оооооооооооооооооооооооо
3D-сканирование любых предметов с помощью обычного фотоаппарата Я думаю, что вы наверняка слышали о такой отличнейшей вещи, как 3D-печать. С помощью неё мы может распечатать почти что угодно, если конечно имеется соответствующая 3D-модель. А сегодня мы узнаем о том, как получать такие 3D-модели с помощью обычного фотоаппарата!
Итак, для получения 3D-моделей нужных объектов есть много способов, но лучшим конечно является 3D-сканирование, которое в сочетание с хорошим 3D-принтером позволяет воспроизвести любой объект, начиная от целого дома и заканчивая обычной сережки. К тому же полученный скан можно использовать как основу ваших будущих самоделок. Вы только задумайтесь о том, что можно сделать с обычной цифровой фотографией, а сейчас она еще поможет создать реальные трехмерные объекты! Еще одним приятным моментом 3D-сканирования является то, что у вас наверняка уже есть для этого нужное оборудование, и возможно оно лежит у вас где-то в кармане, или вы смотрите на него (думаю, я пишу эти строки, а вы уже догадались что это :)). Да, это оборудование, позволяющие запечатлеть окружающий мир в 3D, простой фотоаппарат. И он, в купе с небольшим количеством техники и недорогого, или даже свободного бесплатного софта, превращается в самый универсальный 3D-принтер в целом мире. Знакомьтесь с этой статьей и вы узнаете, как именно это осуществить! Шаг 1: Как же это работает? Суть проста — необходимо получить достаточно много фотографий нужного вам объекта, при этом каждая деталь этого объекта должна быть как минимум на 3-х фото. Далее они загружаются в специальную программу, которая распознает отдельные места объекта, и используя тригонометрию и «темную магию», выдает их положение в трех плоскостях. Распознав достаточное количество таких мест (иногда до нескольких миллионов) программа может создать цифровую модель самого объекта, которой можно, например, удивить своих друзей, или встроить ее в видеоигру, или послать на 3D-печать. Для получения подходящих фотографий нужно немного попрактиковаться, конечно профессиональным фотографом становиться не требуется, но если ваш опыт в этом деле не выходит за рамки селфи, то потренироваться стоит. Со специализированным софтом работать не сложно, большинство бесплатных пакетов не предусматривают большого количества опций, поэтому просты в использовании. Более профессиональные версии требуют времени для работы с ними и материальных затрат на их покупку, но в итоге они приятно вас удивят.
Шаг 2: Подойдет ли моя камера? Да. И это я заявляю точно. Естественно, что какие-то камеры будут проявлять себя лучше других. «Идеальная» камера будет выдавать кристально чистые, четкие, великолепно проэкспонированные, неискаженные фотографии высокого разрешения при любых условиях. Таких камер, к большому сожалению, нет, но это пока. В данном руководстве использовались несколько типов камер, и представленные сканы сделаны из фотографий снятых каждой камерой. Теоретически подойдет и старый Nikon FM2, но для получения более-менее приемлемой модели нужно отснять им около 5 рулонов пленки, поэтому проверять это на деле я не буду ))
Шаг 3: DSLR-камера Цифровые однообъективные зеркальные камеры — это до сих пор, высокий стандарт фотосъемки и, как говорится, заслуженно. Они предоставляют качество, многовариантность и настройки, которых нигде больше не найти, и чтобы получить все вышеперечисленное не обязательно иметь дорогой фотоаппарат. Большинство своих 3D-моделей я сделал с помощью 12.3 MP Nikon D5000. Другие, более новые и более дорогие фотокамеры могут дать большее разрешение, а значит больше информации, и следовательно, обработка займет больше времени. Большинство зеркальных камер могут сохранять фото в формате RAW («сырые», необработанные данные), то есть избежать jpeg-сжатия. Опция это полезная, если вы хотите получить 3D-модель самого высокого качества.
Эту красивую резную панель я снял в вестибюле гостиницы в Орландо, сделав 49 снимков в сложном свете камерой Nikon D5000 и объективом 18-55 мм. Шаг 4: PaS-камеры PaS (Point-and-Shoot, фокусируйся и снимай) - камеры и их беззеркальные собратья имеют преимущество перед зеркальными фотоаппаратами в низкой цене. В лучших из них есть режим ручной настройки, для самостоятельной настройки нужной экспозиции. У PaS-камер Canon есть еще большой плюс — CHDK — «прошивка» с открытым кодом, которую можно оптимизировать для ваших конкретных целей.
Эту «очаровашку» я встретил в фойе Miami Biltmore, ее задача поддерживать лестницу, поэтому она наверное выглядит такой усталой !! Ее я запечатлел на 20 фото с помощью PaS-камеры Nikon Coolpix. Шаг 5: GoPro и другие экшн-камеры Взяв GoPro, сделав что-то «безбашенное», разместив снятый ролик на YouTube, тогда возможно и вы станете знаменитым. А что если одновременно с этим запечатлеть ваши трюки в 3D? Большинство фотограмметрического софта не дают качественного результата при работе с GoPro, и причиной тому объектив «рыбий глаз», дающий искажения. В последних версиях софта Agisoft PhotoScan имеется специальная опция для такого объектива, и модели получаются достойными, но кажется что на это тратиться больше времени, чем с обычным алгоритмом. Большой плюс последних GoPro-камер в наличии режимов замедленной и сверхскоростной съемок, позволяющие автоматически делать кадры со скоростью от 1 кадра в минуту до 10 кадров в секунду, что очень полезно, так как камеру при этом можно разместить на черенке от швабры или малярного валика, получив тем самым нужный угол съемки, и без данных опций это было бы затруднительно.
Для следующей модели я использовал камеру Hero4 Silver в режиме скоростной съемки 10 кадров в 3 секунды. Мое лицо выражает концентрацию, которая необходима для удерживания головы на сколько это возможно неподвижно. Шаг 6: Видеокамеры В тех случаях, когда нам необходимо большое количество фотографий объекта, то возникает логический вопрос: «А что если использовать видео?». Видеокамеры обычно снимают со скоростью 24 кадра в секунду, и значит, что для получения необходимых фотографий нужно лишь волнообразно снять видеокамерой объект, обойдя его по кругу, словно мы бы красили ей этот объект. Кадры во время видеосъемки делаются настолько быстро, почти невозможно не получить необходимого перекрытия между снимками. В принципе идея хорошая, да и на практике работает, но не достаточно хорошо. Разрешение кадров видеосъемки совсем не то, что и у фотокамер. Большинство видеокамер имеют крошечные сенсоры и дешевую оптику, которые оптимизированы для видеосъемки, но не дают достаточно четких кадров. Возможно в скором будущем можно будет брать пригодные кадры из видео, особенно когда станут доступны 6К- и 8К-камеры, которые могут записывать несжатые изображения. А возможно и софт оптимизируют так, что станет возможным обрабатывать просто огромное количество снимков низкого качества.
Для эксперимента я провел сканирование с помощью камеры недорогого квадрокоптера в VGA-разрешении. В принципе получилось, да и не настолько плохо, как я ожидал. Качество еще пострадало из-за того, что я не столь опытен в пилотировании квадрокоптера. Шаг 7: Смартфоны Возможно самый лучший вариант для начала это смартфон. Большинство современных моделей идут с довольно приличными камерами и есть дополнительные приложения для их более функционального использования. Но реальный потенциал камер смартфонов раскрывается специальными скан-приложениями, возможности которых выходят за рамки того, чтобы просто снимать фотографии. Так приложение 123dCatch от Autodesk использует сенсоры смартфона для определения направления расположения камеры и подсказывает вам как получить удачные кадры, а после съемки загружает ваши фото на собственный сервер для их обработки. Если вы не захотите делать это посредством своего тарифного плана, то возможно это будет удобно по WiFi. Недостаток текущей версии этого приложения в том, что оно не сохраняет полученные фото на вашем смартфоне (по крайней мере так с Android-версией), и если (или лучше сказать — когда) что-то пойдет не так в процессе сканирования, то чтобы это исправить просто так к фотографиям не добраться.
Это скан одной из моих наковален, сделанный из 74 фотографий на Samsung Galaxy S5, обработанных в Agisoft. Шаг 8: Так что же лучше? Когда вы только начинаете, то лучшим выбором будет лучшая из имеющихся у вас камер, ну а самый лучший вариант это конечно же DSLR-камера. И если вы планируете приобрести камеру для серьезного трехмерного сканирования, или для профессионального фотографирования, то DSLR самое то. Но не стоит забывать, что все зависит от качества снимков, а не качества самой камеры, и с правильными навыками и верных условиях можно сделать хорошие снимки даже на «плохую» камеру, а если вы не знаете что и как делать, то и с хорошей камерой получатся плохие фото. Поэтому, если хотите в это вкладывать, то вкладывайте в свои умения как фотографа, ведь камера настолько хороша, насколько хорош сам фотограф.
Фотосканирование чего-то сложного, например, сделанное мной сканирование ушка иголки, требует хорошего понимания как самого фотографирования, так и фотограмметрии. Для этого скана я сделал 63 снимка камерой Nikon D5000 DSLR с объективом 40мм Micro NIKKOR и удлинительным кольцом. Шаг 9: Что сканировать Для начала выбираем что-то простое, но что даст хороший результат. Предмет должен…
Вот обычный ботинок отличный объект для первого сканирования. Возьмите какой-нибудь простой и практичный, без кричащих «блестяшек». Шаг 10: Подготовка к сканированию Выбранный предмет помещаем на табуретку или коробку, чтобы не ползать вокруг него на корячках по полу. Я, к примеру, поставил этот чайник на штатив, чтобы комфортно снимать его.
Далее убеждаемся, что предмет хорошо освещен. Если вы можете вращать объект, снимая его на улице в пасмурный день, то это просто отлично, и так вы получите много хорошего рассеянного света. Если же вам нужно проводить съемку в помещении, то установите достаточно света и сделайте его по возможности рассеянным. Направьте свои источники света на белый потолок или отражатели, ну или на серебристые зонтики. Суть в том, чтобы получить как можно больше рассеянного света с минимальным количеством затенений. Вспышка на камере в этом случае не особо полезна, она, как правило, отбрасывает тени, которые на разных снимках появляются в разных местах. Отдаленные стробы хороши для наших целей если обеспечивают рассеянный, ровный свет. Затем делаем не менее сотни снимков, чтобы быть уверенным, что этого хватит. Снимать можно и со штатива, но тогда на это уйдет больше времени, поэтому по возможности лучше так не делать. То есть схема такова — получить достаточно света, чтобы можно было фотографировать с рук. Шаг 11: Настройки камеры Если вы не знаете для чего нужны некоторые кнопки и ручки, то самое время подучиться, и помогут в этом многочисленные сайты, написанные людьми, знающими больше моего, так что я остановлюсь лишь на основах.
ISO — задает уровень чувствительности камеры к свету. Большее значение этого параметра уменьшает время экспозиции, правда при этом повышается уровень шума. Значение ISO400 достаточен для большинства камер, вы можете выставить его и забыть. Приоритет диафрагмы — лучший режим для съемки. Вы только выбираете диафрагму, а камера сама регулирует оставшиеся настройки. Существует баланс между большой глубиной резкости, которая получается при малых значениях приоритета (обозначающиеся большими числами — спасибо тому, кто это придумал) и дифракционными эффектами, которые смягчают изображения с очень малыми значениями приоритета. Наилучшие значения в большинстве камер получается со значением F/11. Выдержка — играет важное значения для получения четких снимков. Если экспозиция больше, чем обратная величина фокусного расстояния, то для получения четкого изображения вы не сможете удержать камеру достаточно неподвижно. Иначе говоря, если вы снимаете 50мм-м объективом, то выдержку следует выставить быстрее 1/50сек. Обычно единственным способом сделать это является добавление большей освещенности. В крайнем случае для длительной выдержки можно воспользоваться штативом, правда это займет больше времени. Шаг 12: Процесс съемки Если вы не супер знаменитая личность имеющая помощников для сортировки сотен снимков, то стоит создавать новую папку для каждой из своих фотосессий. Итак, выбираем начальную точку и запоминаем ее, обычно это положение прямо напротив лицевой стороны объекта. Запомнив это положение мы будет знать, когда завершим полный оборот вокруг объекта съемки. По возможности стараемся заполнять объектом весь кадр. Фоновые объекты кадру не повредят, а даже могут помочь софту определить положение камеры, если не достаточно данных от объекта. Качество создаваемой 3D-модели напрямую зависит от качества полученных снимков. И если вы снимками запечатлели все детали объекта, то получите эти детали и на 3D-модели. Суть в том, чтобы перемещаться вокруг объекта фотографируя его с разных углов. Отсняв кучу фото стоя при этом на одном месте, вы не получите материала для создания 3D-модели. Необходимо двигаться вокруг объекта. Сделав первый кадр внимательно смотрим, как он получился. Смежные экспозиции нужно перекрывать на 50-60%, а если есть сомнения, то перекрываем еще больше. Если кажется, что переместились слишком далеко, то возвращаемся обратно и снимаем новые фото, потому как порядок фото для большинства программ обработки не имеет значения. Помним о том, что «лишние» снимки можно удалить, а вот не отснятые взять неоткуда.
Отсняв весь набор снимков, ваша работа завершена, но если позднее вы обнаружите, что их не хватает, то обычно это значит, что все следует начинать заново. Шаг 13: Хитрость с эффектом параллакса Я нашел, что при перемещении между кадрами, полезно смотреть на края объекта, а не по центру его. Наблюдая за краями вы отслеживаете, как при перемещении скрывается или открывается фон за объектом. Данный эффект называется параллакс (это для тех, кто любит «крутые» словечки как это), и он усиливает ваше ощущение движения. Даже если объект между кадрами не слишком видоизменяется, то меняется фон, и если вы перемещаетесь до тех пор, пока объект существенно не изменится, то обычно такое перемещение чересчур большое.
Шаг 14: Еще несколько советов по фотосъемке В принципе, иметь в наличии большое количество отснятых фото, гораздо лучше, чем иметь их слишком мало, но иногда это «большинство» может стать проблемой. Софту сначала необходимо сравнить каждый снимок со всеми остальными, и даже если математика не ваш любимый предмет, то все равно вы можете легко догадаться, что это может стать проблематичным.
Я стараюсь заснять объект как можно полнее, сделав для этого пару полных оборотов вокруг него фотографируя под разными углами, а затем перехожу к особо интересным областям. При выборе этих углов следует думать об охвате объекта, а не о комфорте, и иногда, для получения нужных снимков с нижнего ракурса, может понадобиться ползать в грязи, что не очень весело. В таких случаях может выручить DSLR-камера с откидным экраном, которую можно удерживать на высоте колена и «ловить» кадр в экране. Аналогично и со съемкой с высоких углов. Во время съемки обращаем внимание на настройки экспозиции. Так если вы располагаете камеру под низким углом и снимаете вверх, то есть вероятность передержать ваш снимок на одну или две величины экспозиции (EV). Случается это потому, что, датчики камер имеют тенденцию «захватывать» свет, идущий от неба, и меньше экспонировать изображение. Небольшая передержка полезна, так как вы можете рассмотреть детали. Ведь если на снимках отображается лишь силуэт объекта, то софт не сможет получить из таких снимков достаточно информации. Шаг 15: Выбор программы Для обработки отснятых фото есть большое количество разного софта, из которого я остановился на 3-х дешевых и простых в использовании программах.
Новичкам я советую остановить свой выбор на Autodesk Memento. Это облачный редактор, поэтому для работы с ним супер-компьютер вам не понадобится. Данный софт имеет хороший набор инструментов для редактирования готовой 3D-модели, работать с ним легко и он бесплатен (по крайней мере на данный момент). Еще одним бесплатным вариантом от Autodesk является 123d Catch, но Memento лучше. От Memento или 123d Catch можно перейти к Agisoft PhotoScan, и этот переход является шагом вверх по шкалам качества, сложности и цены. Правда это так же дает большие возможности — вы можете получить невероятные модели из тех снимков, обрабатывая которые бесплатные редакторы подумали бы, что вы снимали «зефирку». Но есть одно обстоятельство. Для запуска этого редактора необходим мощный компьютер, так я обрабатывал свои отснятые фото на новейшем игровом ноутбуке с 32Гб оперативной памяти, что является максимально возможным, но и он перегревается если сделать что-то глупое, например, оставить его на диване во время процесса обработки. Профессионалы имеют для таких целей специальные рабочие станции с кучей ядер, «потрясным» CPU (желательно не одним) и прямо очень, ну очень большим объемом оперативки. Если у вас не «завалялось» чего-то среднего между HAL и WOPR, то лучше обрабатывать свои снимки в «облаке», или на чужом компьютере, о чем я подумываю :). Шаг 16: Обработка фотоснимков Если предположить, что многие из вас прислушаются к моему совету и выберут вариант Autodesk Memento, то для обработки снимков многого делать не придется. Будет полезным просмотреть ваши снимки и удалить «мусорные», то есть те, на которых объект снят не четко, затемнен или плохо подсвечен. Затем просто загружаем хорошие фото и нажимаем запуск процесса, а сами отправляемся на съемку нового объекта, ну или занимаемся еще чем-нибудь интересным, пока создается 3D-модель.
Для первого раза достаточно будет создать простую модель из пары десятков снимков, чтобы процесс обработки прошел быстро и вы как можно скорее почувствовали это волшебство. Не имея опыта и большого терпения не стоит ожидать идеальных моделей, я, к примеру, занимаюсь этим около 2-х лет, и не всегда мои модели получались хорошими, но зато я узнал не менее 800 способов испортить модель. Шаг 17: Иногда красота это только рассеянная карта глубин Думаю вы уже сделали несколько 3D-моделей, или задумывались об этом, поэтому рассмотрим особенности хорошей модели. Есть два основных элемента модели: сетка и цветная оболочка. Сетка охватывает физическую форму объекта. Ее достаточно, если модель планируется распечатывать на одноцветном 3D-принтере. Если вы так и собираетесь поступить, то выбрасываем из головы все эти «новомодные» цвета и окидываем критическим взглядом сетку своей модели. Неполная сетка может быть доработана, но если она уже выглядит как «зефирка», то такой и останется. Цветная оболочка, она же цветная карта, рассеянная карта или даже просто бессмысленно — текстура. Это обычное двухмерное изображение, которое «обернуто» вокруг вашей модели, и которое важно, если вы планируете распечатать вашу 3D- модель в цвете. Эта карта так же важна для он-лайн просмотра, видеоигр и анимации.
Большинство игровых фигур это просто поразительные цветные карты, маскирующие малоячеистую, капельную сетку, что для потенциальной 3D-печати очень печально. Дорогие друзья, если вас заинтересовала тема 3D-моделирования, вы также можете почитать по данной теме: - 3D принтер своими руками По публикациям МозгоЧина © "Энциклопедия Технологий и Методик" Патлах В.В. 1993-2010 гг.
|
оооооооооооооооооооооооо
|
|