Darstellung komplexer 3D-Stadtmodelle im (mobilen) Webbrowser mittels bildbasiertem Rendering

Transkript

1 Darstellung komplexer 3D-Stadtmodelle im (mobilen) Webbrowser mittels bildbasiertem Rendering Martin Christen FHNW Hochschule für Architektur, Bau und Geomatik Institut Vermessung und

2 Bisherige Entwicklungen Virtueller Globus basierend auf WebGL Open Source Projekt seit April 2011 Basierend auf einer C++ Version welche 2005 gestartet wurde JavaScript Bibliothek um 3D Geo-Applikationen zu erstellen Institut Vermessung und Geoinformation 5. November

3 Demo 3

4 3D-Geometrie weltweit streamen BTh Hürbi/Daetwyler, MTh Lucas Oertli, 2013 Institut Vermessung und Geoinformation MapData OpenStreetMap contributors 5. November

5 Streaming Example: 3D Geometry using OSM and BOI (worldwide streaming) MTh Lucas Oertli,

6 Lokales Streaming : Beispiel Osnabrück Created by Geoplex with Plexmap, based on OpenWebGlobe 6

7 Ich sehe bei webbasierten virtuellen Globen u.a. folgende Probleme: WebGL ist zwar weit verbreitet, aber trotzdem noch nicht ganz überall einsatzbereit (v.a. mobile Geräte oder ältere Browser/Grafikkartentreiber) 2D Karten sind erfolgreicher als virtuelle Globen Navigation in 3D Welten ist viel komplexer Generalisierung in 3D ist nicht einfach / nicht akzeptiert Qualität der 3D Modelle Oft zu viele / zu grosse Texturen pro Gebäude Unterschiedliche Qualität innerhalb eines Stadtmodells Verfügbarkeit von guten Daten / Stadtmodellen über den ganzen Planeten ist nicht gegeben Viele Anwendungen sind lokal, es braucht selten einen Globus Performance auf mobilen Geräte ist nicht mit Laptops vergleichbar Auf mobilen Geräten ist der Batterieverbrauch bei 3D Applikationen recht hoch 7

8 2D Karten & 3D Welten verbinden: Das 3dmaps.ch -Projekt Konzept: 3D Szenen werden mit einem qualitativ hochwertigen 3D Renderer vorgerechnet. Dabei wird eine Parallelprojektion (schrägansicht) verwendet und 2D Kacheln in verschiedenen Auflösungen erzeugt. MTh Markus Jung,

9 Beispiel: Rotterdam 90 CityGML Files mit einer Grösse von 2.72 GB 26'474 Texturen à 1024x1024 (unomprimiert) ca. 77 GB Orthophoto (unkomprimiert) ca. 430 GB 9

10 Konstante minimale Bandbreite - egal was für eine Komplexität das 3D Stadtmodell hat! MTh Markus Jung,

11 The 3dmaps.ch Project Server Architektur 3DPS (3D Portrayal Service) 11

12 Viewer API map3d.js Library var map = new map3d.map("mapcanvas"); var layer = new map3d.imagelayer([ " " " " }); layer.addto(map); var teapot_marker = new map3d.marker("green Teapot", [0,0,0]); teapot_marker.addto(map); var cube_maker = new map3d.marker("green Cube", [80.5, 11.5, 10.5]); cube_maker.addto(map); 12

13 Different prerenderings for different pitch/view direction Every Prerendering needs storage, but with todays cloud storage pricing this is not really an issue anymore! 13

14 Beispiel: Augusta Raurica 3D Bronzemodell, des 3D Modells Augusta Raurica vom IVGI 14

15 The 3D Model Das 3D Modell umfasst ca Objeke (Gebäde, Strassen, Vegetation, Terrain) 3D Geometrie ca. 172 MB Texturen ca. 350 MB 15

16 Vorrechnen von: Color Map, Normal Map, Id-Map, Depth Map Dynamische Beleuchtung ID-Map um Objekte zu Identifizieren (auch für Highlighting und Spezialeffekte) Depth Map: für die 3D Position & Spezialeffekte 16

17 3D Ansicht mit dynamischem Licht 17

18 3dmaps Viewer Der Viewer ist im Prinzip ein 2D Map Viewer mit Erweiterungen. Der Viewer ist eine JavaScript Bibliothek map3d.js WebGL ist unterstützt, allerdings gibt es aucheinen Fallback auf Canvas Dinge wie z.b. Highlighting können relativ einfach angepasst werden: Im Prinzip ist es Bildverarbeitung auf der GPU (WebGL) oder CPU (JavaScript). 18

19 Ausblick (1) Implementation von Spezialeffekten und Beleuchtungsmodelle, z.b: dynamischer Schnee, Hochwassersimulation (unter Verwendung der Tiefenkarte & Normalmap) Unterstützung mehrerer Layer (inklusive Punktwolkensupport) Realtime-Inhalte und kombination mit realen 3D Objekten (WebGL) map3d.js als Open Source herausgeben 19

20 Ausblick (2) Mehr Rendering-Effekte / Beleuchtungsmodelle aus der Computergrafik, z.b. Screen Space Ambient Occlusion (SSAO) BTh, Daniel Rettenmund

21 Ausblick (3) Die vorher gezeigten Features von 3dmaps.ch finden Einzug in OpenWebGlobe 2 und heisst isometric map. Schrägansicht wird ein neues Feature von OpenWebGlobe 2 Schrägansicht wird zur Standardansicht des 3D-Viewers Umschalten auf Reales 3D ist jederzeit möglich (wenn aktiviert) Zustand wird zwischen den Ansichten gespeichert: Der beste Punkt beim Umschalten von 3D auf Schrägansicht wird berechnet. Highlights in Real 3D wird beim Umschalten beibehalten 21

22 Fazit Mittels bildbasiertem download ist ein 3D Streaming mit konstanter Geschwindigkeit gegeben, egal wie komplex die Geometrien resp. Texturen sind. Unterstützung zukünftiger OGC Standards -> passt in die Gesamtinfrastruktur Der Viewer funktioniert auf praktisch allen Smartphones Mittels günstigem Cloud-Speicher ist es möglich viele Ansichten eines Stadtmodells vorzurechnen und zu streamen. Die Navigation im Stadtmodell ist sehr einfach! (verschieben & zoomen) WebGL wird unterstützt, es läuft aber auch ohne. Skalierung des Webservices: Es spielt keine Rolle wieviele Benutzende gleichzeitig auf die 3D Ansicht zugreifen. 22

23 Fragen 23