又漲姿勢了 拍一堆照片，就可以重建高精度三維模型？他們是這樣做的

「 感知CG · 感觸創意 · 感受藝術 · 感悟心靈 」

—— WORLD_CG ——

最近老潘和正度數據的王總聊天，說起他們作的東西。感覺蠻有意思的。說起來，其中的知識還是蠻多的。今天，整理出來跟大家分享下，也讓大家漲漲知識。

這是廣東古村落里的一條街道，經過正度數據前期現場採集和後期合成，還原整個街道的全貌。最關鍵的是，用照片構建三維場景的方式，可以實現超高精度，你看，在這條街道里，連牆壁上大字報的每一個字都看的清清楚楚，高清起來連製作人都覺得害怕。

看似普通的三維街道，其實隱藏了一個技能殺。那就是他包含了完整的光隧道。也就是說，除了採集這個街道的三維模型，還採集了這個環境的HDR光源，在結合影視和遊戲做場景時，HDR環境光源可以打在另外載入的三維模型上。如果背景真實太easy，那讓三維物體跟場景無縫融合，真的不要太完美了！

（可以從車身上看到周邊環境光的反射）

其實三維場景重建技術，是在三維物體圖像建模的方式上拓展出來的，總共分為兩大步驟，先對物體進行360°全面拍攝，在進行後期合成。

針對物體的360°全面拍攝，通俗一點的說法，就是拿著相機從下而上或從上而下一圈一圈地「掃描」物體，確保物體所有可以拍到的地方都拍攝到。

左圖為三維重建生成的模型，右圖為物體的實拍照片。

如果你有一堆相機，那麼你可以搭建一個掃描空間，將物體放在中間，一秒拍完，連圍著拍的力氣都省了。

圖為使用了三維重建技術的某3A遊戲大作的掃描間。

而針對場景的拍攝，比如一條街道或者一個大殿，那麼用普通相機一張張拍顯然是不現實的。那麼可以選擇全景照片，全景照片可以理解成一種的鏡頭畸變，很多三維重建的演算法或者軟體都會提供鏡頭校準，用全景照片生成模型的後期處理流程和普通照片的區別就是，全景照片需要多加一步：鏡頭校準。

一條完整街道的建模，圖中一個藍點即兩張球幕全景圖，高效也高質量。

全景球幕照片原始素材

場景的全景圖採集完成之後，就進行後期合成，之前採集的原始圖像，通過軟體自動檢測重疊部分，之後生成點雲數據。點雲顧名思義由很多單獨的點組成，每個點擁有自己的位置信息和顏色信息，單獨的點相互組合成被攝物體的形狀，最後以點云為基礎生成固體模型和貼圖。

圖為物體後期合成的過程，場景也是一樣的做法。

剛剛有提到，這種三維場景重建，簡單點來說就是通過照片構建三維模型的技術，它相對於傳統的計算機建模，在複雜物體的建模方面更加高效、高質量和低門檻，當然，一定程度上也取決於照片質量和拍攝方法。

使用傳統的計算機建模建立複雜的模型需要有大量的美學知識，軟體使用基礎之類的個人技術，即便技術高強，也往往會耗時巨大。而三維建模只要能熟練掌握整個製作流程，那任何人都可以製作出一定水準的東西來，這不僅能大大提升整體製作質量，還能節省大量的時間，對於要大量複雜模型的項目來說，三維重建是個不錯的選擇。

三維重建的特點是擁有對物體的高還原度，當然並不是說傳統的電腦三維建模不能高度還原真實物體，但在「結構複雜的物體」這個前提下要產出同樣質量的模型，三維重建技術耗時更少。

物體頭部的細節還原，實際物體頭部約3厘米左右。

左圖為三維模型，右圖為實拍照片

細節部位的高度還原

但這個技術並不是萬能的，因為三維重建的特性，並不是所有物體都適合用這個技術來建模。從原理來解釋的話，利用二維照片建立三維模型的演算法一般會從相鄰的照片里自動尋找互相匹配的部分，然後通過物體從不同角度觀察的變形來計算物體本來的形狀。

圖中每一個藍色長方形就代表一張照片及它的位置，

高重疊的拍攝保證了模型的正確生成。

所以複雜不規則的物體反而不會增加難度，但也正是因為這種特點：完全左右對稱的物體、透明或半透明的物體和表面光滑反光太厲害的物體是不適合用三維重建技術來建模的。反之此類物體用傳統的電腦三維建模方法效率會更高。三維重建和傳統三維建模並不是互相衝突的技術，甚至是互補的關係。

目前三維重建技術在測繪、文物保護、考古、醫學、遊戲等領域都有出色的發揮，而針對場景的三維重建還原，以他高清和擁有光隧道的優勢，可以快速複製在電影電視遊戲的場景製作中，好快省的製作效果更是奠定了快速複製的基礎。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！