3D-animation: DTU

Så vild er dansk 3D-teknologi: Simulerer mælk og yoghurt

Tredimensionelle modeller af vores mad, drikkevarer og andre dynamiske industriprodukter er det nye sort. Det kræver computerkraft på topniveau og matematiske modeller i verdensklasse. Mød et hold danske forskere, der vil digitalisere din mælk.

Du kender helt sikkert digitale modeller af biler og fly. Det er en kæmpe industri, der giver designerne langt større spillerum og sparer fabrikanterne læssevis af kroner, fordi de kan bygge bilen virtuelt fremfor fysisk.

Men kender du til digitale modeller af yoghurt eller pels?

Nå, ikke - det var også nyt for mig.

Men efter et besøg på anden sal i bygning 321 i Lyngby nord for København, hvor et hjørne af DTU Compute holder til, gav det faktisk rigtig god mening at bygge tredimensionelle virtuelle udgaver af mælkeprodukter.

Her bor computervidenskabsmændene, som fodrer fremtidens 3D-designere med ny teknologi, der kan automatisere komplicerede processer som eksempelvis lysspredning og overfladedynamik.

"En hård overflade på en bil eller et fly reflekterer lys på en rimelig forudsigelig måde. Sådan er det langt fra med dynamiske overflader som pels, fødevareprodukter eller halvgennemsigtige objekter. De kræver langt mere analyse og matematik at gengive," fortæller lektor Jeppe Revall Frisvad, der arbejder med 3D-projektet.

"Hvis et objekt er halvgennemsigtigt, vil lyset eksempelvis også spredes under overfladen i modsætning til reflektionen fra en kølerhjelm på en bil," siger han.

De overordnede resultater er dog de samme for 3D-nørderne på DTU som hos BMW. Det handler om at give designere større frihedsgrad og skabe bedre og billigere produkter for producenterne.

Men selv om det måske lyder lidt mærkværdigt, er det faktisk langt mere udfordrende at digitalisere et ganske almindeligt glas mælk end et kæmpe passagerfly.

Jeppe Revall Frisvads arbejde er at beregne, hvordan ting ser ud i en matematisk beskrivelse.

"Hvis man vil bygge noget digitalt, skal det fysiske produkt modelleres ud fra matematik. Den matematik regner jeg på," fortæller han.

Sådan virker mælk
Når et objekt skal digitaliseres, anvender DTU en industrirobot, der kan fotografere objektet fra alle vinkler og under mange forskellige lysforhold.

"Herefter opbygges en matematisk model af objektet ved brug af matematik, geometri og fysiske love. På den måde finder vi de optiske parametre for det pågældende materiale."

DTU har et samarbejde med Alexandra Instituttet, der skal gøre den avancerede teknologi tilgængelig for 3D-folket. Det kan eksempelvis være gennem software.

"Når vi har automatiseret proceduren, kan det eksempelvis blive til et plugin i et 3D-program, som kan genskabe en speciel overflade," fortæller Jeppe Revall Frisvad.

Men holdet har langt mere fokus på erhvervslivet i deres forskning. Udviklingen er på vej ud i virksomhederne med fødevaregiganter som Arla i spidsen

"Vi har eksempelvis visualiseret alle enkeltelementerne i mælk som fedt, protein og vitaminer. Ud fra partikelsammensætningen kan vi så genskabe produkterne digitalt eller ændre på det ved at tilsætte flere digitale proteiner."

Forskerne kan således forudsige, hvad der sker, når der ændres i sammensætningen af produktet. Det er en proces, Jeppe Revall Frisvad forventer sig meget af i fremtiden.

Et andet projekt, der arbejdes på, er modellering af den konsistens, som yoghurt har. Den har stor betydning for mejerivirksomheder og deres kunders behov.

Når yoghurt tykner, skyldes det, at proteiner samler sig i netværk i stedet for at være enkelte proteinpartikler. Ved at måle på de optiske parametre i processen kan man fastlægge, hvordan yoghurtens aktuelle konsistens er.

Baseret på den viden kan mejeriet i praksis sende en laserstråle ind i tanken med yoghurt, og ud fra refleksionen på overfladen kan mejeriet hele tiden afgøre, hvordan konsistensen er.

"På den måde kan man stoppe processen, når resultatet er det ønskede, uden at mejeriet skal tage prøver af yoghurten. Det gode ved lys er samtidig, at det ikke ødelægger eller påvirker produktet under produktionen."

Industrien er meget interesseret i disse digitale forudsigelser. Det bærer forskningen fremad.

"Inden for en årrække på måske 20 til 30 år vil 3D-modeller af dynamiske produkter som fødevarer blive almindelige i industrien. Der er mange penge at spare, og det kan give nogle nye og spændende produkter," fortæller DTU-lektoren, der i øvrigt også har arbejdet for Microsoft i en kort periode af sin karriere, før han valgte forskerliv på heltid.

I bilindustrien anvender man i dag digitale prototyper af biler. Den fremstillingsbesparelse øjner mange andre virksomheder at kunne få glæde af, når udviklingen tillader det i deres branche.

Men også almindelige borgere kan få glæde af de teknologier, der arbejdes med på DTU.

I fremtiden kunne man eksempelvis forestille sig, at ovnen hjemme i køkkenet er forsynet med infrarødt lys, der måler vandindholdet i det brød, du bager, og ud fra oplysningerne om vandindholdet kan ovnen fortælle dig, hvornår brødet er bagt færdigt.

Filmbranchen elsker 3D

Film-, spil- og reklamebranchen har også set potentialet i 3D-teknologien, der kan skabe realistiske udgaver af eksempelvis dyr og mennesker i film.

Faktisk behøver man slet ikke at udsætte Guds skabninger fra femte og sjettedagen i Skabelsesberetningen for scenelys overhovedet. Det har eksempelvis juiceproducenten Rynkeby benyttet sig af i en reklamefilm, hvor der indgår en 100 procent computerskabt abe.

Teknologien er oprindelig udviklet af animationsfirmaet The Mill og blev benyttet i filmen Life of Pi.

Den teknologi kan ændre filmbranchen.

"En så realistisk digital chimpanse som i filmen om Pi er ikke tidligere set. Den store grundighed i opbygningen af et anatomisk korrekt skelet og muskelsystem gør det i høj grad muligt at gengive chimpansens naturlige bevægelser", siger Jeppe Revall Frisvad.

"Udviklingen af denne 3D-teknologi gør samtidig, at der nu findes et fantastisk alternativ til at benytte levende dyr i reklamefilm."

En af de store udfordringer er at skabe selv de mindste detaljer som lysrefleksion i hår og hudoverflade. Det arbejder de også på hos DTU.

"Vi har faktisk lånt nogle pelse af Kopenhagen Fur for at gennemfotografere og analysere, hvordan pels opfører sig. Man kan allerede få et ret godt resultat med menneskehår, men dyrs pels indeholder langt flere hår og eksempelvis underpels, hvilket gør 3D-gengivelsen langt mere kompliceret," fortæller Jeppe Revall Frisvad.

Efter en gennemfotografering af pelsene har DTU-holdet bygget kurver over alle mulige egenskaber i pels - eksempelvis hvor mange hår der er pr. kvadratcentimeter.

"Pels har en avanceret geometri og en kompliceret interaktion med lys, derfor skal man faktisk lave beregninger for det enkelt hårstrå," fortæller han.

I reklamevideoen fra Rynkeby kan du se resultatet af den nyeste 3D-teknologi og selv bedømme, om den kan overbevise dig. Læs også:
Dansker vinder 40 millioner timer på monstercomputer - det skal de bruges til

Rapport: Så mange milliarder scorer vi med it

To danske forskere halverer fejlraten i big data-løsninger



Premium
Test: Apples nye iPhone er bygget til fart og stil: Så gode er iPhone 12 og iPhone 12 Pro
Computerworld tester: IPhone 12 og iPhone 12 Pro er bygget til fart og til at se godt ud. Varen leveres stilsikkert, men noget er overset i farten.
Computerworld
Salling Group lukker stor online-satsning efter kun et år
Millionsatsningen Fillop lukker ved årets udgang. I stedet er supermarkeds-giganten Salling Group nu på vej med en række helt nye online-satsninger, der er affødt af coronakrisen.
CIO
Podcast: Hos Viking Life-Saving Equipment er it gået fra at være backend til at være noget, som kunderne spørger aktivt efter
Podcast, The Digital Edge: Viking leverer en stadig større del af deres produkt som en tjeneste. Som en del af tjenesten tager Viking ansvar for sikkerheden ved at levere, dokumentere og vedligeholde det nødvendige sikkerhedsudstyr. Hør hvordan Henrik Balslev senior digital director hos Viking har løftet den opgave.
Job & Karriere
Regner din ferie væk? Brug tiden på at søge en af disse otte stillinger, der er ledige netop nu
Det sjasker ned over hele Danmark. Du kan bruge de våde sommerdage på at søge et af disse otte job, der er ledige lige nu.
White paper
Optimér netværket til håndtering af hybrid- og multicloud infrastruktur
I januar 2020 konstaterede Gartner, at cloudcomputing var blevet ”The New Normal” – og op gennem året gjorde Covid-19 det endda helt essentielt at være i stand til at drifte infrastrukturen helt eller delvist fra skyen. Situationen har tvunget virksomheder til hastigt at omstille eller gentænke deres driftsstrategi, og hybride infrastrukturmodeller er nu mere udbredte end nogensinde før. Men mange har også været nødt til at erkende, at den stigende kompleksitet – i særdeleshed på det netværks- og sikkerhedsbaserede felt – stiller helt nye krav til de organisationer, der anvender dem. Denne hvidbog går i dybden med nogle af de mest udbredte udfordringer, som disse transformationsscenarier stiller din organisation overfor. Den giver et solidt bud på, hvordan en netværkshub baseret på Interxion-teknologi gør det muligt at gentænke og optimere netværksinfrastrukturen. Særligt med henblik på at optimere den til at kunne håndtere en hybrid- eller multicloudbaseret infrastruktur.