Facebook inventa la increíble cámara Surround 360 VR, regala el diseño

Envolvente de Facebook 360

Facebook ha dejado en claro que ve el futuro en la realidad virtual a través de su compra multimillonaria de Oculus. Sin embargo, ahora que el Rift finalmente se está enviando, y millones al menos están experimentando con alternativas económicas como Google Cardboard, la compañía ha centrado su atención en crear más contenido para esos dispositivos. En su conferencia anual de desarrolladores, F8, dio un gran paso en esta dirección al anunciar que no solo diseñó lo que considera el mejor equipo de cámara de 360 ​​grados, sino que abrirá el hardware y el software de código abierto. Todo lo que necesita son $ 30,000 en componentes y un par de ingenieros para ensamblar uno propio.

Desafíos para crear un excelente contenido 3D de 360 ​​grados

El diseño de la era espacial de FacebookDejando de lado los desafíos creativos en la grabación de videos inmersivos, los desafíos técnicos en sí mismos también son bastante desalentadores. Dependen tanto del hardware como del software, aunque el líder del proyecto Surround 360, Brian Cabral, deja en claro que el enfoque preferido es conseguir el hardware correcto, ya que hace que la tarea del software sea mucho más manejable. Identifica tres áreas desafiantes principales con las que Facebook tuvo que lidiar para garantizar que el video Surround 360 fuera de alta calidad y sin artefactos: crear una sensación de profundidad, sincronizar las cámaras y alinearlas. En cada caso, Facebook ha hecho la inversión para crear un diseño de hardware que aborde los problemas. Mejor aún, la compañía planea regalar sus diseños de hardware y software para que puedan ser implementados y mejorados por cualquiera que esté dispuesto a asumir el desafío.

Profundidad

Los campos de visión superpuestos hacen posible generar vistas estéreo sintéticas con software de posprocesamientoUna razón por la que la visión binocular y el movimiento de la cabeza son herramientas tan poderosas para que los humanos y otros animales determinen la profundidad es que los objetos a diferentes profundidades se mueven de manera diferente en nuestro campo de visión, cuando se mueven o cuando nosotros movemos la cabeza. Desafortunadamente, no es posible capturar videos simultáneamente desde todos los ángulos y posiciones de los ojos posibles, ya que estamos limitados a un número discreto de cámaras y un ancho de banda finito. Esto significa que necesitamos posprocesar el video capturado para crear y generar dos videos esféricos de 360 ​​grados, uno para mostrar a cada ojo con un dispositivo de visualización 3D como Gear VR, Oculus o Vive.



Debido a que Surround tiene un 50% de superposición entre cámaras adyacentes, obtiene dos miradas diferentes en cada objeto, lo que hace posible construir matemáticamente una vista estéreo. Usando una tecnología llamada flujo óptico para analizar las imágenes capturadas y crear un mapa de profundidad de los objetos, el software de Surround es capaz de calcular la disparidad estéreo apropiada para cada punto de la esfera de la imagen y usarla para crear un marco de video esférico apropiado para ser visto por cada ojo.

Esta característica, que permite experiencias en 3D, es quizás el mayor diferenciador entre los equipos de captura de gama alta como Jaunt VR, GoPro Odyssey, Surround y otros en comparación con ofertas orientadas al consumidor o de precio medio como el recientemente anunciado GoPro Omni (que es “ sólo ”$ 5,000).

Sincronización

El flujo óptico funciona analizando varios fotogramas de imágenes capturados a lo largo del tiempo para desarrollar un modelo del movimiento más probable de los objetos en la escena. Dado que la cámara puede estar en movimiento y diferentes objetos pueden moverse a diferentes velocidades, el proceso es complejo. Peor aún, en algunos casos no es posible determinar con certeza qué movimiento del objeto causó un desplazamiento particular de ese objeto en cuadros posteriores. Para darle al software la oportunidad de construir con precisión estos modelos estéreo, es esencial que todas las cámaras de la plataforma capturen imágenes exactamente al mismo tiempo, una característica conocida como gen-lock. Para Surround 360, eso significa 17 sensores que deben dispararse todos a la vez.

Otro factor que no se inicia en muchas cámaras es el uso de una persiana enrollable. Las persianas enrollables exponen cada marco una pieza a la vez, por lo que un movimiento rápido puede causar un desgarro dentro de un marco. En el caso de los videos tradicionales, esto no siempre es visible y, a menudo, se puede corregir un poco en el procesamiento posterior. Sin embargo, cuando se utilizan varias cámaras para generar una imagen estéreo de 360 ​​grados, los artefactos del obturador giratorio hacen que unirlas sea casi imposible. Por lo tanto, el diseño Surround se basa en obturadores globales más costosos (donde se captura toda la imagen a la vez) para evitar este problema.

Alineación

ArtistaDe manera similar, las cámaras desalineadas son una receta para imágenes desordenadas y dolores de cabeza de costura adicionales, causados ​​por la necesidad de que el software intente alinear los marcos después del hecho (puede ver este problema cuando mira una panorámica tomada con su teléfono u otra cámara de mano) . Las placas de metal gruesas y las conexiones rígidas ayudan al Surround 360 a asegurarse de que sus cámaras estén correctamente alineadas y que permanezcan alineadas.

Surround 360 de Facebook en cifras

La plataforma de la cámara cuenta con 17 lectores de imágenes de grado industrial de 4.1MP de Point Grey. Catorce están dispuestos con un campo de visión superpuesto al 50% alrededor de un círculo. Cada uno de ellos tiene una lente gran angular de 7 mm f / 2.4. Se complementan con tres lentes ojo de pez, uno en la parte superior y dos en la parte inferior. Los ojos de pez tienen una distancia focal de 2,7 mm (lo que les da un campo de visión de 185 grados) y una apertura ajustable de f / 1.8-f / 16. La plataforma tiene dos lentes en la parte inferior para que, en esencia, puedan disparar alrededor de un poste de soporte, haciéndolo desaparecer en la imagen final. Todas las cámaras cuentan con obturadores globales para eliminar los artefactos de desgarro típicos de las cámaras de obturador rodante más económicas.

Las placas superior e inferior de aluminio gruesas ayudan a asegurar la rigidez, necesaria para una alineación adecuada, y sirven como disipadores de calor para permitir un funcionamiento prolongado. Las placas estructurales se cubren luego con una cubierta de acero con recubrimiento de polvo de calibre 18.

El software de la cámara, controlado por una interfaz web a la CPU con Linux de la unidad, se utiliza para controlar la velocidad de fotogramas, la exposición y otras configuraciones. Para garantizar que todas las cámaras disparen al mismo tiempo, se utilizan cables Hirose GPIO, con la cámara superior como maestra y las otras 16 como esclavas. El software del sistema se ejecuta durante la noche en servidores para generar una salida estéreo de 360 ​​grados de 8K (y 4K y 6K), con la opción de generar también versiones monoscópicas, otro ejemplo más de por qué los fabricantes de GPUcomo AMD y Nvidia está tan entusiasmada con la realidad virtual.

Que lo hace especial

Hay bastantes otros equipos de alta gama para capturar video estéreo de 360 ​​grados, como Beyond de Samsung, el equipo patentado de JauntVR y OZO de Nokia. El proyecto Jump de Google utiliza GoPro Odyssey, una plataforma personalizada creada a partir de cámaras GoPro disponibles en el mercado. Todos estos son costosos y, hasta ahora, todos son propietarios. Si bien el diseño actual de Facebook también es costoso, con un costo de componentes estimado en alrededor de $ 30,000, será completamente de código abierto, lo que debería fomentar la innovación tanto en funciones como en reducción de costos. Por ejemplo, uno de los factores de costo del Surround 360 es su capacidad de salida de 8K. Eso impulsa el uso de sensores de 4MP y la costosa matriz RAID de SSD para descargar los datos sin procesar. Una versión de solo 4K probablemente podría ser mucho menos costosa, pero aún así permitir experiencias de inmersión adecuadas para muchas condiciones de visualización.

Para una explicación ingeniosa del sistema, Facebook ha proporcionado este video de introducción.

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