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移动世界。
3D树的模型

领导图像由Derek Rowe / Naturexr提供

在卡罗莱纳岛桑希尔斯,炎热的阳光烧了11点。但是这一天在树林里令人愉快,宽松的冠层在森林地板上轻轻地遮挡。在防晒霜,360个摄像机和三明治上储存,该集团在达勒姆南部约一小时到南部松树的森林。

濒临灭绝的物种生物学家朱莉摩尔正是在哪里找到她最喜欢的树:Longleaf Pine。她的目标是为电影摄影师和游戏玩家提供树的标志性的代表。他们想为MetaVerse创建一个数字版本:所有虚拟世界的集合 - 包括互联网,共享虚拟空间(如视频游戏中的)和概念虚拟世界,就像为电影创建的那样准备好玩家

Longleaf Pine.

濒临灭绝的物种生物学家朱莉摩尔,指出了森林里的长叶松树的特征。信用:Derek Rowe / Naturexr

该集团是第一个构建科学准确的虚拟树的建立。他们正在细节创造3D模型,看起来像在每个生命阶段的真正的树木一样表现。这些“认证科学”树是首先,在VR中开创了新的真实性水平。

这不是“只是一个松树”

Sandhills地区是干燥的沙质土壤,Wiulgrass和Longleaf Pine树。Longleaf曾经覆盖了超过一半的沿海平原,从德克萨斯东部到弗吉尼亚州东南部。今天,只有1%的区域仍然支持Longleaf Pine。

摩尔表示,该团队的第一次尝试创造数字长叶“并不是太好,就像”现实“走了。”

“它看起来并不像一个长叶。那是问题。它看起来像”只是一个松树“。除非你看到了一个 - 闻到它并听到它并接近它 - 它的本质很难找到。这是一个系统的树。这不是一个单独的树,“摩尔说。”

该团队最初使用了在公爵森林的栽培树架作为他们的缪斯。但要知道一个长遗留松,真正知道,你必须了解整个森林。

知道一个长叶松树,真的知道,你必须了解整个森林。

当他们徒步入森林时,通过树梢振动的高吹口哨噪音。由于长叶松树的宽度,这是一个独特的声音。他们审查了大树,大约80英尺高,几百岁,少了两英寸的苗木,不到一年。

摩尔不停地谈论 - 关于草地,树皮,针和在地面盖上开花的东西。

观察吠声,“就像堆叠在彼此之上一样,”Filmmaker Derek Rowe说。

“当你站在后备箱时,你真的可以看到弹出东西,”3D艺术家塞缪尔米饭回复。“我想抓住这一点。”

对于米饭,树木和自然始终是3D场景中的“背景元素”。他们不需要很多细节。但是通过这个3D建模项目,米最终将纹理注入模型树。

“从一个教育角度来看,从科学角度来看,他们需要看它在现实生活中所做的方式。你需要这些细节在那里。”

Derek Rowe.

建立一个长叶松树3D模型的想法在北卡罗来纳州教堂山的金银花茶馆一杯茶聚集在一起。茶馆由一个名为独特的地方的非营利组织经营拯救。他们制定战略投资,以帮助保护自然空间。例如,茶馆运营有助于保护周围的自然空间免于开发。

创始人杰夫费舍尔告诉罗伊,如果虚拟世界,就像在视频游戏中一样准确,它可以是重新发现自然的门口。VR性质由于物理残疾,距离或恐惧等原因,无法到达它们的人可以让野生空间。

Rowe了解这种情绪。2015年,他推出了牛仔裤将国家公园电影为vr,所以城市的孩子们可以体验到他们。Fisher和Rowe把头放在一起,大使一支多元化的团队naturexr.出生于。他们的目标是利用VR世界帮助科学家,决策者和其他利益相关者筹款和模拟自然,以一种新的保护:虚拟保护。

Longleaf松树林

在长叶松树林中徒步旅行期间的自然队。信用:Derek Rowe / Naturexr

Rowe说现有的3D树模型不够好。“它们太低了。你走到他们(在虚拟世界中),它们是如此像素化。在电子游戏中,人们大多不在乎,”Rowe说。“从一个教育角度来看,从科学角度来看,他们需要看它在现实生活中所做的方式。你需要这些细节在那里。”

针头针

模仿真实世界的VR世界只是你所用的物体。许多这些物体来自奎克斯巨型图书馆是世界上最大的3D资产图书馆。Eric Ramberg,首席内容官员写道完整树是“最要求的资产类型”。

但是精确地描绘了他们的真实生活方面的树头像完全没有数字市场。团队不需要长时间实现为什么:真正的树木属性是不存在的,因为它们太难创建了使用普通方法创建。

该团队首先考虑使用摄影测量,一种制作VR模型的标准方法。通过拍摄对象的重叠照片,然后使用计算机程序将它们分组在一起,它们可以制作建筑物,家具或其他物体的3D模型。

树枝有一个恒定的温和运动,这使得模型看起来与摄影测量进行模糊。每个分支都会阻挡另一个分支,使其无法拍摄树的每个部分。

生物学家邓肯·伊斯谢克说,对于游戏行业的3D建模,不需要科学准确性,并不是太难。但要准确地建模树是“令人难以置信的挑战”。

数字生活项目

数字生活项目创造了3D模型的真实动物,例如这款青蛙。信用:克里斯汀谢泼德和数字生活项目

Irschick是董事数字生活项目是由马萨诸塞大学的研究人员推出的项目,Amherst。在2017年,他们开始在科学准确的3D模型作为一种数字诺亚方舟。这个想法是在他们灭绝之前保护动物,所以研究人员可以继续研究它们 - 他们的虚拟版本。他们创造了从濒临灭绝的海龟到一只嘶嘶的蟑螂的3D模型,但他们还没有创造一棵树。

“我有点怀疑,他们能够轻松地做到这一点,因为这意味着他们必须渲染每一个松针或叶子,”伊斯西克说。数字生命项目将其3D模型与元数据嵌入了动物如何移动或行为。“如果他们的目标是科学的准确性,这就是我们对动物的作用,那么这是非常非常耗时的。我认为这会很艰难。”

Rowe将NatureXR的工作描述为构建“程序树”。从照片中重新创建的许多3D模型是现实寿命主题的相同表示。Rowe说,对于一棵树,这不够好。想象一下,用数十种相同的树木创造森林 - 几乎没有成为动态森林的现实视觉。

3D树的模型

长叶松树的3d渲染。信用:Derek Rowe / Naturexr

相反,Naturexr的“程序”树更像是一个公式对于一棵树。他们正在将分支机构或针照片导入SpeedTree,植被建模软件。该软件允许它们输入诸如替代或反对分支模式的参数,或者在每个生命阶段存在的锥体的数量。然后该软件生成一棵树森林 - 独特的个人,但是叶子的精确叶子,通过针头。电影头像中的令人惊叹的令人惊叹的森林使用SpeedTree创建。

简单的3D对象具有使它们出现“真实”的特征。例如,篮球的3D渲染有一个现实的反弹,闪耀和阴影。NatureXR需要同样的现实主义等等,使研究人员能够提前建模保护技术的影响,观看过去和未来的森林,并说服政策制定者灌输战略保护。

“我认为在地球上创造精确的3D模型非常重要。我们发现对遗产来说很重要,因为树木就像其他动物一样可以被驱使到灭绝,”伊斯西克说。他的3D动物模型是开放式的,可供任何人使用。

激光乐队扫描

LIDAR扫描提供有关生态系统景观的数据。信用:Derek Rowe / Naturexr

NatureXR使用森林上方的LIDAR扫描仪飞行无人机,以捕获有关树的生态系统的重要信息。扫描仪地图生态系统,为3D模型创建元数据,以帮助程序员在模仿现实世界的景观中放置树木。它是树和生态系统,森林树。

虚拟现实,一种保护工具

技术的改进正在提示研究人员使用VR来帮助利益相关者了解我们对自然界的影响。科学家拥有建模的保护影响,评估了像濒危物种一样的遥感物种捷豹在秘鲁亚马逊,或可视化的未来生态系统珊瑚礁

科学准确的3D建模开辟了研究的新机会,因为科学家可以无休止地操纵虚拟世界,而无需后果。他们可以创造未来的生态系统,然后消灭濒临灭绝的物种,灌输保护工作,并检查结果 - 全部在虚拟世界中。它就像一个保护视频游戏,结果可以用来了解生态系统。

在斯坦福的虚拟人体互动实验室(VHIL),研究人员研究了VR可以对学习,行为和保护进行的影响。一学习发现,虚拟世界内的运动和相互作用增加了观众的知识保留。其他学习比较VR打印关于森林砍伐和树保护的媒体。他们发现,体验VR媒体LED参与者比阅读树木切割打印描述的参与者消耗20%的纸张。换句话说:VR比阅读事实和数字更有效。

VHIL的认知心理学家安娜卡罗莱纳·穆勒Queiroz表示,VR的批判性成分是“你的大脑理解虚拟世界是真实的并且相应地回应。”

Vhil教育的博士后研究员Géraldinefauville,增加,“人们了解VR可以做些什么的最简单方法就是把它们放在VR中。”她描述了一个简单的“木板体验”,他们经常给那些巡回劳动的人。参与者放在VR耳机上,并被运输到同一个房间的虚拟表示 - 有一个差异:地板落在它们下方。现在他们站在一个微小的木板上,并要求走过它。他们的心灵种族,手汗水,尽管知道他们在与同事的安全环境中,但大多数人都可以勉强走第一步。

“我认为这就是为什么拥有VR体验很重要,就像那种看起来真实的树木一样,因为即使你很明显你在某个地方的虚拟世界中,你的身体将其作为一种真正的经验,”乌维尔说。““我个人会喜欢在一个我以前从未经历过的森林中自由行走或永远不会。我认为这个想法很棒。”

“数字双胞胎”是现实世界的现实模拟。他们可以让科学家进行研究,否则就不能。例如,测试驾驶自主性车辆可以将研究人员处于危险之中,但在使用VR时没有。

如果3D模型看起来并表现得与其真实世界的同行完全相同,数字双胞胎仅适用于保护。数字寿命项目正在使用软件和机器学习来重建它们模型的动物的运动并用元数据嵌入它们 - 信息,如物种的发现,或动物的性别和年龄。

“元数据意味着很多。因为如果你没有那个元数据,那么科学家无法真正使用(3D模型),”Irschick说。

“你需要树成为现实生活中的方式。否则,它是无用的,”添加Rowe。“也许我们无法弄清楚如何成为这个星球上更可持续的合作物种的原因之一是因为我们无法想象它。如果我们能想象在VR中的样子,请看看,”是像素的像素是现实世界,我们已经证明,如果我们这样做的保护,我们将是可持续的。“我们会从政策制定者中获得牵引力吗?“

要了解一个VR林,就是知道真实的森林

回到森林里,摩尔解释说,Longleaf松树生态系统在受控烧伤中茁壮成长,这清楚了新树木的灌苗。周围的树木是裸露的下半场,在顶部分支 - 一个标志,森林最近被烧毁,修剪树木并清除新幼苗的方式。摩尔解释说,当东部的人们停止管理森林的控制燃烧时,整个系统都遭受了。

"One of our great needs is having foresters who understand longleaf and how that forest can be managed. To actually do that, through this (VR) tool -- to say, ‘Let's put a fire here and see what happens.’ I can really see it helping tremendously,” says Moore. “I could see it being used to help people understand how to manage longleaf. And that is one of our great lacks right now."

“我可以看到(VR)被用来帮助人们了解如何管理长叶。这是我们现在的巨大缺乏之一。”

朱莉摩尔

在六小时的步行结束时,米饭留下森林之前抓住一个松果。

“我想制作它的型号,并确保我理解它是如何进行身体开放的,”他说,并补充说该项目激发了他更加关注自然。

在家里,他看着在干燥空气中开放的松树锥,紧紧地靠在一杯水中 - 他想要嵌入3D渲染的微妙特征 - 另一个标志,长叶松树是“只是一个松树”。

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