（ほぼ）無料で城をスキャンする方法

はじめに

World Voidをプレイするには、歴史的な記念碑をUnreal Engine 4に移植する必要がありました。 私の仕事は城をスキャンすることでした。 私は資金調達を期待していましたが、それはすべて遅れていたので、私は最終的にそれを受け取り、お金なしですべて自分でやることに決め、成功しました-ロックをスキャンしました！ 数ヶ月が経ちましたが、私はまだ興奮しています！ この記事では、私がどのようにしたかを説明します。 しかし、まず、Milos Lukacs、Jeffrey Ian Wilson、および3D Scanning User Groupに感謝します。

写真測量とは何ですか？

要するに、写真測量は、異なる角度で撮影された1つのオブジェクトの複数の写真から3Dモデルを作成するプロセスです。



オブジェクトの3次元スキャンについては検討しません。このトピックについては既に十分に説明しています。



写真測量の学習を開始する場合は、YouTubeのこの短いJames Candy ビデオをお勧めします。 Agisoft Photoscanが記載されていますが、説明されている概念は他の写真測量ソフトウェアでも機能します。 また、貧しい人々のための写真測量ガイドを学ぶことができます。



多くのアーティストがワークフローで写真測量を使用し、Epicゲームのカイトデモ、スターウォーズバトルフロント、およびその他の無数のプロジェクトに使用しました。 しかし、これらのスタジオのほとんどは石や木をスキャンしました。 Epic gamesは、オープンワールドデモ用のリソースの作成方法に関する投稿を書きました。 同社の従業員は、機器の選択についての投稿と、照明を除去するプロセスを説明する別の 投稿まで書いています。 まだ見たことがない場合は、これらの投稿を読むことを強くお勧めします。

難しさ

城のような大きなオブジェクトをスキャンする場合、次の問題を忘れてはなりません。

• ショット数：城は石よりも大きいため、低ポリゴンモデルが必要な場合でも、より多くのショットを撮影する必要があります。 つまり、より大きなSDカードが必要です。 しかし、大量のSDカードを購入すると、バッテリーの放電の問題が発生するため、予備のバッテリーを購入することをお勧めします。 これは明らかなように思えるかもしれませんが、2000ショット以上を撮影し始めたとき、それは私にとって発見であることが判明しました。 このプロセスの途中で、バッテリーが切れ始めました。 幸いなことに、城の警備員は私が彼らのオフィスでカメラを充電することができました。 写真を撮った後は、コンピューターに十分なストレージスペースを見つける必要がありますが、最近ではハードドライブは非常に安価です。
• より多くの時間：撮影するほど時間がかかるのは当然です。 城をスキャンするのに8時間かかりました。つまり、8時間の曇り/曇りの天気が必要になります。 城のある部分の必要な写真をすべて撮ってから、次の部分に移動するのもいいでしょう。 この場合、日光が少しずれ、ソフトウェアがすべての写真を一緒に接続できない場合、コントロールポイントを使用していつでも手動で接続できます。
• 計算能力：多数の写真を分析するため、多くのコンピューティングリソースが必要になります。 コンピューターの要件は3Dスキャンソフトウェアに依存しますが、次のことを知っておく必要があります。
  
  
  • RAM 多くのRAM、64 GBが最適です。 ただし、一部の3dスキャンパッケージは、少量のRAMでスキャンを処理できるキャッシュシステムを使用しますが、32 GB未満で作業することはお勧めしません。
  • ビデオプロセッサ より速く、より良い。 多くのビデオメモリは必要ありません。4GBで十分です。 一部のソフトウェアはAMDをサポートしていないため、NVidia GTXカードをお勧めします。
  • プロセッサー コアが多いほど良い。
• 困難な射撃角度：石をスキャンするとき、どの角度からでも写真を撮ることができ、巨大な城には届きにくいスポットがあります。 可能であれば、ドローンを使用しますが、私は持っていませんでしたので、以下で説明するように、問題を別の方法で解決する必要がありました。
• 複雑な構造：石とは異なり、城はより複雑な形をしていますが、石には内部スペースがないという事実は言うまでもありません。 タスクはさらに難しくなります。必要なものがすべて削除されていることを確認する必要があります。 これを達成する方法は？ 予備計画と現地検証。

目標を探る（事前計画）

私は、1万年以上も住んでいるレバノンの都市、ビブロスの歴史的建造物で働いています。 ただし、城自体は12世紀のものです。 これは、ヨーロッパの一部の国で新しく建てられたものと比較して比較的小さな城ですが、この城の各壁は、時間自体によって磨かれた非常に詳細な石積みでできています。



目標を検討するということは、紙の上面図と側面図をスケッチし、それらをいくつかの要素に分解し、撮影順序を選択し、さらに写真を撮る必要がある領域を選択する必要があることを意味します。



さらに、スキャン中にエラーが蓄積されるため、変位したジオメトリが作成されるため、スキャンが自動的に修正されるように、常にオブジェクトの完全な円形画像セットを作成する必要があります。 開いたジオメトリは正確ではない場合があります。



また、この機会を利用して、城壁から周辺地域の写真を多数撮りました。これにより、スキャンに風景を追加することができました。



ヒント：1つのポイントから異なる角度で複数の画像を撮影しないでください（パノラマ画像）。 ほとんどの場合、これは不要なエラーにつながります。



スペースが限られているため、すべての角度から写真を撮るのが難しい小さなトンネルをスキャンするのに便利な方法です。直線で歩き、各ステップでカメラを前に向けて写真を撮ります。 この手法では解像度は低くなりますが、十分な場合があります。







スキャン中にいくつかの角度を見失い、画像が十分に重なり合わない可能性が非常に高いため、スキャンで低解像度の領域が表示されるため、その場で結果を確認することを強くお勧めします。 たとえば、Reality Capture 3Dスキャンソフトウェアは、ラップトップ上の膨大な数の画像の重複をわずか数分で確認できます。 これは非常に便利です。どのエリアでより多くの画像が必要かを知ることができます。







白い点は、写真が撮影された場所を示しています。 青い点は、ソフトウェアが自動的に関連付けることができないいくつかの要素を関連付けるのに役立つ、手で追加された調査ポイントです。 城の屋根には多くの測地ポイントがありますが、これは正常です。ドローンがなく、屋根の写真を十分に撮れなかったためです。 幸いなことに、私はそれらを手動でバインドすることができました。これは、大きなロックでは不可能な場合があります。 合計で、ソフトウェアは4,000枚の写真をリンクしました。

何が必要ですか？

可能な限り保存したい場合、必要なものは次のとおりです。

• カメラ（ええ）、必然的に「DSLR」。 たとえばGalaxy S7などの新しいスマートフォンでは、カメラはかなり優れていますが、3Dスキャンで稼ぐ場合は、DSLRを購入します。 DSLRを持っていなかったので、叔母から借りました。 ニコンd3200で、石でできた城をスキャンしていたので、シャープネスの高いカメラは必要ありませんでした。
• レンズ。 カメラはズームレンズ（18〜55 mm）で販売されていますが、焦点距離が一定のレンズを使用することをお勧めします。 ただし、スキャン全体に制限値（18または55）を使用する場合は、すべて正常に動作するはずです。
• 三脚 はい、特に城内などの暗い場所で撮影し、フラッシュを使用できない場合、つまり、高いシャッタースピードで写真を撮る場合に必要になります。
• 一脚は便利ですが、手が揺れず、希望のシャッタースピードが選択されている場合は、それを使わなくても構いません。 一方、たったの10ドルです。
• SDカード。 64 GB SDカードを使用しました。 ラップトップを持っていて、カードがいっぱいになったら、写真をハードドライブに転送できました。

使用しなかったもの

• バッテリー 持っていませんでしたが、たくさん写真を撮るつもりなら、2番目または3番目のバッテリーを購入することをお勧めします。
• ドローン それはあなたの仕事を大いに促進することができ、そのような機会があれば、それを購入することを検討してください。 私はドローンを持っていなかったので、さまざまな危険な場所から登って写真を撮らなければなりませんでした。 幸いなことに、うまくいきましたが、特に大きな城でどれだけ運を試したいですか？
• クロムボールと灰色のボール。 このデバイスは、完璧な色精度と照明を除去する理想的なプロセスを得るために使用されます。 あらゆる機会を利用して完璧なスキャンを作成するのは魅力的です。 しかし、最初に自問してください、それは価値がありますか？ 適切な結果を提供しながら、このデバイスを必要としない他の照明除去技術があります。 私の場合、このデバイスはプロジェクトに別の大きなレイヤーを追加しますが、品質を改善する価値はありませんでした。
• キャリブレーションターゲットカラーチェッカー。 これは高価ですが、カメラのキャリブレーションに役立つデバイスです。 スキャン時に使用しませんでした。

ソフトウェア

一連の写真測量ソフトウェアをテストしましたが、以下にリストするパッケージはいずれも小さなスキャンに対応していますが、大量のデータ（解像度24メガピクセルの写真4000枚）を処理する必要がありました。

• Agisoft Photoscan。 Agisoftは、最も人気のあるエンターテイメントソフトウェアです。 ユーザーフレンドリーなインターフェイスと驚くほどの完成したスキャン品質を備えています。 標準バージョンは180ドルですが、大きなスキャンを作成するときに非常に役立つ測地ポイントを作成するオプションが必要な場合は、3,500ドルでプロフェッショナルバージョンを購入する必要があります。 同時に、Agisoftは大量のコンピューティングリソースを消費します。大量のデータを処理するには、非常に強力なコンピューターが必要です。 Agisoftがこのリストの競合他社よりも少し遅いことは言うまでもありません。
• Pix4d 専用のツールキットにより、このソフトウェアは産業および農業で最も一般的です。 強力なコンピューターでは、大量のデータを処理でき、同時にAgisoftよりも少し高速です。 このパッケージのサブスクリプションは月額350ドルです。 ただし、結果のテクスチャの品質はあまり好きではありませんでした。
• Autodesk Recap。 これは無料のバージョンがあり、高品質のスキャンを作成するクラウドソフトウェアです。 残念ながら、処理されたセットは250枚の写真に制限されており、大量のデータをクラウドにアップロードするのには永遠に時間がかかります。
• リアリティキャプチャ。 市場を席巻した新人。 これは非常に高速なソフトウェアで、大量のデータを処理でき、NVidiaビデオプロセッサを搭載した通常のコンピューターで動作できます。 ラップトップでも実行できますが、優れた冷却機能を備えたゲーム用ラップトップをお持ちでない限り、これはお勧めしません。ラップトップに強くて長期的な負荷をかけるとリソースが減少します。 Reality Captureには、ラップトップ上の画像を数秒でリンクできる優れたクイックスナップ機能があります。 これは、撮影場所で設定されたデータをチェックして、十分な写真があることを確認するための便利なツールです。 Agisoftと比較して、このソフトウェアにはわずかにノイズの多いスキャンがあります。 3か月で99ユーロかかりますが、このバージョンでは2500を超える画像を処理できません。 さらに必要な場合は、年間7500ユーロでCLIバージョンを購入する必要があります。 幸いなことに、ロックをスキャンするとき、Reality Captureはベータ版で、60日間無料でした。 これは、スキャンを完了するのに十分以上です。

費用

これは興味深い部分です。 私はカメラを借りましたが、ソフトウェアは無料でしたが、私のラップトップはそれに対処できなかったため、スキャンを処理する必要がありました。 ここでMilos Lukacsが私を助けてくれて、彼は彼のコンピューターでデータを処理することを提案しました、そして私の感謝は限りないことを知っています。 彼はデータバインディングのプロセスで私を助け、初心者に典型的な私の間違いのいくつかを修正するためのいくつかのトリックを示しました。 その結果、私は三脚、一脚、SDカードにお金を費やすだけで、合計$ 70 +送料がかかりました。 つまり、はい、たった70ドルで城を上から下までスキャンすることができました！ 私は、欲望を持って、あなたが道を見つけることができることを証明しました。 私は幸運でしたが、私がチャットして友達を作り始めたとき、幸運が訪れました。

これを繰り返すことはできますか？

城がスキャンを開始する6か月前、3Dスキャンについては何も知りませんでした。 そして、私はそれを一人でやったと言いたくなりますが、それは真実ではありません-彼らは私を助けました、そしてこの助けは多くの点でコミュニティと業界の専門家から受けました。 どうやって見つけたの？ 非常にシンプル-Facebook 3Dスキャンユーザーグループ。 最初にグループに参加し、次に自分がやりたいことを説明し、コミュニティから大きなサポートを受けました。 グループのメンバーの1人であるプロのJeffrey Ian Wilsonが「PM」と書いてくれて、実り多い会話をしました。 彼は私を正しい道に導き、私が複雑なプロジェクトの準備ができていることに気づき、提案をしました。 さらに、彼はある程度の懐疑心を持って勧告を扱うことを勧めました。 同じことが私のアドバイスにも当てはまります。実際、3Dスキャンの経験はわずか6か月であり、ロックをスキャンするときにミスを犯しました。幸いなことに、それらはそれほど深刻ではなく、修正することができました。 ロックをスキャンできたとしても、これはロックをスキャンするのに最高のアシスタントだという意味ではありません。 私は自分の経験を共有し、勉強し、自分ですべてを試します。 セクションの見出しの質問に答えます。はい、私の「偉業」を繰り返すことができます。決心があれば、不可能はありません。

結論として

私たちの経験が読者に役立つことを心から願っています。もしこれから何か面白いことが出てきたら、Twitterで書いてください。またはFacebookグループで共有してください。



10億ポリゴンのスキャンを処理してゲームエンジンに移植することは、まったく別の話であり、別の投稿に値します。