Третье измерение фотографии

15 апрель, 2003 - 23:00Артем Юрченко

Вам необходимо получить качественную трехмерную модель из изображений, содержащихся на обычных фотографиях? Нет ничего легче! Просто воспользуйтесь одним из приложений категории Image Based Modeling (IBM).

Не секрет, что модели с "быстрой" низкополигональной структурой и фотореалистичными текстурами наиболее востребованы в игровой индустрии и 3D-решениях для Web. Однако благодаря экстенсивному росту возможностей в последнее время область применения фотограмметрических приложений заметно расширилась. Все чаще эти программы используются в промышленном дизайне, архитектуре, археологии и даже киноиндустрии.

Несмотря на довольно высокую конкуренцию в IBM-сегменте рынка графического ПО, лидер здесь определился достаточно давно. Среди таких полнофункциональных продуктов, как PhotoModeler, D Sculptor, 3DMeNow Pro, ведущие позиции занимает пакет ImageModeler французской software-лаборатории RealVIZ. Эта компания не первый год входит в узкий круг разработчиков визуализационных решений экстра-класса. Без тени сомнения можно утверждать, что созданные силами ее программистов пакеты применяются в процессе изготовления медиа-продукции самыми именитыми production-компаниями. В частности, с помощью MatchMover производится высокоточный "захват" информации о местоположении и перемещениях реальной камеры в пространстве. Последующий экспорт полученных таким образом данных в анимационные редакторы позволяет достичь плавного совмещения живого видео и синтетических элементов. Система ReTimer дает возможность полного контроля над скоростью движения картинки на этапе постобработки. Просчитывая промежуточные кадры, RT воссоздает популярную нынче иллюзию замедления или ускорения видеопоследовательности. Весьма популярен и оригинальный генератор высококачественных панорамных изображений и постеров Stitcher. Но все же ведущая роль во французском графическом квартете принадлежит именно редактору ImageModeler. Его недавнее обновление до версии 3.5 еще одно тому подтверждение. Через месяц после официальной премьеры релиза руководство компании-разработчика любезно предоставило коробочную Win/Mac-версию своего инструмента в наше полное распоряжение.

Главными элементами комплекта поставки являются загрузочный диск и руководство пользователя. По сравнению с учебниками других креативных пакетов небольшой User Guide "конструктора изображений" легок в освоении азов преобразований Photo-to-3D.

Рабочая область приложения разделена на шесть функциональных модулей, соответствующих основным этапам построения геометрической формы. Первым делом происходит загрузка растровых файлов в банк данных нового проекта. В их числе могут быть не только фотографии, но и нарисованные от руки эскизы, чертежи и т. д. Количество задействованных в работе видов объекта зависит от сложности его пропорций и варьируется в пределах от двух до двадцати ракурсов. Так, если для генерации человеческого лица вполне достаточно фотографий в анфас и профиль, то при моделировании замысловатого архитектурного сооружения уже не обойтись без массива из двух десятков оцифрованных изображений.

Рабочая область разделена на шесть функциональных модулей

После завершения всех подготовительных мероприятий выполняется ключевая операция, связанная с калибровкой виртуальной камеры. Если необходимо запечатлеть предмет с различными фокусными расстояниями объектива (аппарат, настроенный на величину Focal Length меньше 35 мм, позволяет получать более широкие углы зрения и наоборот), следует создать несколько новых камер. В своей дальнейшей работе IM будет отталкиваться лишь от полученных на этом этапе сведений. Особенно важны данные, непосредственно участвующие в расчете 3D-координат, -- место дислокации "виртуального глаза" и уже упомянутое фокусное расстояние. Процесс калибровки происходит путем расстановки контрольных точек (маркеров) в наиболее характерных для будущей модели местах (например, на углах здания или в месте наложения заднего и переднего планов). Один уникальный маркер обязан находиться как минимум на двух разных видах. Общее же их количество ограничивается лишь сложностью модели, но не должно быть меньшим семи штук. В конечном итоге мощные алгоритмы программы трансформируют идентифицированные 2D-маркеры в локаторы -- точки с координатами XYZ. Об идеальном вычислении трехмерной точки (разница в пикселах между собственноручно установленным маркером и автоматически просчитанными локатором должна быть минимальной) свидетельствуют зеленые иконки, находящиеся в папке Locators панели Scene Browser. Если они красного цвета, то процедуру придется повторить заново.

Итак, узлы, формирующие цифровой каркас, созданы. Определена и система координат виртуального пространства. Самое время переместиться в отсек Modeling. Там в распоряжение автора попадают не балующие разнообразием ассортимента инструменты, используемые при корректировке расположения вершин, граней и поверхностей сетки, масштабировании и добавлении в сцену параметрических примитивов. Функция Subdivide предлагает "сгладить" грубые участки полигональной структуры предмета "фотоскульптинга" разделением на более мелкие сегменты.

"Обтягивание" модели фотореалистичными текстурами по умолчанию происходит на основании анализа всех принимавших участие в "трехмеризации" иллюстраций. Чтобы достичь более высокого качества картинки, можно отказаться от использования файлов, содержащих неполную информацию об объекте. К примеру, занимаясь поиском третьего измерения пока еще "плоского" памятника, из работы необходимо исключить виды, частично перекрывающие объект густыми кронами деревьев. В крайнем случае финишную доводку растровой оболочки можно завершить в штатном 2D-редакторе -- весь находящийся в работе материал поддается беспроблемной миграции в течение всего времени реализации проекта.

Помимо экспорта "чистой" геометрии в универсальном формате DXF, ImageModeler способен сохранять модели во внутренних форматах наиболее распространенных профессиональных 3D-пакетов. Файлы с родными для Maya, 3ds max, Softimage XSI и LightWave расширениями могут содержать в себе не только правильно "привязанные" текстурные карты, но и информацию о локаторах и позиционировании камер. Отлично налажена связь между IM и остальными приложениями с клеймом "RealVIZ".

Стоимость полноценной версии ImageModeler составляет, ни много ни мало, 750 евро. Заполнив соответствующую форму на сайте www.realviz.com, вы сможете заказать бесплатные диски с ознакомительными редакциями упомянутого выше ПО. Для особо нетерпеливых пользователей доступна возможность прямой загрузки демонстрационных версий из download-раздела корпоративного Web-ресурса. Кто знает, может быть, в процессе пробного исследования IM 3.5 Demo настолько органично впишется в ваш производственный процесс, что после активизации накладываемых ограничений в срочном порядке придется побеспокоиться о покупке его коммерческого варианта. Кстати, такая ситуация имела место в известной голливудской мастерской по спецэффектам View Studio, с успехом применившей ImageModeler для одного из последних блокбастеров Стивена Спилберга "Особое мнение" (Minority Report). Напомню, этот фильм совсем недавно был одним из семи соискателей премии "Оскар" в категории "Лучшие визуальные эффекты".