《项目研究测试》对照片测量制作数字化文物资产的简介(一)

其实weindy在入行学习的阶段就有一个梦想,就是在物质文化保护的基础上,建立不同类别(塑像,金属器具,壁画等)不同特征(病害的,彩绘的,鎏金的,铜锈的等)的数字资产库,包括带材质的模型资产(像megascan资产库)和程序化纹理材质(substance材质库),提供比照片视频更直观更能创造艺术价值的记录形式,这个记录过程可以流程化标准化,可以作为行业规范,甚至可以拓展到所有物质的非物质的文化遗产记录保护工作上。毕竟所有的文物古迹研究保护都是一种文明的传承,只是我们科技还不够发达,很多领域还有待进一步去实现。

然而各种行业的弊端,如加班,更新受限,行业严冬之类的人为和环境因素,导致这个有生之年的希望越来越渺茫,直到去年有幸在本站评论区结识了某研究院研究员,并制作了文物保护研究项目的数字化演示,为文物研究的同僚们打开了结合视觉效果开发与文物保护研究的新领域的大门,同时也让渺茫的我看到了一丝丝未来的可能性。

此次作为后续项目的测试,尝试使用Photogrammetry即照片测量学,俗称照片扫描的方法还原一件文物复制品,并进行视觉效果开发,并打算将其中的规范做成文档,作为以后制作文物数字资产的参考标准。由于是研究过程的简介,所以没有详细的图文记录,这将在此次测试完成后再做整理。

本次作为对比,使用了agisoft公司的Metashape(原photoscan)1.6.3 build 10711版和3dflow公司的Zephyr 4.5.3版(5.0版学习版有问题,无法正常完成测量)两款软件作为对比。这两款老牌软件,很早就加入了GPU运算来增加处理的速度,并且会自动启用所有识别的显卡,Zephyr只支持Nvidia显卡的CUDA,Metashape除了CUDA还支持AMD显卡的OpenCL。由于两家公司对CUDA版本有限制要求,需要6系以上的Nvidia显卡才能被正确识别。本次测试硬件平台采用的是较新8700k+1080ti,32g内存。

首先是检查照片是否符合测量标准。拿到的照片,是相机直出的jpg格式,有8个方向x7个角度一共56张。

由于新版的Zephyr支持raw格式照片的导入,无疑在精度上拥有巨大的优势,给人一种赢在起跑线上的感觉。当然这不意味着jpg格式在照片测量领域不够准确,只要jpg生成的算法涂抹较少,颗粒较清晰,最终生成的模型和纹理精度也足够用了。并且,只要背景跟主体颜色对比鲜明,颜色变化较少,在对齐照片的时候都会自动优化裁切掉背景色,这点非常方便,不用再耗费大量时间

下来导入两款软件。因为都已经内置机翻中文语言,所以只需要按流程添加任务,按对齐照片→建立密集点云→生成模型→生成纹理的步骤,都选择最高精度让电脑自行运算即可。

这里经过了数次流程,记录所耗费的时间大致为:Zephyr耗费1个半小时,Metashape耗费近乎3个小时。期间也尝试过中等精度的测量生成步骤,两边软件都出现过一张特定角度照片对齐错误,需要手动校正的情况。Metashape甚至每次最高精度对齐的结果都有可能出现那张照片对齐错误。如果是在几百张照片生成完整场景的情况,这种错误带来的时间浪费结果将是灾难性的。

在处理过程中,Zephyr还可以监控系统资源占用程度,包括cpu,gpu和内存的占用曲线图,Metashape占用只能从任务管理器里查看。这里能看出来,Metashape对N卡CUDA单元占用率很低,所以造成运算速度落后一倍以上。Metashape最早只支持OpenCL,CUDA的支持是中途加入的,所以可能对AMD显卡更友好些。

下面是生成的模型对比,两边软件输出的最高精度都是2000万面,都给予默认Lambert材质。左边是Zephyr生成的,右边是Metashape生成的。可以明显看出Zephyr细节更加准确,塑像脸上胡子的纹理凹凸花纹都被详细捕捉,Metashape的衣领上明显有更多不准确的凹凸起伏,头发外轮廓的边界也不够平整。同时还验证了,即使是jpg格式的50来张照片,Zephyr也能计算后得到足够精确的模型。

综上所述,Zephyr比起Metashape更适合用来制作这类文物的照片测量,细节更多,速度更快,同时界面更友好,操作方便。

下一步就是在zbrush里对模型的后续处理了,包括重新拓扑,整理纹理贴图。处理完纹理贴图后,再到marmoset里进行lookdev,制作最终可见的视觉效果。

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