In de film Avatar (zie kader) spelen de hoofdpersonen in feite twee rollen: een mens én hun avatar. Maar als ze de avatar zijn, trekken ze niet een kostuum aan, maar wordt dat kostuum later op de computer toegevoegd. Bij het filmen is er dus niets van te zien. Dat is lastig voor de regisseur, want die kan op de set niet zien hoe het straks op het scherm toont.

Avatar

Zoals de titel impliceert, draait de film om Avatars. Je kent die term wellicht van computerspelletjes, waar je jezelf laat representeren door één of ander figuur (dat is dan je avatar). In de film ligt het iets anders. Hier zijn de avatars geen virtuele poppetjes, maar échte wezens.

De (menselijke) hoofdpersonen zijn afgereisd naar een verre planeet met vreemde wezens. Ze hebben die wezens ‘nagemaakt’ en zo’n nagemaakte Na’vi (zo heet het volk) is de avatar van iemand. Een mens bevindt zich fysiek op een bepaalde locatie (bijvoorbeeld in bed), maar hij is gekoppeld aan een nep-Na’vi en díe gaat vervolgens op pad. De persoon bestuurt het wezen dus puur met zijn gedachten.

James Cameron op de set van Avatar.

Om toch ter plekke een idee van het eindresultaat te krijgen, had James Cameron (regisseur van Avatar) een speciale camera ontwikkeld. Een duur apparaat natuurlijk, maar onderzoekers van de University of Abertay Dundee presenteerden deze week eenzelfde soort systeem voor thuis. De Motus – zoals het systeem heet – is een stuk goedkoper: vanaf begin 2011 zou hij voor minder dan 100 euro in de winkel moeten liggen.

Dezelfde wereld, maar dan anders

Het apparaat van Cameron (de Simul-cam) is geen echte camera: als je erdoorheen kijkt, zie je niet de wereld om je heen en hij neemt ook niets op. Het is in feite een gewoon beeldscherm, alleen líjkt het op een camera door wat je op het scherm ziet. Je ziet namelijk de virtuele versie van je wereld om je heen; het lijkt net echt, maar dat is het niet. Het systeem wordt daarom ook wel een virtuele camera genoemd.

Dit voorbeeld maakt het idee misschien iets duidelijker. Op de set zie je de wereld zoals op de linkerfoto. Kijk je echter door de Simul-cam (oftewel, op het scherm van de nep-camera) dan zie je het beeld rechts. Het lijkt net echt, behalve dat zulke wezens bij ons niet voorkomen…

Om een virtuele versie van de wereld te kunnen laten zien, moet die er wel zijn. Er moet daarom een 3D-model aanwezig zijn, waarop de nep-camera gericht staat. Dat wil zeggen dat het camerasysteem gekoppeld is aan een computer met daarop een 3D-wereld. Díe wereld ‘filmt’ het systeem dan en de ‘opnames’ zie je vervolgens op de monitor op de set.

Magnetisch veld

De onderzoekers van de University of Abertay Dundee hebben systeem ontwikkeld (genaamd Motus) dat erg op de Simul-cam lijkt, maar dan een stuk goedkoper. De kern is een motion controller_: een apparaat dat jouw bewegingen gebruikt om iets te besturen, zoals de Wii-afstandsbediening. Hun controller (de "_Sixense TrueMotion®":http://www.sixense.com/) werkt echter op basis van elektromagnetisme.

Een elektromagnetisch tracking_-systeem werkt met een zender en ontvanger. De zender zit in de controller en bevat drie spoelen die loodrecht op elkaar staan. Door de spoelen om beurten ‘onder stroom’ te zetten, ontstaat telkens een magnetisch veld. De ontvanger – die in het basisstation zit, bijvoorbeeld de computer – bevat ook drie loodrecht op elkaar staande spoelen. Daar wordt een elektrische spanning opgewekt als de zender in de buurt is (dat heet [inductie(elektriciteit)]). Door de spanning in elke spoel te meten, kan de positie en oriëntatie van de zender bepaald worden. En zo weet het basisstation precies waar de controller zich bevindt en hoe hij is gericht.

De tekentablets van Wacom maken ook gebruik van elektromagnetische inductie. De zender en ontvanger zitten echter beide in het tablet, zodat de pen geen stroom nodig heeft. Het tablet is voorzien van rijen met spoelen en daarin wordt een magnetisch veld aangelegd. Wanneer de penpunt door zo’n veld gaat, wordt er spanning in de pen (stylus) opgeslagen. Die spanning gebruikt stylus om een magnetisch signaal terug naar het tablet te sturen – naar de ontvangende spoelen – en zo kan de positie bepaald worden.

Wacom Company, Ltd.

Elektromagnetische tracking is niet nieuw, maar de techniek is pas sinds kort klein en nauwkeurig genoeg om echt te worden gebruikt. De Sixense TrueMotion® claimt de eerste te zijn die de techniek voor een controller gebruikt en volgens hen is hij betrouwbaarder en sneller dan andere apparaten.

Op je eigen computer

De controller is het belangrijkst omdat je die gebruikt om in een virtuele wereld te navigeren. Meer dan dat eigenlijk: het is als een soort camera die je in je hand houdt en gebruikt om je omgeving te filmen. Alleen dan niet je echte omgeving, maar de wereld die je op je computer gemaakt hebt en op het beeldscherm ziet.

In onderstaand filmpje wordt het systeem gedemonstreerd (wel in het Engels):

Eén van de toepassingen is in een 3D-computerspel. Spelers van Starcraft II kunnen bijvoorbeeld een gevecht achteraf terugkijken, een zogenaamde replay. Dat is in feite een 2D-opname van een 3D-wereld. Als de scène in 3D staat opgeslagen, zou je met het Motus-systeem een eigen opname kunnen maken. Je pakt gewoon de controller en gebruikt hem als virtuele camera in de 3D-wereld. Zo maak je je eigen film.

Dit is echter maar één van de vele mogelijkheden. Zodra je een 3D-model van iets hebt, kun je met de virtuele camera aan de slag. Zo kunnen leraren een automotor in detail laten zien door met de Motus een 3D-model op de computer te bekijken. Of kan een chirurg de patiënt nauwkeurig van binnen ‘verkennen’ door Motus te gebruiken op de 3D-data van MRI- en CT-scans.

Lees meer over 3D en virtuele werelden op Kennislink:

Oeps: Onbekende tag `feed’ met attributen {"url"=>"https://www.nemokennislink.nl/kernwoorden/3d/virtual-reality/index.atom?m=of", “max”=>"6", “detail”=>"minder"}