Как сделать 3D-скан любого объекта обычной камерой — часть 1

Перевел SaorY для mozgochiny.ru

Всем мозгочинам, большой привет! Если в течение последних нескольких лет вы не жили где-нибудь в глуши, то 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 модели с помощью обычного фотоаппарата!

kak-sdelat-3d-skan-lyubogo-obekta-tolko-lish-kameroy-chast-0-1

Итак, для получения 3D-моделей нужных объектов есть много мозгоспособов, но лучшим конечно является 3D-сканирование, которое в сочетание с хорошим 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 это 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 мозготехники и недорогого, или даже свободного софта, превращается в самый универсальный 3D-принтер в целом мире. Знакомьтесь с этой мозгостатьей и вы узнаете, как именно это осуществить!

 

Шаг 1: Как же это работает?

kak-sdelat-3d-skan-lyubogo-obekta-tolko-lish-kameroy-chast-1-2

kak-sdelat-3d-skan-lyubogo-obekta-tolko-lish-kameroy-chast-1-3

kak-sdelat-3d-skan-lyubogo-obekta-tolko-lish-kameroy-chast-1-4

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 мозгообъекта, 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 количество 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?

kak-sdelat-3d-skan-lyubogo-obekta-tolko-lish-kameroy-chast-1-8

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 мозгоруководстве 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

kak-sdelat-3d-skan-lyubogo-obekta-tolko-lish-kameroy-chast-1-9

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 мозгокамеры 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 18-55мм.

 

Шаг 4: PaS-камеры

kak-sdelat-3d-skan-lyubogo-obekta-tolko-lish-kameroy-chast-1-10

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

kak-sdelat-3d-skan-lyubogo-obekta-tolko-lish-kameroy-chast-1-11

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 мозгософта 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

kak-sdelat-3d-skan-lyubogo-obekta-tolko-lish-kameroy-chast-1-12

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 мозгообъект. 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 и 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

kak-sdelat-3d-skan-lyubogo-obekta-tolko-lish-kameroy-chast-1-13

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 мозгокадры, а после съемки загружает ваши фото на собственный сервер для их обработки. Если вы не захотите делать это посредством своего тарифного план, 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?

kak-sdelat-3d-skan-lyubogo-obekta-tolko-lish-kameroy-chast-1-14

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 мозгокамеры, 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 стоит фотограф за ним.

Фотосканирование чего-то сложного, например, сделанное мной сканирование ушка иголки, требует хорошего понимания как самого фотографирования, так и фотограмметрии. Для этого мозгоскана я сделал 63 снимка камерой Nikon D5000 DSLR с объективом 40мм Micro NIKKOR и удлинительным кольцом.

 

Шаг 9: Что сканировать

kak-sdelat-3d-skan-lyubogo-obekta-tolko-lish-kameroy-chast-1-5

kak-sdelat-3d-skan-lyubogo-obekta-tolko-lish-kameroy-chast-1-6

Для начала выбираем что-то простое, но что даст хороший результат.

Предмет должен…
быть неподвижным,
быть не слишком блестящим,
быть не очень габаритным, чтобы можно было обойти вокруг него,
или не слишком мелким, чтобы не требовались специальные фотографические навыки и оборудование,
иметь поверхность со многими деталями, а не однородными областями,
но не иметь большого количества слишком мелких, тонких частей.

Вот обычный ботинок отличный объект для первого сканирования. Возьмите какой-нибудь простой и практичный, без кричащих «блестяшек».

 

Шаг 10: Подготовка к сканированию

kak-sdelat-3d-skan-lyubogo-obekta-tolko-lish-kameroy-chast-1-7Выбранный предмет помещаем на табуретку или коробку, чтобы не ползать вокруг него 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 мозгосвета 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 света.

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.

Пока на этом все, но продолжение следует

(A-z Source)

ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ!


One Reply to “Как сделать 3D-скан любого объекта обычной камерой — часть 1”

  1. Еще один довольно таки серьезный недостаток проги 123d на андроид это невозможность редактировать получившуюся 3d модель, а после сопоставления снимков она получается далекой от идеала.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

* Copy This Password *

* Type Or Paste Password Here *