphical quality and performance are shown. Finally, the workflow of the project is reviewed.

In conclusion, laser scanning can improve the speed of the game modelling step, as well as provide more accurate models when replicating something from the real world. The greatest advantage is the auto-generation of a high polygon model. This speeds up the production of the normal map for the game model. In the case of stationary models, it can also be used to produce low polygon models. Keywords