想做3D可以先從拍照開始嗎?攝影建模經驗分享

文、圖/王柔婷

攝影測量是一種使用相機拍攝物體或地面的技術,通過分析兩幅或更多幅相片之間的重疊區域,可以精確地測量和創建三維結構。完成攝影後使用數據處理的相關軟體,輔助完成最後的3D物件。

今年6月,中央社媒體實驗室推出第一個3D敘事報導「公園革命」。或許你會好奇,為什麼中央社要開始用3D敘事?其實,最初只是為了媒體實驗室的成員許願「想玩玩看3D題目」。

與其他媒體相較,中央社在3D的起步算晚,但這個時間點也許還不壞?隨著5G逐漸普及,網頁的內容可以更厚重,更豐富。Apple Vision Pro的發表,也讓大家對於VR(虛擬實境)、AR(擴增實境)、MR(混合實境)等頭戴顯示裝置有更多期待。當軟硬體都就位,3D將發揮更大的敘事效果。

「公園革命」這個題目,我們透過開源軟體Blender建模。過程中,我們也開始思考,如果我們想建構更複雜、更擬真的場景時,有沒有更有效率的方法?於是,我們決定實驗以「攝影測量」的方式,建構3D模型。

攝影測量(photogrammetry)是一種使用相機拍攝物體或地面的技術,通過分析兩幅或更多幅相片之間的重疊區域,可以精確地測量和創建三維結構。完成攝影後,還需使用數據處理的相關軟體,如:Reality Capture,輔助你完成最後的3D物件。

值得一提的是,隨著AI深度學習的發展,近年也開始流行一種類似於攝影測量的新技術NeRF(Neural Radiance Fields)。NeRF同樣也是從多個視點的2D圖像中重建3D場景,但它除了透過深度學習的方式自動處理模型外,也打破了以往攝影測量的限制:無法建構玻璃等透明材質,也無法處理動態變化。無法處理動態變化指的是拍攝過程中,物體或場景若有變化,如移動或變形,3D模型的重建就可能會出現問題。

關於攝影建模方法,紐約時報發表過詳細的手把手教學,新加坡的The Straits Times也有經驗分享,中央社這篇文章將著重在初學者容易犯的攝影痛點。

在攝影建模的社群裡,資深的玩家曾經說:「如果模型不複雜,成功的關鍵不在事後的電腦運算,而在於拍攝前的準備和你實際拍攝到的素材。」根據我們的實戰經驗,這句話很貼切,我們確實多次因為拍得不夠好,而建模失敗。以下我們將扼要說明拍攝技巧,幫助你建立更好的拍照意識。

首先,需要選擇對的光線。如果你的建模環境是室外,陰天或早晨是很好的選擇,拍攝現場的光影如果不斷變化,會讓電腦在運算時,無法理解這是否為同一個物件或場景。

攝影建模是藉由比較物件上的同一點在不同圖像中的位置和角度,計算出這些點在3D空間的相對位置。也就是說,為了讓物件上的每一個點在不同位置都有相對應的圖像資料,你需要拍多種角度,讓物體徹底被照片包覆。所以在拍照前,記得確保拍攝動線順暢,評估攝影人員是否有機會環繞360度移動。

以360度球狀的方式拍攝物體。

這張示意圖使用單眼相機作為圖示,當然你也可替換成手機甚至空拍機,只要畫質夠清晰即可。在相機的設定上,ISO值盡量不要高於800,光圈F值大一點,F8-10是好範圍,以避免對建模物品產生景深。

至於要拍多少張照片才足夠呢?初學者多拍一些就對了!在我們的經驗中,至少要對物件「平拍、俯拍、仰拍」360度各一圈,並且針對重要位置進行局部360度特寫。我們還可以分享一個小技巧,拍攝時可以在心中默念:一動一步,一步一拍,每張照片建議重疊60%以上,確保獲得足夠的素材。此外,也要記得跟物件保持一致的距離,以免同一個模型有些地方很清楚,有些地方卻很模糊。

為了避免照片扭曲和變形,又或是在電腦運算時,距離測量產生錯誤。請記得,拍攝不同角度的照片時,身體(腳架)跟相機都要移動,不要站在同個定點捕捉物件。

以實際的狀況來說,重疊的感覺大致如下,仔細看,編號1、2、3,是不一樣的照片喔!

在文章的首圖中,可以看到我們選定一間工廠進行實驗,空間大小約為20坪。前期拍攝規劃時,我們將建模範圍拆成3部分,把3個物件分開算圖,再縫合起來。以分組的思維建模,可以讓電腦負荷量降低一些。

我們總計拍攝3000多張照片,透過Reality Capture花費約一週的時間電腦運算及模型修整,軟體使用費用約新台幣1300元(依運算照片數量計費)。關於軟體的使用,請先參閱紐時和海峽時報的文章,日後我們也將進一步更新內容。(編輯:王柔婷)1120811