Обзор модулей для 3D-сканеров Shining 3D
В этой статье мы рассказываем о дополнительном оборудовании для 3D-сканеров Shining 3D серии EinScan: модулях HD Prime pack и EinScan Color Pack, а также наборе Industrial pack; рассматриваем характеристики дополнительного оборудования и какие преимущества оно дает, как расширяет возможности сканеров.
Прочитайте статью, чтобы узнать больше.
Содержание
Введение
Источник: shining3ddental.com
Основанная в 2014 году, компания SHINING 3D со штаб-квартирой в Ханчжоу, Китай, занимается разработкой технологий 3D-оцифровки и 3D-печати. SHINING 3D производит и продает 3D-сканеры для различных отраслей, 3D-принтеры и материалы для 3D-печати. Стремясь охватить своей продукцией все сегменты рынка – от самых дешевых устройств до профессиональных, SHINING 3D предлагает дополнительные модули для своих 3D-сканеров, значительно расширяющие их возможности по сравнению с базовыми моделями.
Обзор HD Prime Pack
Модуль поставляется в коробочке размером примерно 15 x 15 см.
Внутри коробочки, в пленке, лежит модуль HD Prime Pack.
Сам модуль небольшой, примерно 10 см в длину и 6-7 см в ширину. За матовым лицевым стеклом устройства находится дополнительная подсветка из 8 светодиодов и еще одна камера.
Крепление модуля на сканер сделано через разъем USB 3.0. Фиксатор на разъеме предотвращает выпадение модуля при сканировании или резком повороте сканера.
Чтобы установить модуль на сканер, необходимо снять одну из заглушек на сканере комплектным стилусом, вставить модуль в USB-разъем сканера и повернуть язычок для закрытия замка крепления. Производитель снял подробное руководство по установке модуля, которое можно найти на официальном сайте и на youtube-канале.
Подробное описание работы с модулем и режимов сканирования можно посмотреть на официальном сайте или в инструкции пользователя.
Тест 1: T-Rex — объект 200 х 100 мм с большим количеством деталей
В качестве первого объекта возьмем голову механического тираннозавра. Сначала проведем тест без HD-модуля, зафиксируем время сканирования.
Используем режим Handheld Rapid Scan — быстрое сканирование средней точности, для больших и средних объектов. Выберем режим «авто» и самое маленькое расстояние между точками, что позволит нам добиться максимальной считываемости и точности именно для этого режима.
Спустя несколько итераций (при условии, что сканер не потерял трекинг и объект правильно сшивается) получаем посредственно детализированный скан. На сканирование в этом режиме ушло: 3 минуты на полный скан и около 1,5 минут на одну сторону.
Итог:
Время: 3 минуты.
Качество: средняя детализация модели.
Главные минусы: периодическая потеря трекинга, грубая сшивка модели.
Тест 2: T-Rex в режиме HandheldHD
Второй тест также проводился без модуля HD Prime Pack, все на том же черепе механического тираннозавра, с такими же условиями освещения и расположения модели, но в режиме HandheldHD. В этом режиме сканирование точнее, можно использовать метки и не терять трекинг при сканировании, но скорость ниже.
Время сканирования увеличилось незначительно, но понадобилось 2 прохода — 2 минуты на первый и около 1,5 минут на второй. В процессе также происходила потеря трекинга, но сканер достаточно быстро находил необходимые точки для продолжения работы.
Итог:
Время: 3-4 минуты.
Качество: выше среднего.
Главный минус: периодическая потеря трекинга, не часто.
Тест 3: Ангел — объект 150 х 150 мм в режиме HandheldHD
На этой тестовой модели много очень мелких деталей, рельеф значительно сложнее.
Сканирование проводилось в режиме Handheld HD без модуля HD Prime Pack.
Понадобилось 3 прохода по 2 минуты каждый, модель достаточно детализированная и нетривиальная. Сканер терял трекинг достаточно часто. Полученная 3D-модель оказалась почти такая же, как и оригинал, за исключением недоступных для сканирования фрагментов поверхности (углублений сложной внутренней формы).
Итог:
Время: 6 минут, за 3 прохода.
Качество: модель максимально приближена к оригиналу, за исключением сложных углублений.
Главный минус: относительно долгое время сканирования.
Тест 4: T-Rex и Ангел в режиме HandheldHD с HD Prime pack
В этом тесте сканировались все те же модели: тираннозавра размером 200 x 100 мм и ангелочка размером 150 x 150 мм.
Перед началом сканирования необходимо установить модуль на сканер. Для этого отключаем сканер от питания и открываем заглушку.
Устанавливаем модуль в разъем USB и закрываем на нем фиксатор, чтобы надежно закрепить. Подключаем сканер к питанию и к компьютеру, запускаем программу.
Программа распознает сканер с модулем и предлагает провести калибровку. Калибровка занимает пару минут, после чего можно перейти в режим сканирования: теперь под обозначением режима Handheld HD имеется надпись, сообщающая об установленном модуле.
Сканирование тираннозавра до такого вида, как на этом скриншоте, происходит всего за 1 минуту.
При сканировании ангелочка первая попытка оказалась неудачной — без меток сканер по какой-то причине потерял трекинг и сбил сведение модели. Возможно, при вращении модель немного сдвинулась.
При необходимости, сведение таких сканов можно сделать вручную.
Чтобы не делать ручное сведение, мы добавили меток и еще раз запустили сканирование. Весь процесс сканирования карапуза занял всего 2 минуты — 2 прохода, по минуте каждый.
Видео: процесс сканирования
Итог:
Время: 2 минуты — для такого качества очень быстро.
Качество: очень высокое.
Главный минус: нужны метки, потеря трекинга иногда добавляет трудозатрат.
Еще примеры сканов с HD Prime Pack
Выводы
В режиме HD с Prime Pack проецируется такое же количество линий, что и в штатном HD-режиме, но разница в том, что сканер с модулем получает возможность сканировать с гораздо более высокой частотой кадров. HD-сканирование ручным сканером с Prime Pack позволяет добиться такого же уровня детализации, что и при использовании настольного сканера на штативе, сохраняя при этом гибкость использования портативного устройства.
Обзор Color Pack
Целью этого теста было выяснить, какие цвета можно получить с использованием Color Pack для Shining Einscan, сравнить их с реальными, оценить редактируемость текстур и узнать формат полученных файлов.
Внутри упаковки находится похожий на HD Prime Pack прибор, немного меньше по размерам, с одной камерой и 4 светодиодами.
Он также подключается к сканеру через порт USB 3.0.
Для его установки необходимо снять заглушку со сканера, вставить модуль в разъем, закрыть фиксатор и подключить сканер к компьютеру.
В ПО, помимо основной калибровки, становится доступна калибровка по белому цвету (White Balance), которую нужно сделать после основной калибровки. Весь процесс, как и раньше, занимает пару минут.
Тест 1: Смайлик — режим HandRapid + модуль ColorPack
Был выбран почти идеальный кандидат для сканирования — антропоморфный плюшевый смайлик: яркие цвета, простая форма и небольшая фактурность поверхности, чтобы проверить ее отображение на скане. Для сканирования необходимо обеспечить неподвижность модели, у нас это почти получилось — объект хорошо просидел почти все время, но в конце решил немного вздремнуть и чуть было не испортил скан.
Сканирование
В режиме Handheld Rapid с установленным Color pack, в отличие от предыдущего модуля, в окне программы сканирования ничего не меняется, дополнительных надписей под режимами нет. Понять, что модуль подключен, можно запустив выбранный режим и увидев, что стал доступен режим текстур.
Выбираем минимальное расстояние между точками и сканируем. Сперва кажется, что качество оставляет желать лучшего, какие-то участки сканер отказывается считывать, хотя они находятся прямо перед камерой, но при дальнейшей автоматической обработке ситуация исправилась.
Текстуру модели можно скрывать и отображать. Как и в обычной модели, текстура скрывает все погрешности и недочеты геометрии. Также доступно редактирование яркости и контрастности цвета текстуры.
Цвета на скане получились более насыщенные, чем на оригинале, но в данном случае это даже лучше, а в общем — легко исправляется на готовой модели. Автоматическая сшивка добавила пару артефактов в виде синих участков — похоже, что сканер захватил цвет подставки. Это можно исправить, сделав автоматическую ретопологию.
Соответствующая кнопка находится в нижнем правом углу меню, при нажатии на нее также становится доступен автоматический layout или оптимизация layout — оптимизация расположения текстуры и ее частей, на этом мы подробнее остановимся чуть ниже.
При включении галочки «оптимизация» появляется предупреждение системы о том, что это может занять дополнительное время. На автоматическую обработку скана у программы ушло минут 6-10. Само сканирование с текстурой заняло менее 3 минут, что достаточно быстро.
Выходные форматы
Для сохранения моделей с текстурой сканер использует .obj формат — распространенный формат для моделей с материалами или текстурами.
Материал имеет стандартное для любого редактора расширение .mlt, что тоже очень удобно. Сами текстуры хранятся в высоком разрешении в формате .jpg. Все эти файлы программа для сканирования автоматически сохраняет на диске.
В ПО также есть возможность выгрузки трехмерной модели на SketchFab — один из самых популярных сервисов хранения и обмена 3D-моделями.
Видео: процесс сканирования
Текстуры, layout и редактируемость текстур после сканирования
Для большего удобства, при создании модели и ее текстур, с помощью специальной программы или вручную делается layout или, как его еще называют, «текстурный атлас».
Пример модели с хорошим атласом текстур. Источник: classpert.com
Атлас текстур удобен при редактировании — при наведении на участок модели сразу видно, какую текстуру он имеет. Это работает и наоборот — при наведении на кусочек текстуры становится понятно, к какой части модели она относится.
Текстура после сканирования разделена на мелкие и очень мелкие части, чью связь с полигонами модели не удается отследить.
Чтобы исправить это, необходимо применить оптимизацию (remapping).
После оптимизации текстура выглядит гораздо лучше, но для редактирования все равно не очень удобно — на ней нет четкого отображения связи частей модели и текстур. Также можно заметить, что сканированная текстура объединяет в себе несколько других: Normal map, Diffuse и Albedo — текстуры нормалей и углов, карту цвета и карту освещения. Обычно эти карты существуют отдельно и подключаются при необходимости.
Тест 2: Щит со львом — простой объект
Крупный объект, но текстура достаточно сложная.
Сканирование заняло всего 1 минуту.
Вот такую модель мы получили.
Оба теста показали, что сканер с модулем Color Pack хорошо передает цвета, в том числе и яркие.
Тест 3: Маска — модель с блестящей поверхностью
Модель имеет блестящую поверхность, сложный цвет с градиентом и отливом.
Результат сканирования оказался темноват, поэтому пришлось редактировать яркость текстуры. На что особенно стоит обратить внимание — сканер захватил блеск.
Это не внутренняя подсветка программы, это именно блеск от падающего света. Время сканирования — всего 3 минуты.
Тест 4: Собор — модель 8 x 8 x 12 см с мелкими деталями и текстурами
Основные сложности в этом тесте — большое количество цветов, небольшое расстояние между башенками и малый размер модели в целом.
Сканирование, даже с потерей трекинга, заняло меньше 3 минут. Качество полученной текстуры немного хуже, чем при сканировании крупных объектов.
Еще примеры сканов с Color Pack
Итог, плюсы и минусы
Плюсы: быстрое сканирование для мелких и средних объектов, качество текстуры на крупных объектах хорошее (размер текстур от 1000 пикселей и разрешение 96 точек на дюйм, что близко к высокому качеству изображения).
Примеры разрешения в точках на дюйм, источник: cy-pr.com
Минусы: иногда цветопередача сильно отличается от исходной, за счет игры света, тени и цвета, но это можно исправить программной обработкой. Главный недостаток — плохое сканирование черного цвета, который приходится указывать вручную, а для считывания геометрии применять матирующий спрей. Также недостатком является неудобство редактирования полученных текстур, даже после оптимизации.
Выводы
Модуль Color Pack эффективен, прост в использовании и будет полезен для быстрого создания моделей со сложной текстурой, которые используются в интернет-магазинах, для цифровых экспозиций выставок и музеев, в производстве видеоигр и 3D-анимации, в реализации VR и AR-проектов.
Обзор Industrial Pack
Industrial pack делает сканирование более удобным, особенно для объектов малого и среднего размера, а также увеличивает точность сканирования до 0.04 мм. Теперь не нужно бегать со сканером вокруг объекта, синхронизируемые между собой поворотный столик и 3D-сканер делают процесс сканирования полностью автоматическим.
Это самый объемный пак для Einscan, в который входят поворотный столик, штатив и адаптер для крепления сканера. Поворотный столик предназначен для работы с деталями весом до 5 килограмм, его вращение во время сканирования управляется программно, а на его поверхность уже нанесены необходимые метки. С Industrial pack возможно одновременное использование Color pack или HD Prime pack.
Тест
В качестве теста выполним сканирование объекта из предыдущего примера и сравним, насколько вырастет качество текстур и детализация.
Перед началом работы необходимо откалибровать все входящие в комплекс устройства и настроить баланс белого. Вся процедура занимает не более 10 минут.
Программируемые метки, автоматическая регулировка положения и синхронизация с программой позволяют считывать самую мелкую и плохо читаемую текстуру.
Сканирование с Color Pack и Industrial Pack
Ещё примеры сканов с Industrial Pack
Итог и выводы
Текстура стала четче и большего разрешения: количество точек на дюйм не поменялось, а вот размер текстуры вырос в полтора раза.
Заключение
Каждый из представленных в обзоре модулей значительно расширяет возможности 3D-сканеров Shining 3D EinScan.
Industrial pack необходим, если нужно сканировать небольшие объекты в автоматическом режиме на поворотном столе, с повышенными точностью и разрешением.
Сolor pack используется для сканирования объектов, для которых важна передача цвета — это музейные экспонаты, прототипы изделий и предметы искусства.
HD prime pack предназначен для сканирования с высокой детализацией, когда важна не столько точность передачи размеров, сколько точность передачи геометрии поверхности — для визуализаций, моделирования для 3D-печати, AR/VR.
Кроме того, Color pack или HD prime pack могут работать совместно с Industrial pack.
Рекомендуемые товары
Оставить комментарий