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褶皱铝箔衬底500欧元纸币写实三维造型

项目分类:通用机械零部件 发布时间:2022-02-05 ID:539518
  • 褶皱铝箔衬底500欧元纸币写实三维造型

  做这个造型的初衷,是之前给金融展项做互动演示装置的时候,需要一组高还原度的现钞实体展示模型,用来搭配现金识别模块的演示工位,之前找的现成模型要么纹理精度不够,要么衬底的质感完全不对,打光之后塑料感太重,根本没法用在近距离交互的展台上,索性自己从头搭了一套。

  先说实际应用场景,这类写实货币造型不光是展陈能用,做防伪识别设备的标定工位也能派上用场——很多点验钞设备的视觉算法训练,需要大量不同光照、不同摆放角度、不同衬底材质的现钞图像数据,纯实拍的话要凑齐不同褶皱程度、不同衬底反光条件的样本太费时间,用高精度三维模型渲染出的序列图,能快速补全训练集里的样本缺口,尤其是这种带强反光金属衬底的极端场景,实拍的时候很容易因为反光过曝糊掉细节,三维模型里可以单独调整材质的反射参数,精准控制反光区域的范围和强度,拿到的标定素材一致性比实拍好很多。

  设计思路上没有走常规的平面贴图拉伸出厚度的偷懒路线,先把纸币的基础轮廓按真钞的实际尺寸卡好,长宽严格对应真钞的规格,厚度控制在0.12mm,和真钞的纸张厚度一致,避免做出来的模型边缘太厚重显得假。褶皱部分没有用随机噪波生成,是先找了三张自然折叠放置的500欧元实拍图,对着褶皱的走向逐段拉控制点,大的折痕位置对应真钞日常携带时最容易产生折痕的几个区域:长边三分之一处的横向折痕、对角折叠产生的斜向折痕,还有边缘因为反复摩挲产生的细微毛边起伏,这些细节如果靠程序生成很容易显得不自然,手动调整的褶皱走向更符合真实使用的痕迹。衬底的铝箔部分是单独做的面片,褶皱幅度比纸币大很多,因为铝箔的延展性和纸张不一样,折痕更尖锐,反光的各向异性特征更明显,材质节点里单独给铝箔加了细微的划痕层,模拟铝箔表面生产过程中产生的细微拉丝纹理,打侧光的时候这些划痕会若隐若现,不会像纯镜面铝箔那样反光太生硬。

  功能特性上,模型做了分层材质绑定,纸币的纸张层、油墨层、防伪全息标识层、衬底铝箔层都是独立的材质球,后续如果要调整不同部分的质感,不用重新拆UV,直接改对应材质的参数就行。比如做旧效果的时候,只需要给纸张层加边缘磨损的透明度贴图,给油墨层加局部脱落的粗糙度变化,就能快速做出流通旧钞的效果,不用重新拓扑模型。全息标识部分单独做了微结构的法线凹凸,对应真钞上全息图案的光栅结构,打光的时候转动视角能看到明显的彩虹反光效果,和真钞的防伪特征视觉表现一致。

  安装边界和尺寸适配方面,整个场景的 bounding box 控制在200mm×150mm×20mm的范围内,不管是放到展陈的互动台面上做静态展示,还是导入到视觉标定的虚拟场景里,都不用额外缩放调整比例,模型的原点设置在铝箔衬底的左下角位置,和常规视觉标定场景的坐标系原点对齐,导入之后直接就能用,不用再调整坐标偏移。纸币和铝箔之间留了0.02mm的微小间隙,避免渲染的时候出现两个面重叠的z-fighting问题,就算用大光圈近距离渲染,边缘也不会出现闪烁的瑕疵。

  实际用的时候,这个模型在不同光照环境下的适配性也做了调整,材质的BRDF参数是按实物实测的数值调的,纸币纸张的粗糙度在0.7左右,油墨区域的粗糙度稍低,在0.5上下,全息区域的金属度调到0.3,配合各向异性参数,在45度侧光、顶光、逆光几个常用的展陈光照角度下,都能呈现出接近实物的视觉效果,不会出现某个角度下质感完全失真的问题。之前给客户做的现金自助设备交互演示里,用这个模型渲染的演示动画,观众近距离看也没分辨出是三维做的,完全达到了展陈需要的写实度要求。另外做AR互动场景的时候,这个模型的面数控制得比较合理,三角面数在可接受范围内,移动端加载也不会有太大的性能压力,不需要做额外的减面处理就能直接用到AR场景里,识别到平面之后把模型放上去,和真实环境的融合度很高。

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