01/08/2023
Introduktion til 3D-fotogrammetri med iPhone
Fotogrammetri er en fascinerende teknologi, der lader os omdanne en samling af almindelige fotografier til en fuldendt 3D-model eller en hel 3D-scene. Det eneste, du reelt behøver, er et kamera – og selvfølgelig din iPhone – samt en grundlæggende forståelse for, hvordan man tager gode billeder. I forrige artikel dykkede vi ned i, hvordan den nyeste iPhone-kamera fungerer med forskellige apps. Nu hvor vi har opnået en vis erfaring og kontrol over vores kamera, er vi klar til at dykke dybere ned i 3D-fotogrammetri, som i bund og grund handler om at tage rigtig mange billeder.
Anvendelsesmuligheder og begrænsninger
Fotogrammetri er begrænset af, hvad du pålideligt kan fange med dit kamera. Den mest åbenlyse faktor er tilgængelighed. Hvis du ikke kan nå et objekt med dit kamera og tage billeder af det, kan vi ikke scanne det. En lidt mindre indlysende faktor er objektets tekstur – eller rettere sagt, manglen på samme. Fotogrammetri fungerer ved at matche de samme visuelle træk på tværs af alle billederne og derudfra beregne dybden. Hvis der ikke er nogen træk at matche, eller hvis disse træk ændrer sig mellem billederne, vil fotogrammetri simpelthen ikke fungere. I praksis betyder dette, at objekter uden tekstur, helt glatte, ensfarvede, reflekterende eller transparente objekter er umulige at scanne uden en form for forbehandling. Hvis det, du tager billeder af, ikke falder ind under disse kategorier, kan du få en digital kopi af det. Der er utallige grunde til at skabe en 3D-model af et objekt eller en scene fra den virkelige verden. Fra seriøse anvendelser inden for bevaring, overvågning, reproduktion eller måling til mere legesyge formål som at skabe 3D-modeller 'for sjov'. Uanset hvilken kategori du måtte falde ind under, er de grundlæggende principper for fotografering de samme.
Teknikken bag 3D-scanning
Da dette er en blog om fotogrammetri, har vi diskuteret teknikkerne til billedfangst utallige gange. Nogle af de artikler, der er bedst egnet til fotografering med smartphones, inkluderer: * Smartphone Fotogrammetri til Lagerstyring * Oprettelse af 3D-aktiver med Fotogrammetri * Manuel Referering i Pixpro – Skalering uden GPS Men hvis du ønsker en forkortet version, er her de vigtigste punkter: * Du skal tage billeder af den samme ting fra forskellige perspektiver for at opnå fotogrammetri. Når du scanner noget, kan du gå rundt om objektet og tage et billede fra hvert lille skridt. Skaler dette for små objekter til mindre end et skridt, og tag flere skridt rundt om store objekter som huse. Målet er at skabe en masse overlappende billeder af det samme objekt, hvor det tekniske overlap gerne skal være omkring 80 procent. I praksis betyder det at bevæge sig cirka en femtedel af billedets synsfelt mellem hvert billede, men vi behøver ikke at være så præcise. * Dette gentager det første punkt: Tag ikke billeder uden fysisk at bevæge dig. At pege kameraet i en anden retning fra samme sted tæller IKKE. Igen, der må strengt taget ikke tages billeder fra samme sted. * Sørg for god billedkvalitet. Dette betyder ingen bevægelsessløring, ingen sløring fra fokusfejl, og billederne må ikke være for mørke eller for lyse. Fotos til fotogrammetri skal være teknisk gode. * Sørg for, at det, du ønsker at scanne, er fuldt dækket af billeder. Med de tre ovenstående punkter i tankerne, skal du dække dit motiv med dem. Hvert lille område, du vil scanne, skal være tydeligt synligt i flere billeder – jeg vil sige mindst 10. En simpel regel er: hvis et objekt ikke er tydeligt synligt i mindst 10 billeder, kan det muligvis ikke rekonstrueres i 3D. For at opsummere: Fotogrammetri handler om at tage mange billeder af det samme motiv fra forskellige, stærkt overlappende perspektiver, hvor billederne er teknisk korrekte og dækker dit motiv eller område rigeligt. Når du først får styr på det, bliver det blot et spørgsmål om at gå rundt om ting og tage hundredvis af billeder instinktivt.
iPhone-specifikke finurligheder
I den forrige artikel diskuterede vi, hvordan en iPhone fungerer for en person, der har taget den i brug for første gang efter at have brugt en Android-enhed i årevis, og som ikke har til hensigt at bruge Apple til desktop-behov. Det var en ret oplevelsesrig proces med nogle hovedkulsende tilbageslag, som f.eks. at skulle bruge et specielt værktøj til at kopiere billederne til en pc. Siden da har jeg opdaget et par flere finurligheder, som måske kræver opmærksomhed. Dette kan blive lidt dybere og mere avanceret på et tidspunkt: Selvom tredjepartsapps giver mere kontrol, er den standard kamera-app bedst optimeret. Dette opmuntrer intuitivt til at tage flere billeder og arbejde hurtigere. Forskellen er ikke ekstrem, men den er mærkbar, og når vi foretager sammenligninger, kan den skævvride resultaterne en smule. Afhængigt af indstillingerne kan telefonen producere RAW-filer, som kan fortolkes ekstremt forskelligt af en RAW-konverter; i mit tilfælde bruger jeg Adobe Lightroom Classic. Telefonen har en komprimeringsindstilling, der giver dig mulighed for at vælge JPEG XL-komprimering, som anvendes på RAW-filerne. Den tabsfri komprimering sparer plads uden omkostninger, hvilket er en fin funktion. Dog vil forskellige opløsningsmuligheder (48 vs. 12 megapixel) producere drastisk forskellige billeder i Lightroom, selv uden nogen justeringer. Så mit råd er at bruge den samme app og filformatindstillinger for hver scanning. På den måde er det nemt at justere alle relevante billeder på én gang, hvis du skyder i RAW for maksimal kvalitet og konsistens. Ikke alle apps tillader alle slags format- og opløsningsmuligheder. Mere specifikt har nogle apps ikke muligheden for at producere JPEG'er i 48-megapixel opløsning. Lumina, den app jeg anbefalede i den forrige artikel, har denne mulighed, og den er ret god, efter min mening. Når man ser eksemplerne fra den sidste artikel på nettet, med alle komprimeringsmetoder anvendt, er forskellen mellem forskellige opløsninger og RAW-filer mindre mærkbar, end når man ser billedet direkte på en computer. Jeg fastholder stadig, at valget af 48 megapixel eller RAW-formater giver en mærkbar, men lille, stigning i billedkvalitet. I fotogrammetrisk scanning er denne lille kvalitetsstigning dog ikke så vigtig og relevant, kun når alle andre faktorer er perfekt udført, og vi maksimerer outputets kvalitet. Jeg ville ikke dvæle ved opløsninger og formater, før du kan kalde dig selv en 3D-scanningentusiast.
Eksempler på 3D-scanning
Jeg har inkluderet et par eksempler, som du allerede har set ovenfor. Vi har behandlet billederne ved hjælp af Pixpro fotogrammetri-software med minimal manuel intervention, såsom brug af en klippeboks og oprydning af punktskyer. Disse er ret lav-indsats, sjove og hurtige scanninger, opnået ved blot at gå en tur rundt i byen og lede efter mere interessante objekter under rekordvarmt vejr for januar i Litauen. Du kan gøre dette selv lige nu, uanset hvilken telefon du måtte have. iPhone har fantastisk kamera-hardware. Mange Android-telefoner har lige så gode eller endda bedre kameraer uden den dårlige eftersmag af Apples standard kamera-app eller pengegriske App Store. Og selv smartphones i entry-level segmentet har i dag kameraer, der er perfekt anvendelige til udendørs scanninger som disse.
Konklusion: iPhone og fremtidens 3D-optagelse
Men en iPhone har et andet es i ærmet, som vi belejligt har udeladt til denne artikel – en LiDAR-sensor. Næste gang vil vi teste den og sammenligne den med klassisk fotogrammetri. Som du kan se, er fotogrammetrisk 3D-scanning nemt og tilgængeligt for alle. Stadig, den LiDAR-modul kan muligvis sænke adgangsbarrieren endnu mere. Det tvivler jeg stærkt på, men det vil vi se. Indtil da, gå ud og tag en masse billeder!
Har iPhone 15 Pro et spatialt kamera?
Apples iPhone 15 Pro introducerer, hvad de kalder et "spatialt kamera", der udnytter LiDAR-teknologiens kraft til at redefinere 3D-videooptagelse. I det stadigt udviklende landskab af smartphone-fotografering har Apples iPhone 15 Pro skabt sin egen niche. Introduktionen af det spatiale kamera er ikke blot en opgradering; det er en revolution, der signalerer begyndelsen på spatial videooptagelse. Centralt for denne banebrydende funktion er LiDAR-sensoren, et vidunder, der har transformeret industrier, fra selvkørende biler til udgravning af gamle relikvier. Historisk set har LiDAR, der står for Light Detection and Ranging, redefineret kortlægning og 3D-modellering. Dens genialitet ligger i dens evne til at måle afstande ved at udsende laserlys mod et mål og derefter måle det reflekterede lys. Forestil dig nu denne styrke pakket ind i vores smartphones. Det er præcis, hvad Apple har implementeret i sit kamerasystem. LiDAR-scanneren i iPhone udsender hurtige lysstråler, som, når de reflekteres fra objekter, vender tilbage til kilden. Den tid, denne rundtur tager, gør det muligt for iPhone at skabe et indviklet dybdekort af sine omgivelser. Det er her, magien udfolder sig. LiDAR-scanneren og kamerasystemet i iPhone, især i de nyeste Pro-modeller, arbejder i perfekt harmoni. Mens kameralinserne fokuserer på visuelle data, dykker LiDAR ned i dybdeopfattelsen. Denne synergi afkoder objekternes spatiale dynamik og forstår deres relative afstande. Spatial videooptagelse udnytter disse dybdedata. iPhone, med denne kapacitet, fanger ikke bare 3D-visuelt materiale i den konventionelle 'pop-out'-stil. Den dykker dybere og forstår miljøet i sin tredimensionelle helhed. Dette giver seerne, især dem, der bruger AR- eller VR-enheder, en rigere, mere immersiv oplevelse. Det, der virkelig adskiller iPhones spatiale video, er den problemfri integration af LiDAR-sensoren og kamerasystemet. Det er en rejse ud over blot visuel optagelse; det handler om at forstå miljøets indviklede dybde og spatiale samspil. Dette varsler et nyt kapitel inden for videoindhold. iPhone 15 Pro's kamerasystem, forstærket af LiDAR, er et vidnesbyrd om Apples vision. Udstyret med optisk billedstabilisering og en trio af alsidige linser er det et kamera til ethvert øjeblik. Under motorhjelmen supercharger det, Apple kalder sin Photonic Engine, kameraet, forstærker dets evner i svagt lys og sikrer en problemfri LiDAR-integration. Resultatet er skarpe, livagtige billeder. På videofronten er styrken tydelig med 4K-videoer ved 60fps. Dog forbliver kronjuvelen den spatiale video-funktion, optimeret til Apple Vision Pro-headsettet, der inviterer brugerne ind i et fascinerende virtuelt virkeligheds-område. Apples kamerasystem handler ikke kun om at fange øjeblikke; det handler om at leve dem. De spatiale videoer, beriget af LiDAR, lokker med en sandt immersiv oplevelse, især når de parres med Apple Vision Pro-headsettet. Dette er ikke en simpel forbedring; det er et kvantespring inden for videografi, da vi adskiller os fra 3D-video til Spatial Videography. Dette system vil fremme overgangen fra 3D til Spatial videografi. Forskellen er, at med 3D- og VR180-videoer forbliver synsvinklen statisk, uanset din tilgang til visning. Overvej dette: Hvis du havde to stænger, den ene placeret bag den anden, og du fangede dem i et 3D- eller VR180-format, ville den bagerste stang forblive skjult, selvom du flyttede dit blik sidelæns. Observer animationen: Guitarhovedet skjuler intermitterende kvinden i visse billeder, men er fuldt synligt i en direkte visning. Ligeledes skifter kvindens position i forhold til den fjerne klippe baseret på synsvinklen. Sådanne dynamiske perspektivskift er uden for de traditionelle 3D- og VR180-videoers kapacitet. I bund og grund har iPhone 15 Pro's spatiale kamera, forstærket med LiDAR-teknologi, tegnet grænserne for spatial videografi på ny. Det er en rejse ud over at fange virkeligheden; det handler om at forme den på ny. Efterhånden som teknologihorisonterne udvider sig, svinder grænsen mellem det virkelige og det virtuelle. Innovationer som det spatiale kamera bringer os tættere på en fremtid, hvor vores digitale eskapader resonerer lige så levende som vores håndgribelige oplevelser. Apples iPhone 15 Pro, med sit spatiale kamera, indbegrebet denne udvikling, idet den blander banebrydende hardware med software-finpudsning, hvilket understreger Apples urokkelige dedikation til innovation.
Hvis du vil læse andre artikler, der ligner 3D-scanning med din iPhone: En dybdegående guide, kan du besøge kategorien Teknologi.