Семестр 3 · недели 9–10 конспект лекции

Предметное моделирование

Ключевая практика семестра: из серии снимков — замкнутая 3D-копия. Стерео и конвергенция уже были на Ф08. Сегодня — виды моделей, стенд, съёмка, обработка, ретопология. Жёлтым — в тетрадь. Камеру берите ту, что есть: Phase One за 2 млн не обязателен.

1. Зачем копия по фото

Фотограмметрия

Форма, размеры, положение — по изображениям. Современный бытовой выход — трёхмерная копия объекта. Это не «красивый рендер из головы»: геометрия должна сходиться со снимками.

3D-сканирование шире: лазер, структурированный свет, фотограмметрия. Нам — фото. Применение на слайдах: игры и кино, музеи (Sketchfab), реинжиниринг и контроль фрезеровки, ортезы, фиксация ДТП, «для себя». Для зачёта достаточно одного аккуратного предмета, не Льва-Сигны из Музея Востока.

2. Виды 3D-моделей

Автомат из фото почти всегда отдаёт поверхностную триангуляцию (mesh из треугольников) плюс растровую текстуру. Остальное — уже редактирование:

Цвет в векторной сетке обычно живёт отдельно (UV + JPEG/PNG), не в каждом треугольнике.

3. Стенд, железо, программы

Домашняя студия: камера, штатив, свет + рассеиватель, тросик/таймер, фон, поворотный стол. Световой куб — если есть. ПК: лучше CUDA и SSD; «16 ГБ ROM» на слайде — опечатка, речь про ОЗУ, для серьёзного блока 32–64 ГБ.

ПО: Metashape (в курсе основной), RealityCapture, ContextCapture, Pix4D, Meshroom/VisualSFM (бесплатно), 3DF Zephyr, Recap. Одни и те же снимки в разных пакетах и с разными пресетами дают разную геометрию — это не баг лекции, это свойство метода. Ошибки взаимного ориентирования ломают здания и грани.

4. Математика, которую уже знаете

Два кадра на базисе B, одноимённые точки X1, X2:

p = X1 − X2параллакс

Z / f = − B / pнормальная пара; ближе объект — больше |p|

Карта глубины, стереокомпаратор, VSLAM — мост с Ф08. Здесь это оправдание, зачем крутить стол, а не «снять с одной точки красиво».

5. Объект и съёмка

Начните с простого матового цветного предмета без шерсти, чистого стекла и зеркала. Монотонные стены коррелятор не клеит. Мелочь (жемчуг, проволока) часто не строится — это нормально, потом руками.

Снаружи мешают деревья, машины, люди, щиты — как в АФС окклюзия: нет видимости — нет точек.

6. Расчёт из курсовой (МУ 2К3С)

То, чего в слайдах Ф09 не было, а в методичке есть. Полный ход — практики семестра 3.

Предмет вписывают в цилиндр. Кадр берут на 15% больше, чтобы объект не сидел на краю, где разрешение падает. Расстояние:

D = f · L / lL — захват на предмете (1,15 от большей стороны), l — сторона матрицы

Три сеанса: стоя, на одном боку, на другом. На каждый участок — триплет, Px = 66%. Коррелятор не держит угол падения луча к поверхности больше ≈ 45°, поэтому эффективный угол цилиндра меньше 180°. Два маршрута на сеанс, первый с наклоном 10–15° к горизонту.

Разрешающую способность считают по радиальной мире: кружок нерезкости в мм c = p · cpx, затем Rc = Nш / c (лин/мм). Минимально различимый объект на предмете: A = D / (Rc · f). В методичке для ГРИП кружок рассеяния берут z = 2p.

Калибровку (модель Брауна) фиксируют в блоке модели, иначе выравнивание пересчитает f. Плотность модели ρ = K / S; геометрическая ошибка в пикселях d / GSD, норма методички — до 3 px.

7. Обработка, ретопология, карты

Папки; выкинуть брак; при необходимости вычистить фон. Сопоставить. Не встало — проще переснять, чем сутки тыкать маркеры. Языком Ф10: отождествление → внешнее ориентирование снимков (часто самокалибровка внутренних элементов) → уравнивание связки проектирующих лучей → плотное построение. Средняя ошибка репроекции в пикселях — первый критерий «склеилось ли». Без линейки в кадре или известного базиса модель остаётся в условном масштабе. Облако → смотреть дыры → сетка → упростить → текстура.

Ретопология

Пересобрать сетку: убрать шум, сократить полигоны (на слайде 6 000 000 → 15 000), квадраляция, структурные линии, честная UV-развёртка. Микрорельеф потом добирают картами, не миллионами треугольников.

Дополнительные карты (читать по ссылке с пары, не зубрить все): normal, albedo/diffuse, specular, metalness, roughness, AO.

К зачёту по этой теме: модель с упрощённой геометрией и текстурой на Sketchfab + zip на почту и отчёт. Шаблон глав и критериев — курсовая модель. Остальной список на слайде (ИВП, орто, ПВО, топоплан 1:1000) — семестр 4, не «ещё пять моделей вазы».

8. Вопросы

  1. Какой тип модели обычно выдаёт фотограмметрическая программа?
  2. Почему стекло и металл ломают построение?
  3. Что нельзя менять в серии? Зачем выключать автоповорот?
  4. Зачем ретопология, если «и так 6 млн треугольников»?
  5. Одинаковые снимки, разные программы — почему модели разные?

Литература

Основная

Дополнительная