NVIDIA Rebooted - il render rivisto e (ora) fisicamente corretto

Il 19 settembre 2014 NVIDIA, nella persona di Mark Daly, senior director del diparimento "content deveopment", ci informa di aver dimostrato che nelle foto dell'Apollo 11 non ci sono problemi legati all'illuminazione, contrariamente a quanto invece sostenuto dai teorici del complotto sull'allunaggio. In particolare la foto scelta per "smontare" la teoria del complotto è la AS11-40-5868 .


Nel video di presentazione dei risultati viene più volte affermato di aver fatto qualcosa di assolutamente innovativo, o almeno è quello che vogliono far credere. L'unica cosa veramente innovativa introdotta da NVIDIA è la tecnologia in grado di generare scene 3D con luce diffusa (global illummination) in tempo reale. Di software che fanno questa cosa altrettanto bene, se non meglio, ma non in "tempo reale" ce ne sono a bizzeffe, e questo svela il vero motivo di questa uscita clamorosa: pubblicizzare le nuove schede video NVIDIA dotate di questa tecnologia (GPU Maxwell). In conclusione, NVIDIA ci dice che l'illuminazione corrisponde perfettamente alla foto simulata solo aggiungendo Armstrong nella scena, e che quindi la tuta spaziale di Armstrong è da considerarsi a tutti gli effetti "una sorgente di luce" che, insieme al suolo, consente di riprodurre fedelmente la foto presa in considerazione. Caso chiuso quindi, o come dicono i mythbuster: "BUSTED!".

Ovviamente la notizia ha fatto il giro della rete:

c|net: Nvidia sinks moon landing hoax using virtual light

wired: NVIDIA PROVES WE WALKED ON THE MOON—NOT THAT IT NEEDED TO

History: Lighting Simulation Offers More Proof of Moon Landing

per citare solo tre dei siti più conosciuti che hanno coperto l'argomento. Cercando però i dati tecnici della simulazione si incominciano ad intravedere le prime crepe. Nel video viene affermato che essa è basata su di una meticolosa ricerca per creare materiali fisicamente accurati: in particolare si parla di coefficiente di riflessione del suolo (albedo) di circa il 12% e di circa l'80/90% per la tuta di teflon indossata dagli astronauti. Ci vuol poco però a constatare che entrambi questi valori sono sbagliati. Meticolosa ricerca "my ass" direbbero gli anglofoni. L'albedo lunare in realtà varia fortemente da zona a zona; nei mari (Apollo 11 è allunato nel Mare Tranquillitatis) si aggira intorno al 7% (anche se nel terreno intorno al punto di allunaggio, per via dell'effetto del propulsore del modulo lunare, arriva fino a circa il 9%) ed inoltre varia rispetto all'angolo di osservazione. La tuta di teflon degli astronauti completamente intonsa, cioè non degradata dalla polvere lunare e dalle radiazioni luminose ionizzanti, ha una riflettanza di circa il 77%, che si riduce però con il degrado del materiale.

Il 07 Aprile 2015 NVIDIA rilascia finalmente il Demo che mostra questa simulazione in azione. Il modello però non è (ovviamente) editabile e non si può quindi sapere quali siano i parametri realmente usati per costruire la scena 3D di Aldrin che scende la scaletta del modulo lunare.

Per fortuna esistono strumenti che consentono di "aprire" l'eseguibile ed estrarne alcuni dati. Estraendo le mappe di colore dal modello si può osservare come in realtà la tuta abbia un coefficiente di riflessione superiore al 97%, ed il suolo si attesti intorno al 57%; entrambi ben lontani non solo dai valori reali, ma lontani anche dai valori che NVIDIA afferma di aver usato nella simulazione.

Sulla base di un lavoro sviluppato in questo forum e disponibile su git-hub ( Apollo Soil Brightness Project ) ho deciso di ricostruire la scena creata da NVIDIA usando rigorosamente solo materiali fisicamente consistenti. Per esempio, il materiale della tuta è simulato tramite misurazioni sperimentali fatte sul teflon, e disponibili nella libreria MERL , mentre il suolo è simulato utilizzando il modello di Bruce Hapke ( professore emerito nell'Università di Pittsburgh ) con i parametri misurati da Johnson (ed altri) sui campioni di regolite relativi all' Apollo 11 ( soil sample 10084 ). Questo è il risultato:



Come si può vedere, senza considerare la colorazione del suolo che parla da se, la differenza minima di luminosità tra tuta e suolo nel modello di NVIDIA è di circa il 12%, mentre nel modello fisicamente consistente è di circa il 50%. Questo risultato conferma anche il risultato ottenuto dai mythbuster



di cui si può dire tutto tranne che confermi la versione ufficiale. Ultimo punto a smontare definitivamente i risultati di NVIDIA è l'effetto di Armstrong sulla scena, che è in realtà praticamente nullo.



L'operazione di NVIDIA si conferma per quel che è, ovvero una mera operazione commerciale travestita da lavoro serio ma che in realtà punta solo sulla spettacolarità per far parlare di se.

Eccellente lavoro, come sempre !
92 minuti di applausi !

@kamiokande

Ho provato a ricostruire l`immagine scaricando l`archivio ASBP-master.zip ma non ci sono riuscito.
Tu che versione di mitsuba hai usato? la mia e` compilata partendo dal sorgente mitsuba-af602c6fd98a.zip
Si blocca perche` non trova il modulo "tabulated" necessario per il materiale della tuta dell`astronauta.

@ doktorenko
La versione da usare è la layered-0.5.1 (la puoi scaricare con git specificando il branch layered-0.5.1). In linea di principio il modello è compatibile anche con pbrt V3 in cui il materiale tabulated corrisponde al materiale fourier; ma occorre tradurre gli xml di mitsuba (ed i corrispettivi tipi di materiale) nel formato testo di pbrt V3, cosa non banalissima ma neanche impossibile (e che mi sono ripromesso di fare prima o poi per allargare la possibilità di utilizzo del modello).

Una precisiazione: sul sito git-hub non trovi il modello 3D di NVIDIA per questioni di copyright; trovi solo il modello con i rendering mostrato nel thread sulla luminosità del suolo, nel caso tu volessi anche il modello NVIDIA scrivimi in privato.

@kamiokande

Scusami ancora se non entro nell'argomento principale, ma, per poter dire qualcosa di sensato, vorrei prima ripetere i tuoi stessi risultati (magari usando i miei modelli).

Anche seguendo le tue indicazioni, non riesco a far funzionare mitsuba; ti dico come ho proceduto:

La compilazione si blocca perchè in fase di linkaggio mancano i riferimenti alla libreria matematica.
Per rimediare ho aggiunto "math.cpp" all'elenco che si trova nel file "src/libcore/CMakeLists.txt"

A questo punto procede tutto regolarmente fino in fondo, però, controllando nella cartella dei plugin, manca proprio il modulo "tabulated.so"!
Per rimediare ho aggiunto "add_bsdf" all'elenco "src/bsdfs/CMakeLists.txt"

Ora dovrebbe essere tutto a posto, ma, lanciando il programma, termina immediatamente con un errore di memoria esaurita (tenta di allocarne 128 Gb!).

Però non voglio rubare troppo spazio alla discussione principale, quindi ti faccio solo due domande:

1) hai compilato mitsuba partendo dal sorgente?
2) quanta memoria hai?

Grazie ancora.

Kein Problem, non c'è bisogno che ti scusi.

Io ho compilato mitsuba su linux usando scons invece che cmake, visto che la parte di codice necessaria al funzionamento del plugin in src/liblayer non ha un relativo cmakelist.txt. Comunque anche usando scons devi aggiungere nel file src/bsdfs/SConscript le righe

layerEnv = env.Clone()
layerEnv.Append(LIBS=)
layerEnv.Append(LIBPATH=)
plugins += layerEnv.SharedLibrary('tabulated', )

che se non ricordo male sono commentate. Il programma si compila semplicemente digitando scons da shell nella folder principale scaricata da git. Riguardo alla RAM ho 8Gb + 2Gb di memoria video dedicata. Il modello che trovi su git-hub non ti dovrebbe chiedere più di 2Gb di memoria per funzionare, il modello di NVIDIA penso richieda almeno 4Gb, ma devo controllare.

Adesso funziona; ho solo dovuto aggiungere:

nell`intestazione:

Per entrare finalmente in argomento: hai simulato anche la resa della pellicola? NVIDIA ha rilasciato informazioni su questo particolare?

Una precisiazione: sul sito git-hub non trovi il modello 3D di NVIDIA per questioni di copyright; trovi solo il modello con i rendering mostrato nel thread sulla luminosità del suolo, nel caso tu volessi anche il modello NVIDIA scrivimi in privato.

Basterebbe solo questo fatto per squalificare la pretesa di scientificita` del lavoro di NVIDIA e declassarlo a mera trovata pubblicitaria.

Adesso funziona; ho solo dovuto aggiungere:
#define ADT_WORKAROUND 1

nell`intestazione:
src/shapes/ply/ply_parser.hpp

Confesso che non mi è chiaro come questo consenta di compilare anche il materiale tabulated, ma l'importante è che funzioni.

Per entrare finalmente in argomento: hai simulato anche la resa della pellicola? NVIDIA ha rilasciato informazioni su questo particolare?

No, ma per un motivo molto semplice: con mitsuba non è banale (forse con pbrt ci sono più parametri che rendono più semplice tale operazione, ma non ci ho perso molto tempo), introducendo una complicazione ulteriore che potrebbe portare a discussioni sul come e sul perché.

Questo aspetto comunque non è stato minimamente preso in considerazione da NVIDIA, e quindi mostrando che Armstrong non ha alcun effetto sulla scena in queste condizioni si dimostra in modo molto più semplice e diretto il fatto che non c'è alcuna scientificità nel lavoro di NVIDIA.

Se tu ti vuoi addentrare in questo argomento sono pronto a darti supporto, ed i dati della pellicola misurati dalla NASA sono disponibili on-line.

Un'ultima precisazione nel progetto attualmente on-line il Sole è simulato come un corpo nero a 5800K infinitamente distante, che dovrebbe avere una potenza spettrale prossima a quella del Sole. Mitsuba mette anche a disposizione un modello del Sole (senza cielo) fisicamente consistente che però ha una potenza spettrale superiore al corpo nero. Nel modello NVIDIA ho usato quest'ultimo e consiglio di usarlo anche nel modello originale, che aggiornerò al più presto.

@doktorenko

Mi sono scordato di dirti che se hai bisogno di un modello di suolo relativo ad altre missioni Apollo, ho i dati anche dei campioni suolo di Apollo 16, che dovrebbero essere molto simili ad Apollo 15 e 17.

Ho aggiornato il modello originale con l'emitter Sun, lo stesso che ho usato per il render del modello di NVIDIA, ed ho aggiunto anche un BSDF ricavato dal campione 61221 del suolo di Apollo 16 (Materials/moonsoil/hapke_johnson_61221.bsdf insieme al corrispettivo file MERL hapke_johnson_61221.binary).

No, ma per un motivo molto semplice: con mitsuba non è banale (forse con pbrt ci sono più parametri che rendono più semplice tale operazione, ma non ci ho perso molto tempo), introducendo una complicazione ulteriore che potrebbe portare a discussioni sul come e sul perché.

Non e` possibile simulare la pellicola in post-produzione, ad esempio con un programma di fotoritocco? (oppure con Matlab o simili)

Mi puoi dire anche come hai fatto ad importare il rilievo del suolo lunare? e` preso dal modello NVIDIA, oppure e` calcolato dai dati altimetrici della sonda? in quest`ultimo caso, puoi condividere la procedura di importazione?

@ doktorenko

Non e` possibile simulare la pellicola in post-produzione, ad esempio con un programma di fotoritocco? (oppure con Matlab o simili)

Ho fatto solo una breve ricerca ma credo che ci sia la possibilità di fare qualcosa in merito.
Si potrebbe usare un procedimento per legare la luminosità dei pixel del rendering al valore dell'esposizione luminosa con cui, utilizzando le curve sensitometriche della pellicola SO-368 (che sono disponibili), ricalcolare le componenti RGB come da pellicola per diversi valori di f-stop. Cercando il valore di f-stop che ci da una luminosità del suolo simile a quella nella foto originale si potrebbe poi fare il confronto. Questi sono i documenti che ho trovato più interessanti:

Measuring Luminance with a Digital Camera
Relating Subject Lighting to Film Exposure

Esistono però alcuni punti non univoci:

• Occorre conoscere una costante di calibrazione della macchina fotografica (esistono dei valori di riferimento ma non ho trovato quello della Hasselblad).
• Il calcolo della luminosità dei pixel non è univoco, esistono diverse formule e sceglierne una introdurrebbe un'arbitrarietà che sarebbe poi frutto di discussione.

Quindi, siccome la procedura non è standard, la polemica è dietro l'angolo.

Mi puoi dire anche come hai fatto ad importa il rilievo del suolo lunare? e` preso dal modello NVIDIA, oppure e` calcolato dai dati altimetrici della sonda? in quest`ultimo caso, puoi condividere la procedura di importazione?

Ho usato il programma ISIS3 .

Ho provato prima a seguire il tutorial beginner’s guide to stereo-derived DEM production and analysis using ISIS, ASP, and ArcMap , partendo dalla coppia M175124932LE.IMG e M175124932RE.IMG (scaricando le immagini dai link EDR) ma non mi è riuscito di creare la coppia stereo con i dati altimetrici (ora non ricordo più il motivo).

Il metodo che invece ha funzionato è stato scaricare il file NAC_DTM_APOLLO11_E010N0230.IMG con già i dati altimetrici all'interno. Usando il comando crop di ISIS ho estratto solo una striscia di suolo contenente il landing site. Poi con lo script python phstl.py ho convertito il file IMG (ridotto con crop) in STL e da qui in PLY con meshlab .

@doktorenko

Hai un messaggio privato.

Come confronto, ho effettuato un rendering del modello NVIDIA, con Armstrong in scena, con un suolo simulato con il classico modello di Oren-Nayar (reflactance = 0.3, roughness = 0.5), con e senza una spotlight per simulare un flash.

@Kamiokande:

come mai un flash e non (anche o solo) un pannello riflettente? Pensi che ci sia maggiore corrispondenza con la foto originale della Nasa?

Guardando la foto



io suppongo che abbiano usato 2 pannelli riflettenti di grosse dimensioni, due perché negli ugelli del RCS si possono osservare 2 riflessioni.



Ed il fatto che il LEM appaia correttamente esposto come il suolo mi fa presumere che si tratti di pannelli appunto molto grandi. Poi ci sono i riflessi negli scarponi che fanno pensare ad un flash.



Stessa cosa nella foto originale del modello NVIDIA



ma guardando il rendering di NVIDIA credo che loro non abbiano messo alcun pannello riflettente, ma solo una spot light per illuminare Aldrin, quindi io mi rifaccio al rendering originale per un confronto diretto.

Non capisco se lo scopo della discussione sia quello di smentire la ricostruzione del rendering di NVIDIA oppure che la ripresa diffusa da NASA sia stata fatta in studio anziché sul suolo lunare.
Non mi pare che tra il render NVIDIA ed il "modello fisicamente consistente" ci sia una differenza enorme, anche perché si affermava che l'astronauta dovesse essere completamente invisibile perché posto "dentro" all'ombra del LEM, quindi non illuminato da alcuna fonte di luce.

@ Pappagallo
Innanzitutto in questa tua frase

Non capisco se lo scopo della discussione sia quello di smentire la ricostruzione del rendering di NVIDIA oppure che la ripresa diffusa da NASA sia stata fatta in studio anziché sul suolo lunare.

c'è qualche cosa che non mi quadra, visto che il rendering di NVIDIA viene addotto come prova della versione ufficiale sugli allunaggi, quindi smontare tale rendering equivale a smontare una prova.

Non mi pare che tra il render NVIDIA ed il "modello fisicamente consistente" ci sia una differenza enorme, anche perché si affermava che l'astronauta dovesse essere completamente invisibile perché posto "dentro" all'ombra del LEM, quindi non illuminato da alcuna fonte di luce.

Hai completamente frainteso il problema legato all'esposizione luminosa nelle fotografie delle escursioni lunari. Nella foto della NASA, così come nel rendering di NVIDIA, sia il suolo che l'astronauta sono correttamente esposti (cioè illuminati), ma ciò non è possibile perché il suolo è direttamente illuminato dal sole, mentre l'astronauta è illuminato solo dalla luce riflessa dal suolo. Esponendo correttamente il suolo, Aldrin deve essere sottoesposto (quindi più scuro del suolo), aprendo invece a sufficienza il diaframma della macchina fotografica l'astronauta può apparire correttamente esposto ma il suolo deve risultare sovraesposto, ovvero completamente bianco senza possibilità di distinguerne i dettagli.

La stessa NVIDIA ha ammesso che, nella foto incriminata, il suolo da solo non è in grado di illuminare Aldrin a sufficienza, nonostante per anni ci è stato detto il contrario. NVIDIA ci dice invece che la tuta di Armstrong agisce come una sorgente di luce secondaria che illumina correttamente Aldrin. Io ho dimostrato, anche se non ce ne era bisogno, che questa affermazione è falsa, ovvero che la tuta di Armstrong non può in nessun modo fungere da sorgente secondaria, poiché troppo piccola e troppo lontana. Ergo, della ricostruzione di NVIDIA rimane solo la prima parte, ovvero che il suolo non può illuminare correttamente Aldrin e quindi la foto della NASA non ha spiegazione fisica a meno di ipotizzare altre sorgenti secondarie, come flash e pannelli riflettenti, che sulla luna non c'erano.

Spero che la cosa adesso sia un po' più chiara.

Ma allora il cosiddetto "modello fisicamente consistente" come è stato creato? Con quali fonti di luce? Sono stati utilizzati flash e/o pannelli riflettenti?

Un'ultima cosa: possiamo dunque affermare, al di là di ogni ragionevole dubbio e considerando tutti i fattori (come la dinamica o latitudine di posa della pellicola utilizzata ed il fatto che la tuta avesse un'albero 10 volte quella del suolo), che la foto incriminata fosse impossibile da realizzare in quelle condizioni e quindi sia stata creata in studio (con tutto quello che comporterebbe)?

Un'ultima cosa: possiamo dunque affermare, al di là di ogni ragionevole dubbio e considerando tutti i fattori (come la dinamica o latitudine di posa della pellicola utilizzata ed il fatto che la tuta avesse un'albero 10 volte quella del suolo), che la foto incriminata fosse impossibile da realizzare in quelle condizioni e quindi sia stata creata in studio (con tutto quello che comporterebbe)?

Una persona ragionevole, sulla base di quanto detto da kamiokande, non può che affermare oltre ogni ragionevole dubbio che tale foto è impossibile da realizzare in condizioni naturali.
Il dove/come/quando è secondario al "non sulla luna".

@Aigor
Francamente mi aspetterei una risposta un po' più... scientifica.

Sicuramente sarà stato già proposto in passato: si potrebbe simulare in modo economico ed efficiente la foto incriminata (AS11-40-5868) realizzando un modellino in scala del LEM e dell'astronauta e poi riprendendo la scena in un ambiente sufficientemente grande e completamente buio, con un'unica fonte di luce che simulerebbe il Sole. Ovviamente il suolo dovrebbe avere un'albedo simile a quella della superficie lunare, tipo l'asfalto.

Pappagallo ha scritto: Ma allora il cosiddetto "modello fisicamente consistente" come è stato creato? Con quali fonti di luce? Sono stati utilizzati flash e/o pannelli riflettenti?

Il mio modello è disponibile gratuitamente su git-hub . L'unica differenza con il modello qui proposto è che, per questioni di copyright, i modelli 3D del LEM e degli astronauti estratti dal modello NVIDIA non sono disponibili, ma i materiali e le condizioni di luce sono assolutamente gli stessi. L'unica fonte di luce è il sole, simulato da mitsuba con il modello di Preetham et.al. "A practical analytic model for daylight". Però gradirei che tu chiedessi anche a NVIDIA come hanno creato il loro modello; visto che è disponibile solo come eseguibile chiuso, non consultabile, ne editabile.

Un'ultima cosa: possiamo dunque affermare, al di là di ogni ragionevole dubbio e considerando tutti i fattori (come la dinamica o latitudine di posa della pellicola utilizzata ed il fatto che la tuta avesse un'albero 10 volte quella del suolo), che la foto incriminata fosse impossibile da realizzare in quelle condizioni e quindi sia stata creata in studio (con tutto quello che comporterebbe)?

Sì, con ragionevole grado di certezza. La dinamica della pellicola non consente di equalizzare l'esposizione di un soggetto poco illuminato, Aldrin, con quella di un soggetto molto illuminato, il suolo. Se così fosse i fotografi non necessiterebbero ne di flash ne di riflettori. La tuta non può che influenzare in maniera marginale la foto; senza considerare la foto AS11-40-5862 in cui sia Armstrong che Aldrin sono in ombra.



Eppure il LEM, Aldrin ed il suolo sono esposti correttamente. Per concludere, ho effettuato un rendering usando il modello di suolo derivato dai parametri fotometrici ricavati dalle misure della sonda LRO, e riferiti al sito di allunaggio di Apollo 11. Questi parametri presentano un comportamento di coherent backscatter maggiore rispetto alle misure effettuate sui campioni di suolo, e quindi producono un minore contrasto tra suolo, illuminato dal sole, ed Aldrin, illuminato dal suolo.



Aprendo maggiormente il diaframma della camera si ottiene questo



come puoi osservare, aumentando l'esposizione della scena di circa 3 f-stop, sia Aldrin che il LEM sono leggermente sovraesposti, mentre il suolo è completamente sovraesposto ed i dettagli vengono "bruciati" dall'eccessiva esposizione. QED.

Stavo per scrivere un post per rispondere alle osservazioni e alle sciocchezze che sono state detto qua e là riguardo al modello 3D che ho creato, ma NVIDIA, pubblicando l'altro ieri un nuovo video, mi ha fatto un bel regalo.



Ora mi limito a confrontare il modello del 2014



con il modello del 2018.



Due commenti:

1. nel rendering del 2014 la maggior parte della luce proviene di lato (direzione di osservazione), perché allora si diceva che Armstrong contribuiva ad illuminare la scena, ma nel rendering del 2018 non è più così;
2. la differenza di luminosità (qualunque indicatore si usi, luma, relative luminance, value o lightness) tra tuta e suolo è molto diversa tra i due rendering (in particolare nel nuovo rendering la tuta appare molto più scura del suolo).

Visto che in passato sono stato accusato di fornire numeri a caso, posto qui di seguito la relative luminance (ovvero la componente Y del tristimulus XYZ) del rendering del 2014



da confrontare con relative luminance del rendering del 2018 (senza riportare alcun numero)



L'exposition value è stato portato a 2 (-2 f-stop) in modo da rendere la relative luminance della base del PLSS comparabile con quella del rendering del 2014. Come si vede, per ottenere una luminosità adeguata della tuta il suolo alle spalle di Aldrin viene completamente sovresposto e satura, esattamente come nel mio rendering. La stessa cosa capita inoltre nei video delle missioni Apollo. Tutto questo indipendentemente dal modello di suolo adoperato e dalla presenza o meno di Armstrong.

NVIDIA si è quindi smentita da sola.

L'operazione di NVIDIA si conferma per quel che è, ovvero una mera operazione commerciale travestita da lavoro serio ma che in realtà punta solo sulla spettacolarità per far parlare di se.

Esattamente, si tratta di una trovata pubblicitaria e nulla più.
Secondo me sarebbe molto più importante rettificare la domanda di American Moon relativa alle dichiarazioni dell'ingegniere della NASA riguardo la VAB.

@ Sacco
Il rendering di NVIDIA non fa parte degli argomenti di American Moon, comunque viene spesso portato come "prova" a favore del moon landing, quindi l'auto smentita di NVIDIA, al di la del mio lavoro, ritengo che sia un punto importante. A questo aggiungo anche la soddisfazione per la conferma dei miei risultati, dopo che mi sono beccato sostanzialmente del "cazzaro" da certi soggetti nonostante, al contrario di NVIDIA, io abbia messo a disposizione tutti i dati del modello.