Tworzenie modeli 3D za pomocą smartfona to wcale nie odległa przyszłość, ale rzeczywistość, czego dowodem jest darmowa mobilna aplikacja 123D Catch firmy Autodesk. Postanowiliśmy sprawdzić, ile jest warta.

Aplikacja Autodesk 123D Catch przeznaczona jest do generowania modeli 3D na podstawie wykonanych zdjęć obiektu. Czego spodziewaliśmy się po tym programie, przystępując do testu? Nazwa aplikacji podpowiada, że praca z nią jest łatwa i szybka. Z drugiej strony, biorąc pod uwagę, że software jest całkowicie darmowy, mieliśmy obawy, iż będzie oferował tylko najbardziej podstawowe funkcje. Krótko mówiąc – umożliwi zabawę z modelami 3D, ale nic więcej. Po cichu liczyliśmy jednak, że skoro autorem 123D Catch jest Autodesk – najbardziej liczący się producent oprogramowania do modelowania na świecie – firma nie dopuści do wypuszczenia na rynek bubla.

Zanim zaczniesz fotografować, poznaj zasady

Aplikacja 123D Catch została przygotowana przez Autodesk praktycznie na wszystkie mobilne systemy operacyjne. Odpowiednią wersję oprogramowania można pobrać ze strony produktu. Tam też znajdziemy informacje o zasadzie działania aplikacji, podręcznik użytkownika, a także ciekawe obiekty zeskanowane przez użytkowników softu i udostępnione w chmurze Autodesku. Zanim jednak przejdziemy do modelowania, warto wiedzieć, jak działa to rozwiązanie, by nie popełnić błędów podczas wykonywania zdjęć.

Wykorzystana w 123D Catch metoda pomiaru wcale nie jest nowa. Już dawno temu zorientowano się bowiem, że posiadając dwa zdjęcia tego samego obiektu wykonane z różnych pozycji aparatu, można uzyskać trzeci wymiar. Wystarczy odrobina matematyki, tj. (w dużym uproszczeniu) wyliczenie, ile dany obiekt przesunął się pomiędzy dwiema scenami (im bliżej aparatu, tym relatywnie bardziej się przesunie).

Niestety, manualne wykonywanie takich pomiarów dla wielu punktów jest pracochłonne. Przełomem okazało się opracowanie specjalnych algorytmów semi global matching, które automatycznie wyszukują na dwóch zdjęciach odpowiadające sobie piksele i wykonują wszystkie kalkulacje niezbędne do opracowania modelu 3D.

Implementacja tej metody w oprogramowaniu ma jednak jedną zasadniczą wadę – wymaga dużej mocy obliczeniowej. To właśnie z tego powodu aplikacja 123D Catch zleca przetwarzanie danych chmurze. Procesorowi smartfona zajęłoby to bowiem dni albo nawet miesiące.

Jak po sznurku

Za pierwszy obiekt do pomiaru wybieramy bez większego zastanowienia lustrzankę cyfrową (akurat była pod ręką). Tuż po włączeniu 123D Catch naciskamy symbol „plusa”, by rozpocząć nowy projekt. Nim zaczniemy robić zdjęcia naszego testowego obiektu, aplikacja krótko instruuje nas, jak powinniśmy fotografować, by otrzymać poprawny model. Pozornie sprawa wydaje się prosta: co to za filozofia obfotografować coś ze wszystkich stron. Praktyka pokazuje jednak, że wymaga to pewnej wprawy.

Przechodzimy do zasadniczego etapu modelowania. W oknie aplikacji uruchamia się aparat fotograficzny i robimy z różnych stron zdjęcia naszej lustrzance. Łącznie wyszło ich 17. Po wykonaniu zdjęć program sugeruje, by przejrzeć wszystkie w poszukiwaniu źle wykonanych, np. rozmazanych czy nieostrych. To narzędzie mogłoby być lepiej pomyślane, bo w obecnej wersji wymaga wchodzenia z galerii oddzielnie do każdego zdjęcia. Co tu dużo mówić – mało komu będzie się to chciało robić. Łatwiej byłoby natomiast przeskakiwać między kolejnymi zdjęciami pociągnięciem palca. Co gorsza, autor aplikacji nie pomyślał o dodaniu opcji powiększania fotografii. Jak mamy bez niej stwierdzić, czy zdjęcie jest ostre?

No dobrze, przejrzeliśmy zdjęcia na tyle, na ile się dało, i wydaje się, że wszystko jest OK. Pora przetworzyć je do modelu 3D. Nie dzieje się to jednak w smartfonie czy tablecie, ale w „chmurze” Autodesku, musimy mieć więc dostęp do internetu. Jeśli go akurat nie mamy, nic nie szkodzi, wysyłkę plików można odłożyć na później. Po przesłaniu zdjęć „chmura” rozpoczyna ich obróbkę. Czekając na wynik, wyjaśnijmy krótko, jak to się dzieje, że ze zwykłych zdjęć uzyskujemy model 3D.

↓ Kolejne etapy tworzenia modelu 3D: wykonywanie zdjęć, weryfikacja, wysyłka do chmury oraz przetwarzanie

Mamy model!

Niestety, nasza pierwsza próba okazała się nieudana – po około 20 minutach aplikacja poinformowała nas, że nie jest w stanie przetworzyć zdjęć. Nie zaskoczyło nas to jednak. Lustrzanka umieszczona była bowiem na serwecie, a tę podczas fotografowania przypadkiem lekko poruszyliśmy. To wystarczyło, by algorytm nie dał sobie rady z tym wyzwaniem.

Przy drugim podejściu rezygnujemy z serwetki. Przetwarzanie zdjęć trwa jednak zdecydowanie dłużej. Nieco irytujący robi się pasek pokazujący postęp prac, który ma się nijak do rzeczywistości. Na początku wydłuża się dość szybko, później coraz wolniej, a gdy dochodzi do końca, wyświetla się napis „Thinking some more”.

Cierpliwość się jednak opłaciła, bo po ponad 30 minutach otrzymaliśmy upragniony model. Możemy go wyświetlić zarówno w mobilnej aplikacji (wizualizacja działa na zasadzie streamingu, jest więc szybka i płynna, choć interfejs dotykowy czasem się zacina), jak i w desktopowej przeglądarce internetowej.

Na pierwszy rzut oka model aparatu prezentuje się ładnie, choć przy dokładniejszej analizie wychodzi sporo niedoróbek, w szczególności zlewanie się lustrzanki ze stołem. Nie jest wykluczone, że to efekt tego, że i stół, i aparat są czarne. Tak jak pisaliśmy wcześniej: wykorzystanie tego narzędzia wymaga nabrania doświadczenia.

Przedostatnim etapem pracy z 123D Catch jest zdefiniowanie ramki modelu (przycisk Frame). Na początku myśleliśmy, że funkcja ta przytnie nam model do określonego przez nas kwadratu. Byłoby to bardzo przydatne, bo oprócz samego aparatu nasz model zawiera dużo zbędnych śmieci. Niestety, okazuje się, że narzędzie to jest tylko po to, by przygotować obrazek ilustrujący nasz model. Zawód.

Ostatni etap pracy to wyeksportowanie modelu do galerii Autodesku. By to zrobić, należy założyć bezpłatne konto, co jednak nie wymaga zbyt dużo czasu. Nasz model może być publicznie widoczny, albo dostępny tylko dla nas.

↓ Model 3D lustrzanki (http://www.123dapp.com/catch/aparat/6331906)

Moździerz, flaszka, dynia

Chcąc udoskonalić nasze umiejętności modelowania 3D, postanawiamy wygenerować model ceramicznego kolorowego moździerza. Tu jednak nie poszło już tak łatwo. Przetwarzanie trwa bowiem aż półtorej godziny! Co więcej, jego efekt jest daleki od oczekiwanego – fatalnie wyszło szczególnie wnętrze moździerza (fot. na dole po lewej). Można oczywiście powiedzieć, że załadowaliśmy niepoprawne zdjęcia. Próbujemy więc ponownie.

Tym razem jest zdecydowanie lepiej, ale wciąż daleko od spodziewanego efektu (fot. na dole po prawej). Może mamy zły aparat? Może robimy zdjęcia przy zbyt słabym oświetleniu? Może bryła moździerza jest zbyt skomplikowana? Może układ zdjęć jest zły? A może… program jest zły! Miał być intuicyjny i prosty w obsłudze, ale coraz mniej w to wierzymy!

↓ Wynik dwóch prób wykonania modelu 3D porcelanowego moździerza

Nie poddajemy się i mierzymy dalej. Tym razem wybieramy butelkę po soku. Znów długo czekamy i znów wychodzi kiepsko – najgorzej odwzorowała się górna część butelki, gdzie nie było już soku. Wszystko oczywiście przez to, że jest przezroczysta. Ale z drugiej strony również dół nie wygląda najlepiej.

↓ Model 3D butelki po soku

Bierzemy więc dynię, no i… jest sukces! Nawet ładnie się wymodelowała, więc można ją pokazać światu.

↓ Udany model 3D dyni (http://www.123dapp.com/catch/dynia/6343448)

Co z tym fantem (dynią) zrobić?

Skoro otrzymaliśmy udany model, miło byłoby coś z nim praktycznego zrobić poza oglądaniem ze wszystkich stron. Sam serwis 123D Autodesku nie oferuje nic szczególnego poza jedną kluczową funkcją: eksportem modelu. Do wyboru mamy formaty OBJ, 3DP i STL.

Taki plik (w przypadku dyni ważący 90 MB) możemy zaimportować do jakiejś aplikacji do modelowania 3D. Jeśli chcemy coś darmowego, do wyboru mamy np. 123Design Autodesku. Tam możemy m.in. usunąć z naszego modelu śmieci i przygotować dynię do druku 3D. Ostrzegamy jednak, że sprawne działanie tego programu wymaga sporej mocy obliczeniowej.

Serwis 123d ma także funkcje społecznościowe, które pozwalają zarówno dzielić się naszym modelem, jak i oglądać i pobierać cudze. Tu możemy się przekonać, co modelują inni użytkownicy tej aplikacji. Na przykład: rzeźby, piłki, kotki, ciastka, roślinki, a nawet rozległe tereny (jak się domyślamy, takie modele powstały na bazie zdjęć wykonanych z powietrza). Patrząc na te modele (a jest ich łącznie ponad 12 tys.), dochodzimy do wniosku, że chyba inni mieli większe szczęście do tego programu.

Pokoju nie będzie

Na deser zdecydowaliśmy się na coś ambitniejszego, tj. wymodelowanie fragmentu pokoju. W tym przypadku przetwarzanie zdjęć trwało wyjątkowo długo – ponad 5 godzin (a wysłaliśmy tylko 22 fotografie). Efekt końcowy był zaś mało satysfakcjonujący.

↓ Model 3D fragmentu pokoju (http://www.123dapp.com/catch/my-room/6345250)

Jak widać już na pierwszy rzut oka, fatalnie odwzorowały się ściany. Można to tłumaczyć tym, że są one jednolitego koloru, trudno więc algorytmowi przypisać piksele odpowiednim fragmentom pokoju. Ale z drugiej strony, dlaczego na modelu nie odwzorowały się lampy przymocowane do ściany? Zastanawia nas także, dlaczego przy modelowaniu lustrzanki algorytm nie miał problemów z jednolicie czarnym stolikiem?

Reszta modelu na pierwszy rzut oka wydaje się w porządku, ale im większe powiększenie, tym bardziej widać różnego rodzaju brzydkie błędy, np. krzywe książki.

Do poprawki!

Przynajmniej z dwóch powodów trudno obiektywnie ocenić nam ten program. Po pierwsze, „darowanemu koniowi w zęby się nie zagląda”. Zawsze można powiedzieć, że skoro coś jest darmowe, to nie można oczekiwać „Bóg wie czego”. Pytanie, czy renomowana firma, jaką jest Autodesk, wypuszczając na masowy rynek niedorobiony produkt, nie szkodzi swojemu wizerunkowi. Po drugie, cały czas mamy obawy, że być może aplikacja działa poprawnie, a wina za porażki leży po naszej stronie. Komentarze użytkowników w serwisie Google Play pokazują jednak, że podobne problemy z tym softwarem są powszechne. Podsumujmy zatem mocne i słabe strony tego programu:

ZALETY

• Darmowość
• Intuicyjny interfejs obsługi
• Przetwarzane zdjęć „w chmurze”, w tym nawet kilka projektów jednocześnie
• Możliwość wizualizacji modelu 3D bezpośrednio w urządzeniu mobilnym
• Możliwość eksportu modelu 3D do pliku
• Funkcje społecznościowe

WADY

• Bardzo długie oczekiwanie na przetworzenie modelu – minimum pół godziny
• Częste problemy z poprawnym przetworzeniem
• Topornie działający interfejs dotykowy przy wizualizacji 3D
• Brak możliwości uruchomienia flesza w aparacie
• Brak możliwości powiększania zdjęć przed przesłaniem do chmury
• Brak narzędzi do podstawowej edycji modelu, choćby do wycięcia go z tła

Nasz wyrok: Pomysł na program jest genialny, ale aplikacja nadaje się do poprawki! Wprawdzie generowane przez nią modele są niemetryczne (nie można na nich wykonywać żadnych pomiarów), to gdyby działała poprawnie, miałaby wiele ciekawych zastosowań.

Mogłaby np. posłużyć do atrakcyjnej wizualizacji domu czy mieszkania oferowanego na sprzedaż czy wynajem. Z kolei po wymodelowaniu roślin można by łatwo zaprojektować sobie ogród. Model 3D pustego pokoju dałoby się natomiast wykorzystać do jego wirtualnego umeblowania. Niestety, wygląda na to, że Autodesk stracił zapał do rozwijania 123D Catch, bo nie aktualizuje programu już od roku.

Na szczęście udoskonalenie tego typu narzędzi jest tylko kwestią czasu. Udowodnił to Microsoft, który niedawno zaprezentował testową mobilną aplikację Capture 3D. Co tu dużo pisać, zobaczcie na filmie, jak działa.

Robi wrażenie! A dodajmy, że Microsoft pracuje również nad Paintem 3D, który pozwoli na prostą edycję modeli opracowanych przez Capture 3D. Jeśli te produkty będą działać tak, jak zapowiada producent, to mamy rewolucję, a jej początek nastąpi już wiosną 2017 roku. Czekamy z niecierpliwością.