TDT4850 Ekperter i Team

Middelalderens Nidaros i virtuell virkelighet

Steinvikholmen slott

Prosjektrapport

Gruppe 5

Hakon JacobsenVegar Kasli

Camilla Marylene MinaniChristian NielsenAudun Tovslid

4. mai 2011

2

Innhold

1 Innledning 6

2 Oppgavebeskrivelse 6

2.1 Problemstilling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2.2 Begrunnelse for valg av oppgave . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2.3 Malsetning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

3 Gruppens tverrfagelige kompetanse 7

4 Arbeidsmetode 8

4.1 3D-modellering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

4.1.1 Modellering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

4.1.2 Modellering av landskapet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

4.1.3 Teksturering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

4.1.4 Teksturering av landskap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

4.2 Filmproduksjon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

4.2.1 Kameraoppsett . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

4.2.2 Rendering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

4.2.3 Manus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

4.2.4 Lyd . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

4.2.5 Redigering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

5 Diskusjon 20

5.1 Borgens utforming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

5.2 Presentasjon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

5.3 Videre arbeid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

6 Konklusjon 22

A Manus 23

3

B Innlevert midlertidig problemstilling 25

4

Figurer

1 Fra grunnplan til modell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2 Tidlig modell sett fra perspektiv . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

3 Modell av tarn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

4 Pro Boolean eksempler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

5 Foto av skyteglugge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

6 Modell av skyteglugge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

7 Ferdig modellert borg uten teksturer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

8 Modellering av landskap ved hjelp av høydekart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

9 UVW Mapping modifier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

10 Teksturer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

11 Ferdig modellert borg med teksturer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

12 Overgangsutjevning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

13 Overgang mellom gress og stein . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

14 Endelig kamerabane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

15 Filmredigering i Windows Live Movie Maker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

16 Alternative varianter av hovedtarnet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

5

1 Innledning

Dette prosjektet er utført i emnet Eksperter i Team, heretter referert til som EiT. Emnet erobligatorisk for alle master- og profesjonsstudier ved NTNU – Norges teknisk-naturvitenskapligeuniversitet. Gjennom dette emnet skal studentene benytte sine erfaringer og fagkompetanse til autvikle sin samspillskompetanse ved a arbeide i team om et felles mal. Tverrfagligheten kommergodt til syne i gruppen, der gruppemedlemmene studerer henholdsvis psykologi, datateknikk,kommunikasjonsteknologi, fysisk planlegging og energi og miljø.

Gruppen er en del av landsbyen ”Middelalderens Nidaros i virtuell virkelighet”. Det overordnedemalet i denne landsbyen er a fremstille og konservere den voksende kunnskapen om Trondheimslange historie ved hjelp av spillteknologi. Mer spesifikt skal prosjektet resultere i en film laget vedhjelp av 3D-modelleringsverktøy som viser hvordan enkelte steder eller bygninger i Trondheimkan ha sett ut under middelalderen. Denne prosjektoppgaven har tatt for seg Steinvikholmenslott.

Rapporten presenterer først problemstilling, malsetning og en begrunnelse for valg av tema. Safølger en kort beskrivelse av den tverrfagelige kompetansen i gruppen. Deretter belyses de ulikeverktøyene og teknologiene benyttet til a realisere 3D-modellen og filmen. Til slutt diskuteresstørre valg og avveininger som ble gjort, og i hvilken grad malene i problemstillingen ble oppnadd.

2 Oppgavebeskrivelse

Steinvikholmen Slott var et militært festningsverk som ligger pa en liten øy ved Steinvik i Stjørdalkommune. Den ble oppført av daværende erkebiskop Olav Engelbrekstsson. Med tiden har borgenbade blitt benyttet som steinbrudd [1] og utsatt for naturlig forfall, sa kun ruinene gjenstar i dag.Siden borgen var et stort og komplekst byggverk har det vært nødvendig a avgrense oppgaven tilkun a fokusere pa borgens eksteriør.

2.1 Problemstilling

Prosjektet skal produsere en 3D-modell av hvordan Steinvikholmen slott sannsynligvis sa ut dadet stod ferdig oppført rundt ar 1530. I tillegg til a modellere det konkrete bygget har det værtet fokus pa a belyse borgen i en historisk kontekst:

• Hva var formalet med med borgen,

• hvorfor var dens utforming slik den var,

• i hvilken grad oppfylte den sin tiltenkte funksjon.

6

2.2 Begrunnelse for valg av oppgave

Valget av problemstilling ble tatt pa bakgrunn av en rekke forslag og ønsker fremmet av represen-tanter fra henholdsvis Nidaros Domkirkes Restaureringsarbeider (NDR) og NTNU Vitenskaps-museet. Disse institusjonene hadde mange temaer som de ønsket a belyse nærmere og var alleinteressante muligheter for en oppgave. Spesielt mente Øystein Ekroll fra NDR at Steinvikholmenslott kunne være et spennende tema, siden det ikke var blitt utført noe arbeid pa dette emneti EiT tidligere. At Ekroll i tillegg stilte seg til disposisjon for en guidet ekskursjon til festingenbidrog ogsa til gruppens valg av dette temaet.

2.3 Malsetning

Malet med oppgaven har vært a levere et produkt som kan gjøre det lettere a danne seg et bildeav hvordan festingen kan ha sett ut i sin storhetstid. Modellen skal ogsa kunne bli en del av enmulig fremtidig permanent utstilling. Hapet er ogsa at 3D-modellen kan være et utgangspunktfor fremtidige EiT-grupper.

3 Gruppens tverrfagelige kompetanse

Gruppen hadde en høy grad av tverrfaglighet, sammensatt av studenter fra henholdsvis psykologi,datateknikk, kommunikasjonsteknologi, fysisk planlegging og energi og miljø.

Kun et av gruppemedlemene hadde noen bakgrunn innenfor datagrafikk, gjennom fag som bilde-teknikk og visualisering. Det var derimot ingen som hadde noe erfaring med verktøyene somvar tilgjengelig i prosjektet. Gruppen var sammensatt av flere personer med en generell tek-nisk bakgrunn og dette gjorde det lettere a kommunisere ideer innad i gruppen, samt benyttemodelleingsverktøyene til a realisere malene i problemstillingen.

Det var ogsa kunnskaper innen historie og arkeologi i gruppen. I arbeidet med det historiske kilde-materialet var denne kompetansen en viktig faktor for a opprettholde en kildekritisk tilnærming.

7

4 Arbeidsmetode

4.1 3D-modellering

Valget av 3D-modelleringsverktøy falt pa Autodesk 3ds Max Design 2011. Programmet er levertav Autodesk, som ogsa leverer flere andre modelleringsverktyøy som AutoCAD og AutodeskMaya.

Autodesk 3ds Max er en alt-i-et løsning for 3D-modellering, animasjon og rendering. Siden altkan gjøres i et program, slipper man a benytte seg flere programmer. Dette er et viktig punktsiden vi bade har begrenset tid og lite kunnskap om bruk av programmet. Leksjonene som følgermed 3ds Max [2] har vært den viktigste kunnskapskilden for oss gjennom prosjektet, og sammenmed andre leksjoner pa nettet og samtaler med kontaktpersoner i faget utgjør det det vi har avtilgjengelig materiale pa verktøyet.

4.1.1 Modellering

Oppsett av 3ds Max er viktig nar man arbeider med flere modeller som til slutt skal brukes i enfelles produksjon. Enheten som brukes bør samsvare for at skaleringen skal være lik, og dette børsettes i Units Setup, før man begynner selve modelleringen.

(a) Grunnplan (b) Seksjoner (c) Modell ovenfra

Figur 1: Fra grunnplan til modell

Siden grunnplanet i figur 1a [3] ble utgangspunktet for modelleringen, samt at referansene til mali NIKUs Temahefte 23 [1] er i meter, ble enheten satt til meter.

For a lage objekter har 3ds Max flere standard geometrisk objekter som kan benyttes, slik somboks, kjegle, sfære, sylinder etc. Ved a ta utgangspunkt i den objekttypen som ligner mest pa detresultatet man ønsker, og sa forme det ved a endre oppsettet av det, kan man modellere meget

8

komplekse objekter.

Grunnplanet i figur 1a kan deles inn i flere seksjoner, som lar seg modellere ved a ta utgangspunkti disse standard objektene. I figur 1b ser man hvilke standard objekter som ble brukt for hverseksjon, henholdsvid bokser og sylindre. Det er verdt a merke at dette er 3D objekter, sa hvertobjekt har en høyde, selv om den ikke er riktig spesifisert pa dette tidspunktet.

Som nevnt ma de standard objektene endres pa for a fa et mer riktig utseende. 3ds Max har fleremater a gjøre dette pa, enten ved hjelp av modifiere eller ved a konvertere objektet til editablemesh, editable poly, med flere. Etter konvertering til editable poly far man tilgang til den indrestrukturen til objektet eller polyederet.

Et polyeder bestar her av flere bestanddeler. Alle hjørner pa polyederet er en vertex, og mellomdisse strekes det opp rette kanter eller edges. Tre eller flere kanter kan omslutte en flate ellerpolygon. I tillegg til disse bestanddelene bestar et editable poly av border, som er at flere tilstøtendekanter ikke utspenner en flate, og element som er et subpolyeder i objektet.

Figur 1c viser et tidlig bilde av modellen av borgen ovenfra. Her er hjørnene pa hvert polyederflyttet i samsvar med figur 1a, for a oppna mest mulig riktig fasong pa borgen. Det er ogsa lagttil flere hjørner og kanter for a kunne lage skra tak. Figur 2 viser modellen med overflater iperspektiv. Her er det enklere a se takformen.

Figur 2: Tidlig modell sett fra perspektiv

Pa dette stadiet er dimensjonene i x- og y-retning, altsa grunnflaten, pa hvert objekt satt, menz-retningen eller høyden er uspesifisert.

Utgangspunktet for selve tarnet er som sagt en sylinder, mens taket har utgangspunkt i en kjegle.Som det gar frem av figur 3 er det lagt til noen detaljer for a gi et mer naturtro inntrykk avtarnet. Skyteglugger og en flaggstang pa toppen av taket er lagt til.

Skytegluggen ble laget som en selvstendig modell slik at den kunne importeres, siden den skullegjenbrukes mange ganger.

9

Figur 3: Modell av tarn

To polyeder kan kombineres ved a bruke boolske operasjoner pa dem, for a skape et nytt polyedermed en mer kompleks struktur. I 3ds Max finnes det flere verktøy som gir denne funksjonaliteten,blant annet boolean og pro boolean. Pro Boolean er et compound objekt, som betyr at detteobjektet skapes bestaende av andre objekter. Funksjonaliteten vises i figur 4. Her er A og B deto objektene som pro boolean tar utgangspunkt i. C er resultatet av A union B, mens D er Asubtract B.

Figur 4: Pro Boolean eksempler

Framgangsmaten er og først starte med en sylinder, som man ved hjelp av verktøy slik somextrude, bevel, og modifiere som spherify, fa det til a ligne pa innsiden av rommet vist i figur 5.Det andre polyederet som brukes er en standard boks, med en passende størrelse. Ved a brukesubtract-funksjonen i pro boolean, med boksen som første objekt og den formede sylinderen som

10

Figur 5: Foto av skyteglugge

andre objekt, ender man opp med et resultat lik det i figur 6.

Figur 6: Modell av skyteglugge

Denne skytegluggemodellen ble importert inn i modellen for tarnet, og ble plassert i henhold tilgrunnplanet i figur 1a, samt at de stemte med bilder fra ekskursjonen. For at disse skulle væresynlige i sylinderen, matte polygoner i tarnveggen fjernes. De ble lagt til sylinderens editible polysom egne elementer, ved a bruke attach- verktøyet.

Med unntak av skytegluggene i den nederste etasjen, er det stor usikkerhet om hvor mange det

11

var og hvor de var plassert. Resultatet tar utgangspunkt i en antakelse om at den andre etasjenbare ble brukt av erkebiskopen, og at det derfor ikke var utplassert kanoner i dette rommet.

Utifra det bestemte detaljnivaet var begge tarnene sa og si like, bortsett fra i størrelse. Tarnmodellenble derfor brukt for begge tarnene, og siden den er modellert utifra det største tarnet, ogsa kaltBonden, matte den skaleres ned før det ble brukt til det andre. Tarnet ble ogsa modellert medbrystvern istedenfor tak, men denne modellen ble ikke brukt i den endelige produksjonen.

Kanonen som er vist i figur 5 ble ogsa modellert. De samme verktøyene som ble benyttet for aforme hulrommet, ble brukt for a forme kanonløpet.

Andre detaljer som bør trekkes fram er brystvernet over inngangspartiet og gavlet.

Figur 7: Ferdig modellert borg uten teksturer

4.1.2 Modellering av landskapet

For en militær festing er beliggenhet en vital faktor som ogsa var tilfellet for Steinvikholmen,der plasseringen pa en øy var et sentralt poeng. For a kunne presentere festningsverket pa enrealistisk mate, matte ogsa landskapet inkluderes i modellen.

A modellere landskapet viste seg a være mer utfordrende enn først antatt. Menneskelige konstruk-sjoner som bygninger og gjenstander har ofte en mer regulær utforming, med relativt tydeligelinjer og repeterende mønstre. Naturlige formasjoner derimot, er langt mer irregulære og utyde-lige. Dette gjorde det vanskelig a fa til modeller som sa virkelige og naturtro ut. Ønsket var agjenskape topologien til øya, det vil si høydeforskjellene i landsskapet. 3ds Max har en del verktøyberegnet for dette formalet. De enkleste gar under navnet Paint Deformation-kontrollere og erfrihandspensler som kan dras over flater pa modellen for a oppna effekter som; løfting, senking,utjevning, sammenstilling, utvidelse med mer. Disse er meget nyttige ved mindre justeringer iet omrade og generelt for a fa et landskap til a se mer naturlig ut. Ulempen at de er darligetil a skape presise gjengivelser av et større omrade. Til dette har 3ds Max en spesiell modifierkalt Displace som anvendes pa et 3D-objekt. Displace benytter en bitmap til a kalkulere hvormye de forskjellige delene av en flate skal heves eller senkes relativt til hverandre. Ved a supplereet høydekart over et omrade som input bitmapet til Displace kan man relativt enkelt skape en

12

nøyaktig gjengivelse av et landskap. Dette er vist i figur 8b.

(a) Høydekart (b) Landskapsmodell

Figur 8: Modellering av landskap ved hjelp av høydekart

Høydeforskjellene pa øya er for sma til at de vises i tilgjengelige kartprogrammer, sa disse kan ikkebrukes til a generere høydekart. Løsningen ble a lage et eget høydekart manuelt i tegneprogrammetMicrosoft Paint, og kan sees i figur 8a. Opptegningen er basert pa et nøyaktig handtegnet kartfra 1875 laget av Ziegler [6].

4.1.3 Teksturering

For a fa modellene til a se mer naturtro ut, benyttes en teknikk som kalles teksturmapping for agi overflatene i modellen riktig farge og utseende. Det gar ut pa a paføre et bilde (teksturen) paoverflater i et objekt. En av hensiktene med denne metoden er a gjenbruke et lite bilde mangeganger pa samme overflate, slik at overflaten far et naturlig utseende uten at man trenger abruke et bilde som er like stort som overflaten. Mange overflater har den heldige egenskapen atde inneholder mønstre eller er tilsynelatende veldig uniforme, slik at en repetert tekstur vil gi enstor likhet.

Teksturer har et annet koordinatsystem enn det vi bruker for modellering. Vanlig notasjon fordisse tekstur koordinatene, er UVW for 3D-koordinater. For var modellering er det tilstrekkeligmed 2D teksturer, sa W-koordinaten benyttes ikke. For a paføre teksturen til overflaten, blir hverthjørne i overflaten tildelt en UV-koordinat.

I 3ds Max importerer man teksturer og legger dem pa objekter ved hjelp av Slate Material Editor.Denne editoren lar brukeren paføre overflater mer enn bare teksturer, og kan brukes til f.eks bump-mapping, som endrer flatenormalene, slik at nar lys beregnes vil overflaten virke ujevn. Avhengigav detaljnivaet og belysningen som benyttes i rendering, sa kan dette være et fint verktøy for agi et inntrykk av at overflater er av et bestemt materiale. De standard polyeder som lages harautomatisk en riktig UV-mapping, slik at teksturer som paføres har et forvented utseende, menetter at operasjoner slik som insert vertex, insert edge blir benyttet, kan denne UV-informasjonødelegges. 3ds Max har derfor flere modifiere som styrer UV-koordinatene slik at objektet far etforventet utseende.

13

Pa de forskjellige borgseksjonene ble det benyttet en modifier kalt UVW Mapping. Den kontrol-lerer hvordan UV koordinatene skal være, uavhengig av objektet. Seksjonene i borgen er stortsett rektangulære, sa box mapping parameteret ble brukt, som vist i figur 9

Figur 9: UVW Mapping modifier

(a) Borgmur (b) Tak (c) Skyteglugge (d) Dør

Figur 10: Teksturer

Teksturene som er brukt i modelleringen er hentet fra cgtextures.com [5]. De er valgt pa grunnav sin likhet med det som ble observert under ekskursjonen til Steinvikholmen. Enkelte teksturer,slik som for tak og dør, finnes det ingen kilder for. Der ble det valgt noen som virket plausible,samt at de ga det riktige visuelle inntrykket som vi ønsket a ha i produksjonen.

Nar teksturene i figur 10 paføres modellen i figur 7 ved hjelp av UVW Mapping-modifikatorenfar man resultatet som ses i figur 11.

14

Figur 11: Ferdig modellert borg med teksturer

4.1.4 Teksturering av landskap

Som nevnt tidligere er det utfordrende a fa naturlandskaper til a se virkelighetstro ut. Spesieltgjelder dette for teksturering. Siden landskapet ikke var hovedformalet med modellen ble det valgta forenkle arbeidet ved a benytte et lite antall teksturer. Dette var en avveining mellom hvornaturtro og presis modellen skulle bli, og hvor lang tid arbeidet ville ta. Tilslutt ble det benytteten gresstekstur, en fjelltekstur, en tekstur for leirebunnen og en for vannet. Disse teksturene vartilstrekkelige til a skape et grovt inntrykk av hvordan landskapet ser ut.

Et stort problem var derimot a fa overgangen mellom de forskjellige teksturene til a se naturligeut, spesielt mellom gress- og fjellteksturen. Siden polygonene er rektangulære ble grensene pregetav et sagtannutseende som illustrert i figur 12a.

(a) Teksturproblem (b) Verktøy (c) Resultat

Figur 12: Overgangsutjevning

Løsningen pa dette var a benytte seg av en Paint-Deformation-kontroller (se seksjon 4.1.2 side12), kalt Pinch/Spread. Det denne frihandspenselen gjør er a dra punkter i et lite omrade nærmerehverandre (eventuelt spre dem fra hverande) og gjør det dermed mulig a justere en punktkonstel-lasjon til et ønsket utseende. Effekten av denne penselen er vist i figur 12b og 12c.

Fremdeles var det et problem at overgangen mellom de forskjellige teksturene var alt for bra. I

15

overgangspolygonene skifter det fra utelukkende gresstekstur pa den ene siden til utelukkendefjelltekstur pa den andre. Dette gir et veldig tydelig skille som vist i figur 13a, og skaper etunaturlig inntrykk.

(a) Før (b) Blandingskart (c) Etter

Figur 13: Overgang mellom gress og stein

For disse overgangspolygonene benyttet vi i stedet en type teksturmateriale som kalles Compo-sites, det vil si sammensatte materialer. Med et slikt materiale legger man de teksturene manønsker a blande sammen lagvis ovenpa hverandre. I utgangspunktet vil kun det øverste lagetvære synlig, siden det er null transparens gjennom teksturen. Ved bruk av de enkleste kontrollenekan transparensen til et hvert lag justeres fra 0 til 100% for a slippe de underliggende tekstureneigjennom. Problemet med denne metoden er at det gjøres uniformt over hele teksturen og gir ikkeden ønskede effekten. For mer presis kontroll over hvordan teksturene blandes kan man legge tilen mask-bitmap til et et lag for a justerer alfa-kanalen (transparensen) for denne teksturen. Slikebitmaps kan genereres gjennom egne verktøy eller tegnes manuelt. Den siste metoden benyttetog det ble laget en enkel bitmap som skapte en gradvis overgang fra helt svart til helt hvitt, somvises i figur 13b. Ved a anvende denne pa det øverste laget (gresset) ville fjellteksturen slippe merog mer igjennom (ovenfra og ned). Resultatet er vist i figur 13c.

4.2 Filmproduksjon

For at scenen med modellen skal bli om til en film, ma en spesifiser et eller flere kamera oghvordan disse skal oppføre seg over en bestemt tidsperiode. Kameraene presenterer scenen fra sinsynsvinkel, og det er dens bevegelser og fokuspunkt som vil bli det man ser i hvert enkelt bildei filmen. Nar bildene tilslutt settes sammen ender man opp med en film, som viser et bestemtantall bilder per sekund.

4.2.1 Kameraoppsett

Kameraobjekter er spesielle objekter man finner under Create - Cameras menyen. 3ds Max harto typer kamera som kan benyttes: Free Camera og Target Camera. For denne produksjon bledet valgt a benytte sistnevnte.

Target camera bestar av to objekter som kan spesifiseres, selve kameraet og dets fokuspunkt eller

16

target. Kameraets bevegelse bestemmes av posisjonen til kameraobjektet ved hver tidsenhet. Fo-kusobjektet kan bevege seg uavhengig av kameraobjektet, og vil til enhver tid være den retningenman ser.

For at kamerabanen skal være jevn og uten noen forstyrrende bevegelser festes kameraet til enkurve eller spline, som spesifiseres i scenen. En kubisk spline har den egenskap at den ikke harnoen bra overganger langs banen, og er derfor anbefalt a bruke for kamerabaner [4].

Selve kamerabanen ble bestemt med hensyn pa flere aspekter. Den matte gi seeren nok tid til abeskue hele borgen pa den tiden vi hadde fastsatt. Hastigheten matte samtidig ikke bli for høyslik at detaljer ble borte. I figur 14 ser man den endelige kamerabanen.

Figur 14: Endelig kamerabane

4.2.2 Rendering

Prosessen som lager hvert enkelt bilde utifra scenen man har spesifisert, kalles rendering. Detteer en prosess som tar lang tid selv for enkle scener, og for store, komplekse scener kan det ta flereuker, selv med kraftige datamaskiner.

En stor del av det som krever mye beregningskraft er lyssetting. Da vi var ferdig med 3D-modelleringen og kameraoppsettet var det ikke nok tid igjen til a rendre scenen med en bedrelyssetting, hvis rendringen skulle bli ferdig i tide til presentasjonen.

Hvert av bildene som blir beregnet kan settes sammen til en film, ved at dette blir spesifiserti Render Setup. Andre parametre for filmen ma ogsa spesifiseres her. Formatet til filmen etterrenderingen var 640x480 AVI. Denne filmfilen var helt ukomprimert og selv om den bare varte ica 3 minutter, sa var den pa hele 2 GB. Løsningen ble her a bruke et ekstern program, Handbrake

17

[7], til a konvertere til MP4-formatet. Da ble den endelige filen kun pa 43 MB.

4.2.3 Manus

Det var enighet i gruppen om at en fortellerstemme var a foretrekke, noen steder ogsa supplert medtekst. Dermed ble det viktig a fa pa plass et godt manus, bade for a sikre at vesentlig informasjonikke ble glemt, men ogsa for a sørge for at det var en rød trad gjennom hele presentasjonen. Etannet viktig aspekt med manuset var at det lot oss komme med noen historiske opplysninger førselve modellen vises, som satte presentasjonen inn i en historisk kontekst. A kombinere bade tekstog fortellerstemme er ogsa noe som bidrar til a tilrettelegge presentasjonen for hørselshemmedeog svaksynte. Grunnen til at det ikke er lagt pa tekst under selve modelleringsfilmen, er at dennekunne komme til a virke forstyrrende. Hovedpoenget med filmen var at folk skulle legge merke tildetaljer i modelleringen, og ikke teksten.

Manuset er a finne i sin helhet i vedlegg A.

4.2.4 Lyd

I og med at ingen pa gruppen hadde tilgang pa en portabel lydopptaker ble vi raskt enige omat lyden kunne spilles inn med et vanlig headset med mikrofon. Selve innspillingen ble gjort medprogrammet Free Sound Recorder. Et ganske enkelt program som lar deg lagre lydfilene direktetil MP3, WMA eller WAV format.

Det var ønskelig a ha en fortellerstemme med en dialekt med lokal tilhørighet og da falt valget paChristian Nielsen, den eneste trønderen i gruppen. Lydinnspillingene ble foretatt ved to separateanledninger, i forskjellige miljø. Den siste delen, som skulle spilles av under selve 3ds Max-filmen,ble innspilt pa universitet etter at selve renderingen var ferdig. I fravær av et egnet rom a spilleinn lyd i, matte dette gjøres i en stille del av IT-bygget. Her ble kvaliteten noe darligere oglydnivaet pa innspillingen ble litt lavere.

4.2.5 Redigering

Den endelige redigeringen og sammensetningen av filmen ble gjort i Windows Live Movie Maker.Dette er et meget enkelt redigeringsprogram som tilbyr et lite, men lett anvendelig sett av funk-sjoner for behandling av lyd og video. I tillegg til videoen generert fra 3ds Max la vi til noen ekstrascener: En introduksjon, tekstlig fakta om borgen, bilder og en avsluttende rulletekst. I tilleggble fortellerstemmen lagt over de riktige stedene i videoen. Figur 15 viser et bilde fra prosessen.

Som nevnt tidligere ble lydfilene spilt inn ved to anledninger, dette resulterte i lydnivaer som ikkevar fullstendig identiske med hverandre. I Windows Live Movie Maker matte det derfor gjøres ennivajustering av alle lydfilene for a oppna et konsistent lydspor. I redigeringsfasen ble det ogsaeksperimentert med bakgrunnsmusikk som skulle spilles gjennom hele filmens lengde. Dette bleetterhvert droppet da det tok bort fokuset fra fortellerstemmen og presentasjonen av faktastoffet.Tilslutt var det kun i rulleteksten at musikken ble benyttet.

Musikksporet var et klassisk stykke kalt Riu, Riu, Chiu, skrevet av Mateo Flecha pa 1500-tallet

18

Figur 15: Filmredigering i Windows Live Movie Maker

og fremført og arrangert for gitar av Jon Sayles. Filen er hentet fra nettsidenhttp://www.jsayles.com/familypages/earlymusic.htm og gjort tilgjengelig av landsbylederTorbjørn Hallgren.

19

5 Diskusjon

Underveis i prosessen ble det gjort flere viktige valg og avgrensninger for oppgaven. Vi vil i dennedelen kommentere og begrunne noen av de valgene vi tok.

5.1 Borgens utforming

Innledningsvis ble det utformet en relativt apen problemstilling (se vedlegg B). Denne skissertekun vare overordnede mal for oppgaven og gikk i liten eller ingen grad inn pa spesifikke detaljer.Dette ble gjort bevisst fordi ingen pa gruppa hadde noen tidligere praktisk erfaring med 3D-modellering, noe som gjorde det vanskelig a fastsette et realistisk ambisjonsniva. Vi ønsket ikke akomme i en situasjon hvor vi ble last til en spesifikk implementasjonsdetalj som kunne vise seg abli langt mer tidkrevende enn først antatt. Snarere ville vi presisere og utvikle problemstillingenetterhvert som var kjennskap til verktøyene økte.

Den eneste reelle avgrensingen vi gjorde var a utelukke hvordan menneskenes liv var pa borgenog hvordan borgen fungerte i daglig virke. A inkludere animerte mennesker i modellen visste vivar et langt mer komplisert arbeid enn kun a modellere en statisk borg, samt at en slik vinklingville kreve et helt annet niva av kildegranskning og historiekunnskaper enn hva vi besatt. I tilleggtil denne rent tekniske begrunnelsen, fikk vi ogsa forstaelsen av at Øystein Ekroll, som har værtvar viktigste samarbeidspartner og kilde, primært ønsket a fa et bilde av hvordan borgen kan hasett ut under sin storhetstid.

Med utgangspunkt i problemstillingen vurderte vi forskjellige tilnærminger til modellen. En mu-lighet innebar og kun fokusere pa hovedtarnet i borgen, som var det opprinnelige forslaget tilØystein Ekroll. Vi valgte a se bort fra denne muligheten av to grunner. For det første følte viat et enslig tarn ville virke ufullstendig uten a ha en borg og se det i kontekst med. Vi ønsket askape et inntrykk av hvordan hele borgen kan ha sett ut pa 1500-tallet og mente det kunne blivanskelig a danne seg det bildet pa bakgrunn av kun ett tarn. For det andre ville en mer spissetfokusering pa kun en liten del av borgen medføre at detaljgraden nødvendigvis matte økes padette utsnittet. For borgen som helhet fantes det relativt god dokumentasjon pa hvordan denmest sannsynlig ma ha sett ut, men for spesifikke detaljer er grunnlaget mindre. Vart ønske vara skape en modell som var sa tro mot den ekte borgen som mulig, men en detaljfokusering villemedføre at vare gjetninger ble langt mer dominerende.

De to mest markante og synlige valgene vi har tatt nar det gjelder borgens utforming har værttoppen av tarnene og overbygningen over hovedporten. Nar det gjelder tarnene har vi valgt engjengivelse som tilsvarer majoriteten av de historiske kildene vi har benyttet; en variant medskranende tretak, som vist figur 16a. Dette er ogsa i samsvar med hvordan slottet i Riga har settut, som trolig var den viktigste inspirasjonskilden for Steinvikholmen slott [1]. Samtidig laget viogsa en alternativ variant, vist i figur 16b, som kan ha vært en mulig utforming av tarnene medbruk av brystvern, kanskje har det ogsa eksistert et lite skytterloft med skyteglugger (ikke vist ifigur). Da vi bestemte oss for a presentere Steinvikholmen som helhet isteden for a kun fokuserepa hovedtarnet var det naturlig a se bort fra denne alternative varianten.

Angaende overbygningen over hovedporten, se figur 11, er denne kun en antagelse fra var side.Vi har ikke kunnet oppdrive tegninger eller beskrivelser som forklarer hvordan denne delen kan

20

(a) Hovedtarn med tretak (b) Hovedtarn med brystvern

Figur 16: Alternative varianter av hovedtarnet

tenkes a ha sett ut. Var modell baserer seg pa antagelsen om at porten, som har vært mellom 3til 4 meter høy, har blitt dratt opp via et vinsjesystem som enten har vært utenpa eller inne ioverbygningen. Da ma høyden ha vært minst sa høy som angitt i var modell for a kunne dra oppporten.

5.2 Presentasjon

I begynnelsen av prosjektet var det planlagt a vektlegge det historiske aspektet i en langt størregrad, men vi valgte a nedprioritere dette til fordel for en presentasjon mer fokusert pa modellen.Først og fremst var det en avgrensing av oppgaven basert pa oppgavens hovedformal, nemlig apresentere byggverket Steinvikholmen slott. Som en følge av dette valget var det naturlig a holdevideoen mest mulig knyttet opp til modellen vi hadde laget. Bakgrunnsinformasjon ble kun tattmed i den grad det var nødvendig for a illustrere et poeng om borgen.

5.3 Videre arbeid

Til sist vil vi papeke at modellen pa ingen mate er en fullstendig modell. I et videre arbeid er deten rekke deler av modellen som kan forbedres for a skape en enda bedre fremstilling av Steinvik-holmen. Vi nevner her noen fa omrader vi mener kunne være interessante problemstillinger a senærmere pa:

• Interiør. Foreløpig er modellen var kun et tomt skall uten indre oppdeling i rom og vegger.I en fremtidig modell kunne man kanskje ga inne i borgen og se hvordan festingen ser utfra innsiden.

• Animering. Modellen var er helt statisk og fremstar dermed som relativt livløs. Ved a leggetil animasjoner kan man skape en langt mer involverende og underholdende presentasjon.Her er det potensiale til a skape store scener som involverer mennesker og deres liv paborgen, men ogsa en helt enkel animasjon, som et vaiende flagg eller en avfyrende kanon,kan løfte modellen til et annet niva.

21

• Teksturering. Som nevnt tidligere er teksturering en av de mest utfordrende sidene ved 3D-modellering. Modellen var har benyttet meget enkle teksturer og fa avanserte funksjoner.Spesielt kan landskapet og naturen rundt borgen gjøres langt mer naturtro og realistisk.

6 Konklusjon

Vi føler at vi har klart a svare pa spørsmalene i problemstillingen pa en tilfredsstillende mate.Videoen gir et tydelig bilde pa hvordan Steinvikholmen slott kan ha sett ut under middelalderen.I tillegg skulle den historiske informasjonen, presentert bade gjennom lyd, tekst og bilde, værelett forstaelig for de fleste malgrupper. Samtidig vil det være enkelt a legge til eller fjerne innholdfra filmen hvis det skulle være ønskelig. For eksempel kunne man i en mulig utstilling ønske aendre lydsporet eller legge til musikk for a bedre tilpasse filmen til det miljøet den vises i.

Referanser

[1] Sæbjørg W. Nordeide, Steinvikholm slott - pa overgang fra middelalder til nyere tid, NIKUTemahefte 23, 2000.

[2] Autodesk 3ds Max Tutorials, http://download.autodesk.com/us/3dsmax/2011/help/

index.html, sist besøkt 5. April 2011.

[3] Fredrik B. Wallem, Steinvikholm http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/

66/Steinvikholm\_grunnplan.jpg, 1917.

[4] Fredrik Andersson, Bezier and B-spline Technology, Master’s thesis, Department of Compu-ting Science, UMEA University (Sverige), 2003.

[5] CGTextures, Textures for 3D, graphic design and Photoshop, http://www.cgtextures.com/,sist besøkt 10. April 2011.

[6] Ziegler, Kart over Steinvikholm med omgivelser, http://upload.wikimedia.org/

wikipedia/commons/2/27/Steinvikholm\_kart.png, 1875.

[7] Handbrake 0.9.5, http://handbrake.fr, sist besøkt 3. Mai 2011.

22

A Manus

SLIDE 1 I 1517 spikret Martin Luther sine 95 berømte teser opp pa kirkedøren i Wittenberg, ogstartet reformasjonen. Dette skulle bli en politisk og religiøs maktkamp som i løpet av 1530-arenehadde spredd seg helt til Skandinavia, hvor Norge pa denne tiden var underlagt Danmark. DaDanmark innførte reformasjonen ved kongelig pabud i 1536, ble Norges politiske selvstendighetsterkt redusert.

SLIDE 2 Pa denne tiden var Olav Engelbrektsson erkebiskop i Nidaros. Reformasjonen medførteat erkebiskopens sterke stilling ble utfordret av den danske kongen. Olav, som hadde en dyp na-sjonalfølelse og en mistro til danskene som undertrykte landet, havnet dermed i opposisjon tilkongen. Det ma nok ha vært denne striden som fikk Olav til a bygge Steinvikholm slott utenforSkatval i Stjørdal. Erkebispegarden, som var hans hovedsete i Nidaros, ansa han ikke til a værenoe egnet forsvarsverk.

SLIDE 3 Steinvikholmen var det eneste befestede slottet pa strekningen mellom Vardø ogBergen da det ble bygd. Slottet er ogsa det største byggverkene under reformasjonstiden, og varden sterkeste festningen i landet, trolig ogsa i Nord-Europa.

SLIDE 4 Teorier rundt byggingen av slottet baserer seg pa at erkebiskop Olav Engelbrektssoneller andre i hans krets, pa en av sine reiser, kan ha sett borgen i Riga og brukt denne somutgangspunkt under oppføringen av Steinvikholmen. I dag er det kun grunnplanet av slottet somer bevart i sin opprinnelige form.

FILM Slottets lokalisering til en holme gav klare fortrinn i forhold til den vapenteknologi somradde. Det skyts en kunne bruke fra bat var langt svakere enn det en kunne ha permanent i slottet.Eventuelle fiender matte derfor landsette tropper for a kunne bruke effektive skyts, og dermedkom de innen skuddavstand fra slottet og i særlig grad de to tarnene. De to runde kanontarnenei slottet kunne skyte i alle himmelretninger og var nok en tøff utfordring for alle som prøvde ainnta borgen.

Hvis vi maler slottets forsvarsevne i hvilken grad borgherren er beskyttet, er det i Steinvikholmslott lagt en ekstrem vekt pa slottets forsvarsevne. Sammenlignet med øvrige borger i inn- ogutland var Steinvikholm slott svært moderne for sin tid med en tilpasning til artilleri som senereborger i Skandinavia kopierte. Forsvaret har utelukkende vært basert pa kruttvapen. Det størsteav tarnene, som vi ser her, hadde skyteglugger som kunne beskyte hovedporten og selve veienopp til slottet. Tarnet hadde en diameter pa 20 meter og ca 5 meter tykke vegger. Det littmindre tarnet i nordøst, med en diameter pa 17 meter, hadde en hemmelig utgang ned motbatene i havnen, godt skjult av bergknauser, som erkebiskopen kunne bruke som fluktrute underbeleiring. Enhver adkomst til slottet matte skje gjennom den godt bevoktede hovedporten. Ogom man skulle klare a bryte seg i gjennom, sto det en kanon inne i slottet siktet direkte motporten.

Utvendige murer pa slottet var ca 4 meter tykke, og de fire tilnærmet like lange fløyene omslutterborggarden fullstendig, slik at anlegget fremstar som helt lukket. Det er fa skriftlige kilder om

23

utformingen av slottet, sa vi kan bare anta at det har vært minst to etasjer i hele slottet, ogmuligens en vaktetasje pa toppen. Høyden pa tarnene er ogsa usikker, men det er ikke urealistiska tenke minst 3 til 4 etasjer.

Med tanke pa antall faste beboere, nevner kilder at det trolig var nærmere 50, men slottet kunnehuse sa mange som opp til 500 under beredskap. Ifølge opplysninger vi har, ble borgen aldrierobret ved ren kamp. Kun forhandlinger og mangel pa drikkevann er oppgitt som arsak. Det ertydelig at det har forekommet trefninger ved slottet, men det later ikke til at en ved konkretekamphandlinger har lyktes i a trenge inn i borgen.

24

B Innlevert midlertidig problemstilling

Problemstilling EiT 2011Gruppe 5Tema: Steinvikholmen

Vi ønsker a fokusere pa hvordan borgen pa Steinvikholmen kan ha sett ut i sin fullførte form oghva dens tiltenkte intensjon var. Med utgangspunkt i dette overordnede malet vil vi legge særligvekt pa:

• borgens funksjon i historisk tid,

• hvilken innvirkning dette har pa borgens utforming og konstruksjon,

• hovedtarnet og dens antatte størrelse og utseende,

• borgens historiske signifikans og plassering.

Vi vil i utganskpunktet ikke fokusere pa borgen i daglig virke eller hvordan menneskenes liv varpa borgen.

25