UZR, 3D scanner v hrsti - Grafika.cz - vše o počítačové grafice

25. listopadu 2004, 00.00 | 3D scannery, předmět mého nevýslovného zklamání, když jsem zjistil, že základní část tvorby dinosaurů proběhla právě takhle. Ale ta technologie sama o sobě je bezvadná, jen trochu drahá. Tedy trochu, dost, jsou ale také alternativy.

Jednou z alternativ je drobný software UZR, který ale sám o sobě moc nestačí. UZR je produkt, který na základě série dodaných snímků focených jistým způsobem vygeneruje 3D model, UV mapu a texturu povrchu na tuto UV mapu. A jelikož podporuje poměrně široké spektrum formátů, tak následný výstup je zpracovatelný takřka v čemkoliv.

Ale zpátky na úvod. Nejdříve k tomu, co UZR zpracuje. Celý princip je až ďábelsky jednoduchý, ale o to možná složitější v praxi.

Každý objekt, který chceme převést do 3D, totiž musíme nafotit podle jistých pravidel. V prvé řadě si musíme připravit čtverec, v jehož rozích jsou na stejných místech výrazné kruhové body. Tento čtverec by měl být bílý a body černé. Čtverec by měl být na točně a to samozřejmě v jejím přesném středu. Další věcí je pozadí a podklad, na kterém vše stojí. Obé by opět mělo být bílé a točna jako taková by pokud možno neměla vrhat stín (to se to ale rozrůstá), tedy neměla být vysoko nad podložkou. Další velmi důležitou součástí je dobré nasvícení scény, která je pokud možno neutrální a difuzní a pak už jen kvalitní aparát a stativ. Tedy jen. Ono toho je do začátku docela dost, ale stále to vyjde lépe než onen 3D scanner.

Ideální asi je situace, kdy by měl uživatel vše bezvadně nastavené, nasvětlené atd. dopředu a pak už může jen fotit objekt, který je ve středu točny, tou otáčet a vytvářet modely. Počet snímků do jedné otáčky se běžně pohybuje okolo 20.

Pokud je vše vyfocené, tak se obrázky natáhnou do UZR. Program v principu pracuje tak, že si načte sekvenci obrázků, pokusí se rozpoznat jednotlivé černé body a zanalyzuje jejich polohu. Díky tomu, že zjistí, jak se tyto černé body pohybují, tak získá pomyslnou 3D mřížku, do které „doplní“ model podle masky, kterou v obrázku musíme vytvořit. Z jednotlivých pohledů pak analyzuje také texturu. Zní to velmi jednoduše, ale je pravdou, že tak jednoduché to není. Pokud nejsou fotografie opravdu kvalitně připravené, tak se jedná o jistou formu masochismu.

V prvé řadě si tedy do programu musíme načíst připravené obrázky. Ty mohou být v poměrně širokém spektru formátů a pozitivní je, že jsou také podporovány formáty typu tiff a psd, u kterých je podporován také alfa kanál a tak nemusí k výběru masky, tedy objektu, který se má do 3D převést využívat nástroje, které má program k dispozici.

kliknutím se obrázek maximalizuje

Při načítání sekvence obrázků, tedy jedné vyfocené otáčky se všechny obrázky seřadí podle svého pořadí, přičemž to většinou dopadá tak, že první není snímek 0001, ale poslední. To ovšem nevadí, protože je sekvence jen posunutá. Mimochodem pořadí snímků lze měnit. Máme li tedy snímky načtené, tak si je přímo v UZR můžeme trochu upravit. I když asi každý má nějakou sofistikovanější aplikaci, tak nám program nabízí volby pro úpravu jasu a kontrastu a barevného vyvážení (v RGB, samozřejmě). Pohled si samozřejmě můžeme přiblížit oddálit, prostě klasika.

kliknutím se obrázek maximalizuje

Máme-li obrázky upravené, tak následuje další fáze. Kalibrace. Můžeme si při tom všimnout, že hlavní okno programu má nahoře pět záložek, z nichž se jedna jako na potvoru jmenuje Calibrate. Jakmile se uživatel do této záložky přepne, tak bude mít k dispozici také nástroje pro kalibraci, tedy vyhledání oněch černých kroužků. Je při tom docela sympatické, že vrchní lišta se právě podle typu zobrazení, tedy režimu práce aktivně mění. Tedy má-li se kalibrovat, nabídne příkazy ke kalibraci. Kalibrace (automatická) chvilku trvá a ve spodní liště se při tom zobrazuje průběh. Jakmile je dokončená, tak se zobrazí ve všech snímcích analyzované společné body a také stav shody v procentech. To je také znázorněno vizuálně v pohledu. Pokud nějaký snímek neodpovídá analýze, pak je označen červeným přeškrtnutím. Lze ještě podotknout, že body lze také definovat ručně.

kliknutím se obrázek maximalizuje

Jsou-li „klíčové“ body nadefinované, pak se musí v každém snímku vymaskovat objekt, který chceme z fotografií zhmotnit. Opět pro to máme záložku, nazývá se Mask a pro záložku máme také specifické nástroje. V prvé řadě je asi dobré říci, že nástroje jsou vlastně klasické, tedy štětec, guma, čára, výplň, obdélný výběr (maska) a lineární výběr (také maska). K dispozici jsou tři režimy vzhledu masky, červená, zelená a modrá, aby mohl uživatel vybírat plochu i z barev, které se mu s maskou pletou. Masku si lze ještě převést do inverze.

I když UZR nějaké ty nástroje na masku má, tak asi nebude tajemstvím pokud řekneme, že je asi rozhodně lepší použít pro vymaskování PhotoShop a jako formát například tiff s alfa kanálem. Je to rozhodně elegantní řešení.

kliknutím se obrázek maximalizuje

Je-li vymaskováno, tedy všechny snímky, tak je tu další záložka. Jmenuje se 3D a kdo by to čekal, v ní by nám měl vzniknout požadovaný model. Opět se při tom přepne vrchní paleta, do které se nahrají nástroje tohoto režimu práce. Možnosti jsou docela velké, můžeme si definovat nasvícení scény, zobrazení v drátěném režimu, vyhlazeném režimu či režimu s texturou, ale to nejdůležitější je dole. Pod oknem s náhledem modelu je posuvník, kterým se ovládá hustota polygonové sítě. Čím vyšší nastavení, tím přesnější model, ale také náročnější. Musíme také zmínit to, že kdo je pedant na pečlivě vystavěné modely využívající čtyřúhelníkové polygony, tak bude zděšený. Struktura je samozřejmě vystavěná jen z trojúhelníků.

Poslední záložkou je pak Texture, tedy textura včetně UV mapy, jak jinak.

Tedy zbývá nám objekt jen uložit. K dispozici nám je široký výčet formátů od C4D, DXF, OBJ až po QuickTime a Flash. Možnosti jsou docela široké.

Závěrem. Ačkoliv se UZR tak trochu tváří jaká je to pohoda, tak to zase taková pohoda není. Zásadní je nutnost kvalitní přípravy a z toho vyplývá, že i když jde o řešení neskonale levnější jak 3D scanner, tak také není pro každého. Docela si ale jeho použití umím představit například ve výstavnictví. Mít fotografickou místnost, Photoshop, přivést věci co se mají vystavit, nafotit, udělat modely a pak je přešoupávat po ploše podle představ klienta. Další výhodou je, že lze fotit i poměrně velké objekty, samozřejmě opět v případě, že máme odpovídající vybavení.