Come creare scenari virtuali per simulatori di volo ludici - Presentazione di Volo Virtuale Torino Flight Simulator Il mondo di FS La ...

Come creare scenari virtuali
 per simulatori di volo ludici
• Presentazione di Volo Virtuale Torino
• Flight Simulator
• Il mondo di FS
• La catena di un scenario
  1. Mesh terrain
  2. Landclass o photoreal
  3. La costruzione di un aeroporto

Volo Virtuale Torino : Chi siamo
•   Volo Virtuale Torino nasce nel 1995
•   Siamo in primo luogo tutti appassionati di volo
    ed aviazione
•   L’ avvento dei simulatori su p.c. ha permesso di
    avvicinarci in modo più completo al volo,
    conoscendo anche piloti “real”, che ci hanno
    dato la possibilità di volare con loro e pilotare
    aerei veri ( aerei A.G. )
•   Per colmare le lacune del simulatore, abbiamo
    iniziato l’ attività di sviluppo scenari.
                        www.vvtorino.it

Flight Simulator Microsoft

• Era il 1982 quando la Microsoft acquistò i diritti sulla
  versione per sistemi IBM del simulatore di volo della
  SubLOGIC, azienda del primo sviluppatore del
  simulatore Bruce Artwick, che lo aveva creato nel
  1976. Nello stesso anno la Microsoft lanciò il titolo di
  quello che dopo oltre 2 decenni è diventato molto di
  più che un videogioco.
• Ad oggi, l'ultima versione è quella X pubblicata il 13
  ottobre 2006, dove grazie ad una nuova grafica, ed
  alle migliaia di aeroporti presenti (gestiti da un ATC
  realistico), si sono raggiunte insuperabili vette di
  realismo.

Il mondo dei simulatori ludici ( Microsoft F.S. )

• Ormai una via di mezzo tra la simulazione
  professionale ed il gioco.
• Le ultime versioni rappresentano in modo quasi reale
  l’ ambiente in cui si vola, e le dinamiche di volo dei
  velivoli.
• Alcuni “difetti” : la terra è piatta e quindi non si
  riescono a ricreare certe situazioni ( es. piste in
  pendenza ), mentre rappresentare ciò che circonda l’
  aereo al massimo dettaglio richiederebbe HW
  costosissimi, non accessibili a tutti.

La catena di uno scenario per F.S.

3 Componenti fondamentali:

• Orografia (terreno e rilievi)  Mesh Terrain
• Tessiture (decorazione dei rilievi)
                                  Landclass
                                  Photoreal
• Oggetti 3D                      Aeroporti
                                  altri oggetti

Lo scenario in un simulatore ( FS )
                 Mesh terrain
• Compito principale : riproduce l’ orografia del
  terreno,cercando di essere il più fedele possibile
  a quello “real”.
• Viene ricavato elaborando Modelli di Elevazione
  Digitale (DEM) di varia origine (e, ovviamente,
  di pubblico dominio), es.:
   – DTED Level 0 (Digital Terrain Elevation Data)
     risoluzione 30 arcsec  900 m
   – SRTM 2 Shuttle Radar Topography Mission)
     risoluzione 3 arcsec  90 m

Mesh Terrain

A volte è necessario correggere e/o integrare a
  mano i dati relativi a zone particolari.
Es.:
   – Risoluzione insufficiente per rappresentare un
     rilievo caratteristico (Massiccio del Bianco,
     Cervino, Vesuvio, Cime di Lavaredo)
   – Artefatti ed errori
   – Buchi nel rilevamento radar (es.: SRTM)
   – Irregolarità nella transizione terra / mare,
     onde di varia altezza / profondità

Mesh Terrain
A volte è necessario abbandonare i DEM e
modellare i rilievi come oggetti …

Lo scenario in un simulatore ( FS )
• Si crea partendo da dati altimetrici
  georeferenziati ( ogni punto abbinato ad un
  coordinata ben precisa )

• Elaborando questi dati con appositi software si
  ottiene la mappa come in figura

Mesh Terrain
• Convertendo i dati così elaborati, in modo da essere
  letti dal simulatore si arriva a questo risultato

Comparazione tra virtual e real

Landclass : il vestito

• Mesh terrain generato : un manichino senza
  abiti.
• Il landclass definisce come deve essere fatto l’
  abito :
   – Dove rappresentare città e paesi
   – Dove rappresentare vegetazione / deserto
   – Dove rappresentare acqua ( mari, laghi e
      fiumi ) e le coste.
• Il tutto, cercando di differenziare l’aspetto visivo
  in funzione di: località geografica (es.: città
  europea o città USA) e stagione.

Landclass : il vestito

• Due possibili soluzioni
   1. Usare ciò che propone il simulatore (
      eventualmente modificato ), e quindi utilizzare
      una vista “sintetica” del terreno.
   2. Creare un landclass partendo da immagini
      satellitari, unite tra di loro come un mosaico, sulle
      quali vengono definite le classi di terreno.

Landclass : il vestito

Rappresentazione “sintetica” del Piemonte

Landclass : il vestito

Rappresentazione “satellitare” del Piemonte

Landclass : il vestito

Rappresentazione “sintetica” del Piemonte

Landclass : il vestito

Rappresentazione “satellitare” del Piemonte

Landclass : il vestito
• Soluzione A : Rappresentazione sintetica
   1. permette di sfruttare al 100% la funzione di
      “autogen” del simulatore ( funzione che
      automaticamente visualizza edifici, vegetazione,
      etc, in base alla definizione del landclas ).
   2. Non può riprodurre fedelmente il paesaggio.
   3. In certe situazione carica eccessivamente la cpu /
      gpu con conseguente calo del frame rate.

Landclass : il vestito
• Soluzione B : con immagini satellitari
   1. L’ impressione è quella di volare su un territorio
      “real”, anche con foto a bassa risoluzione.
   2. In termini di impegno cpu/gpu le cose migliorano

   3. Sotto una certa quota l’ immagine rimane
      sfuocata
   4. Niente autogen all’ origine. Si può ottenere ma
      con un grosso lavoro, quasi da certosino.
   5. Le immagini sono protette da copyright, e quindi
      non possono essere distribuite liberamente.

Landclass : il vestito

6. Niente cambi stagionali.
7. Le ombre sul terreno sono impossibili da
    eliminare e contrastano con le condizioni di
    illuminazione simulata
9. Lo scenario generato richiede parecchio
    spazio sul disco fisso.
10. Non sempre la qualità delle immagine è
    ottimale, e quindi necessita di essere ritoccata.

Oggetti 3D
• Oggetti 3D : sono oggetti “custom” che
  permettono di ricreare con grande fedeltà un
  luogo qualsiasi.
• Solitamente si usano per ricreare l’ esatta
  configurazione di un aeroporto, e/o zone tipiche
  di una città.

Oggetti 3D
• Come si costruisce un aeroporto virtuale

 Carte / Piantine con edifici / piste / vie di rullaggio etc…

Foto dei vari edifici, location dei cartelli e segnaletica verticale
( fase più complicata )

Oggetti 3D
• Come si costruisce un aeroporto virtuale

1. Si disegna l’ oggetto con un editor 3D ( Gmax )

Oggetti 3D
• Come si costruisce un aeroporto virtuale

2.   Si eliminano le facce non visibili, per ridurre il numero di poligoni
     che la GPU deve visualizzare.
3.   Si elaborano le foto per trasformarle in file in formato BMP e
     renderle adatte alla fase di “texturizzazione” degli oggetti.

                                   La texture è un “collage” di parti di foto
                                   che vengono messe in un unico file, e
                                   che servono per “tappezzare” le facce
                                   dei solidi che compongono l’ oggetto.

Oggetti 3D
• Come si costruisce un aeroporto virtuale
4.   Si selezionano le parti della texture da applicare sulle singole
     facce.

Oggetti 3D
• Come si costruisce un aeroporto virtuale

             Ecco il risultato finale

Oggetti 3D
• Come si costruisce un aeroporto virtuale

5.   Con lo stesso sistema di costruiscono tutti gli altri oggetti.

Oggetti 3D
• Come si costruisce un aeroporto virtuale
6. Ultimo passo, è quello di assegnare le coordinate geografiche agli
   oggetti e trasformarli in un formato che possa essere interpretato dal
   simulatore.

7. E quindi si
   passa alla
   fase di
   verifica.

Oggetti 3D
• Come si costruisce un aeroporto virtuale
8.   Con altri tools si creano piste, vie di rullaggio, parking, e tutto quello
     che serve per completare l’ aeroporto.

Oggetti 3D
• Come si costruisce un aeroporto virtuale