FOTOSINTEZA

Tehnologijo, ki je v ozadju storitve Photosynth, so pred leti razvili na univerzi v Washingtonu, nato pa je postala tako všeč Microsoftu, da jo je odkupil. Ideja je banalna in preprosta, kar pa še ne pomeni, da je taka tudi njena izvedba. Ugotovili so, da je mogoče izdelati algoritem, ki med seboj primerja fotografije scene ali objekta, posnete z različnih kotov, mest, ne nazadnje tudi z različnimi fotoaparati in v različnih ločljivostih, ter na njih išče stične točke. Na podlagi tako pridobljenih podatkov izdela virtualni model, mrežo objekta ali scene, ki je uporabniku bolj ali manj nevidna, ter nanjo razporedi fotografije. Rezultat ni računalniški 3D-model, temveč nekaj podobnega, kot če bi doma iz žice spletli prostorski model, potem pa nanj logično obesili fotografije in tako ponazorili prostor fotografiranja. Če smo bolj strokovni – Photosynth je kombinacija programske opreme za izdelavo panoram in programa za oblikovanje navidezne resničnosti (Quicktime VR), le da je popolnoma avtomatiziran.

ISKANJE ZNAČILNIC

Orodja (storitve) za oblikovanje 3D-modela iz fotografij temeljijo na iskanju skupnih točk na fotografijah. Značilnice so tisti deli fotografije, ki se pojavljajo na več fotografijah in so hkrati dovolj izrazite, da jih računalnik (ne človek s svojimi očmi in možgani) zna preprosto najti. Načelo iskanja značilnic ni pomembno le za oblikovanje 3D-modelov, temveč se med drugim uporabljajo pri lepljenju več fotografij oziroma izdelavi panoramske fotografije. Da ugotovijo, kateri deli fotografije se ujemajo z deli na drugih fotografijah predmeta, uporabljajo tako imenovane diskriminativne slikovne značilnosti (discriminative image features). To so točke na fotografiji, ki jih poišče detektor značilnosti, nato pa jih dodatno opiše deskriptor značilnic – to je številski vektor, ki opisuje lastnosti slike v okolici točke, ki jo je našel detektor. Detektorji na fotografiji običajno iščejo robove, oglišča, ekstremne vrednosti slikovnih elementov (pik) in podobno. Zaželeno je, da detektorji na fotografijah, pri katerih gre za pokrivanje, najdejo približno iste oblikovane točke, s tem pa tudi značilnice. Ko algoritem najde značilnice in ujemanje med njimi na seriji fotografij, svoje delo opravi še algoritem, ki na podlagi ujemanja med fotografijami oceni položaj značilnic in fotoaparatov v tridimenzionalnem prostoru (triangulacija).

Podobno deluje Microsoftova storitev Photosynth, le da ta v procesu izpusti korak medsebojnega povezovanja – prilagajanja pridobljenih 3D-koordinat (bundle adjustment). Zato pa je izdelava »syntha«, kot se uradno imenuje, hitrejša. A tudi slabša. Saj rezultat ni pravi 3D-model predmeta, kjer je njegova struktura pridobljena iz fotografij in kot »koža« napeta prek žičnega modela, temveč 3D točkovni model, v katerega so postavljene fotografije takšne, kot so.

NAPOTKI ZA FOTOGRAFIRANJE

Priporočljivo je, da si najprej preberete ali pogledate video navodila za uporabo, ki so običajno del storitve, ter jih tudi upoštevate. Računalnik dojame vsebino fotografije popolnoma drugače kot človekovi možgani. Če je tem jasno, kaj je spredaj in kaj zadaj in kakšne so približne razlike v globini, lahko računalniški algoritem to razume popolnoma drugače. Zato pri fotografiranju res raje držite navodil, boste pa morali veliko eksperimentirati, da boste dobili rezultat, ki vas bo zadovoljil. Iz izkušenj vam lahko povemo, da vas bo prvi rezultat storitve verjetno razočaral, pa čeprav se vam bo zdelo, da bi lahko algoritem iz fotografij, ki ste mu jih servirali, dokaj preprosto izdelal popoln 3D-model.

Vhodni podatki so torej fotografije objekta. Pri tem ni omejitve števila fotografij, velja pa načelo, več je bolje. Prav tako ni nujno, da so vse fotografije posnete z enim fotoaparatom. To dejstvo je precej pomembno, saj lahko fotografije objekta, do katerega fizično nimate dostopa, najdete tudi na javnih spletnih fotografskih odložiščih.

Ker smo v preteklosti preizkusili že nekaj tovrstnih storitev, se sami običajno držimo nekaj načel. Predmet podstavite na enobarvno podlago, enako pa naj bo tudi ozadje. Najboljše je, če je kontrast med predmetom in okolico čim večji, saj s tem olajšamo delo algoritmu (programu). Fotografij predmeta naj bo čim več, predmet pa naj bo »poslikan naokoli« po vseh oseh. Splošen »recept« je, da zorni kot spreminjamo za do med 5 in 10 stopinj. Velja pa pravilo, da boste za predmet, ki je bolj razgiban, a hkrati manj teksturiran (ima manj izrazito strukturo obarvanosti površine) za uspešno modeliranje potrebovali veliko več fotografij kot za predmet, ki ima nasprotne lastnosti. Ločljivost posameznih fotografij naj bo čim višja, pomembna pa sta tudi osvetlitev in izostritev površine predmeta (globinska ostrina). Pri tem je treba paziti na odseve svetlobe na površini predmeta, saj se ti poznajo kot »napake« na 3D-rekonstrukciji. Podobno velja, ko fotografirate prostor, osebo ali stavbo.

UGOTOVITVE, OPAŽANJA

Photosynth je kombinacija dodatka za spletni brskalnik za prikaz in pregledovanje izdelanih »synthov« in programa, ki v uporabnikovem računalniku izvede operacijo nad fotografijami in vse skupaj naloži v Microsoftov strežnik. Pogoj je registracija v storitev z računom Windows Live ID, uporabnik pa ima na voljo 20 GB prostora. To je in hkrati veliko in malo, lahko pa že izdelane »synthe« zbrišemo in sprostimo prostor. Hitrost obdelave je odvisna od zmogljivosti računalnika in hitrosti prenosa podatkov povezave v internet (v smeri od uporabnika). Kdo vidi končni izdelek v spletu, je odvisno od uporabnika, ki lahko sam nastavi pogoje. Uporaba je sicer preprosta, težava pa je, da nimate vpliva na končni rezultat, saj vse poteka samodejno. Kakovost končnega izdelka je izključno odvisna od seta fotografij.

Phov deluje izključno prek spleta. Uporabnik vpiše svoj poštni naslov, določi fotografije, ki jih želi naložiti znotraj spletnega obrazca in zažene nalaganje. Sledita pošiljanje zahtevka in prikaz sporočila, da vas bodo obvestili, ko bo objekt izdelan. V sporočilu je povezava, na kateri je objekt viden znotraj javanskega pregledovalnika. Tudi v tem primeru je kakovost končnega izdelka odvisna izključno od fotografij. Ozko grlo je lahko nizka hitrost prenosa podatkov od uporabnika, toliko bolj, če je fotografij veliko in so visoke ločljivosti. Uporabnik je pri eni obdelavi omejen z do 100 fotografijami, pri čemer velikost posamezne ne sme preseči 10 MB.

Photofly se od zgornjih storitev malce razlikuje. Uporabnik se mora registrirati, nato pa lahko prenese in v svoj računalnik namesti samostojni urejevalnik in vse počne znotraj njega. Najprej določi fotografije, pri čemer lahko pogleda in po potrebi spreminja njihov vrstni red, kako si fotografije sledijo ena za drugo, kar olajša delo algoritmom. Program samodejno razpredi fotografije v skupine, kot je po njegovem pravilno. Vzemimo za primer kipec palčka. En nabor so fotografije okoli palčka v ravnini njegovega pasu, drugi iz ravnine njegove glave z rahlim pogledom navzdol in tretji iz ravnine nog z rahlim pogledom navzgor – kar tvori tri »orbite« fotoaparata okoli njega. Če urejevalnik sam tega ne naredi samodejno, lahko posamezne fotografije premeščamo iz nabora v nabor oziroma spreminjamo vrstni red znotraj njega. Sledi izdelava foto scene, v pri čemer se vse izbrane fotografije naložijo v strežnik. Kako hitro to poteka, je spet odvisno od internetne povezave. Sledi obdelava. Imate možnost, da počakate, v tem primeru se stanje izvedene operacije kaže v urejevalniku, ali pa zahtevate obvestilo o zaključku po e-pošti. Ko je prvi korak obdelave zaključen, se iz strežnika v urejevalnik prenese omrežni model – prikaz objekta kot mreža trikotnikov s prosojno vidno teksturo. Urejevalnik dopušča izvedbo korekcij, brisanja trikotnikov, spreminjanja položaja fotoaparata in dodajanje novih fotografij, vendar morate biti pozorni in dobro vedeti, kaj počnete, saj lahko naredite več škode kot koristi. Če pa se dobro naučite uporabe urejevalnika, kar pomeni, da ste se najmanj pretolkli čez 70 strani navodil za uporabo in že izdelali nekaj »testnih projektov«, imate možnost vplivanja na končni rezultat. Ko ste zadovoljni z omrežnim modelom, zaženete postopek končne izdelave objekta, kjer izberete tri možne kakovosti. Morebitne korekture se spet prenesejo v strežnik, po zaključku pa se model prenese v urejevalnik, kjer ga lahko zgolj gledate (vrtenje, povečevanje in podobno) ali ročno popravite napake, ki so preveč očitne. Model lahko tudi izvozite in ga dodatno obdelate v bolj profesionalnem 3D-grafičnem programu.

DO KDAJ?

V zadnjih letih smo videli nekaj poskusov pretvorbe fotografij v takšno ali drugačno 3D- obliko, a je večinoma šlo za prototipe z omejeno funkcionalnostjo ali življenjsko dobo. Žal je tako, da tovrstna storitev, če v ozadju ni bogatega podjetja, brezplačno ne more dolgo obstajati. Še najmanj težav s tem ima Photosynth, ki deluje že nekaj let in bo tako tudi v prihodnje. Če torej želite izdelati nekaj, kar bo dlje časa dosegljivo v spletu, hkrati pa bo na voljo tudi vsem spletnim obiskovalcem, potem je ta storitev najboljša izbira.

Manj optimistični pa smo glede drugih dveh storitev. Autodeskov projekt Photofly je namenjen tehnološkemu prikazu, in po znanih podatkih naj bi bil na voljo do konca naslednjega leta (2012). Kaj bo po preteku tega datuma, še ni znano. Morda bo postala brezplačna storitev v oblaku z možnostjo oblikovanja spletne skupnosti za ogled in izmenjavo »stvaritev«, torej nekaj podobnega, kot je danes Photosynth, ali pa bo del Autodeskove plačljive ponudbe. Čisto po ameriško je direktor Autodeska na nekem dogodku povedal, da je njihova storitev prva in edina, ki omogoča izdelavo 3D-modela iz fotografij. Kar ni popolnoma res, saj Xlabova storitev Phov deluje že od konca lanskega leta. Morda je ne pozna, čemur se ne čudimo. Xlab uporablja tehnologijo in opremo, ki jo ima v ozadju za svoje komercialne projekte, kot je izdelava 3D-modelov predmetov slovenskih muzejev, in kolikor razpoložljivih virov, strojnih in človeških, ostane, je na voljo za naključne obiskovalce. Ko naložite fotografije, vas storitev prijazno obvesti, da boste prejeli poštno sporočilo, ko bo objekt izdelan. To pa lahko traja! Škoda. Če bi namreč Phov deloval podobno samodejno, kot to počne Photofly, vključno s samostojnim urejevalnikom, bi bila njegova uporabnost večja. Kaj hočemo. Xlab pač (še) ni Autodesk!