3D掃描儀
挑戰(zhàn):瑞典藝術(shù)家Tove Kjellmark的下一場(chǎng)大型展名為《駿馬、機(jī)器與不可測(cè)》,想法頗為大膽。他要為一匹活潑好動(dòng)的駿馬完成三維掃描,這少不了踢腿、后退這些馬匹常見(jiàn)的動(dòng)作。掃描儀掃描移動(dòng)物體時(shí),接受到的空間坐標(biāo)會(huì)沖突,最終效果不是一個(gè)完整結(jié)構(gòu),而是模糊的三維狀態(tài)。這種情況下,就必須盡可能捕獲這匹駿馬。
解決方案:Artec Eva, Artec Leo, Artec Studio, ZBrush, Maya, 3D打印
效果:順利完成十匹馬的三維掃描,并完成數(shù)據(jù)處理、動(dòng)畫(huà)制作、3D打印,很快將展出于2022年的重要展覽。
新項(xiàng)目聚焦各種尺寸馬匹的3D數(shù)據(jù)掃描與處理,十分有趣。
“很多人會(huì)說(shuō),掃描一匹馬是不可能的!”瑞典藝術(shù)家Tove Kjellmark說(shuō)道,他為了籌備下一場(chǎng)藝術(shù)展,正打算完成大量馬匹掃描的艱巨任務(wù)。
“沒(méi)人這么做過(guò)”,她補(bǔ)充道,“所以我決定試試!”
雛形
對(duì)Kjellmark而言,她的藝術(shù)靈感來(lái)源于對(duì)動(dòng)感的捕獲。
“長(zhǎng)期以來(lái),我一直對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下馬匹的軀體掃描興趣很感興趣,”她說(shuō)道,“這是我滿意的作品了。”
將三維掃描引入“運(yùn)動(dòng)即藝術(shù)”的理念,激發(fā)了她在2022年4月于斯德哥爾摩舉辦展覽《駿馬、機(jī)器與不可測(cè)》的靈感。展覽目的就是為了擴(kuò)大可測(cè)的界限,研究運(yùn)動(dòng)中的肉體,以及人、馬、機(jī)器人之間的互動(dòng)。她計(jì)劃對(duì)靜止和運(yùn)動(dòng)時(shí)的馬匹都進(jìn)行掃描,并制作成一個(gè)小系列。
藝術(shù)家目前為止,已經(jīng)掃描了10匹馬,她已經(jīng)離自己的目標(biāo)越來(lái)越近了:展出這些馬匹完成的雕塑作品,還要3D打印部分或完整的大小型雕塑,這些駿馬基本都形態(tài)各異。
和Kjellmark合作的埃太科三維合作商是瑞典Scan 3D Innovations AB。CEO Teddy Larsson親自上場(chǎng)協(xié)助掃描與培訓(xùn)。“Tove的創(chuàng)造力來(lái)自于2D與3D雕塑的結(jié)合,因其使用簡(jiǎn)單,質(zhì)量上乘,埃太科掃描儀成為她的首選工具。”他說(shuō)道。“她很快就得到了心儀的效果,也因此,我們一開(kāi)始就決定合作。”
無(wú)論流程多快多流暢,沒(méi)人可以獨(dú)立掃描馬匹。
如何掃描一匹馬
如果掃描的動(dòng)物又大又好動(dòng),想要順利掃描的話,必須考慮幾個(gè)方面。
“我們經(jīng)常把鬃毛編成辮子,所以掃描起來(lái)還算輕松,”Kjellmark說(shuō)道,本項(xiàng)目不需要還原鬃毛的全部細(xì)節(jié),不過(guò)使用的掃描儀絕對(duì)可以辦到這點(diǎn)。
接下來(lái),馬會(huì)自由活動(dòng),包括擺動(dòng)一下尾巴,也可能直接靠后腿站起來(lái)。這時(shí),就需要和馴馬師緊密合作。“我讓馴馬師盡量讓馬匹保持不動(dòng),”她強(qiáng)調(diào),讓馬匹在設(shè)備面前獲得安全感很重要。
“馬匹要先聞聞掃描儀,它們能感知一切,”Kjellmark 說(shuō)道。“它們還對(duì)閃光燈有反應(yīng),不過(guò)使用Leo的話不成問(wèn)題,效果非常好。”
Leo無(wú)線式掃描操作讓充滿挑戰(zhàn)的馬匹掃描變得簡(jiǎn)單不少。
開(kāi)始的掃描用Artec Eva完成,但這款設(shè)備小身材大威力的設(shè)備上有閃光燈,讓馬匹很不安。而后來(lái)使用的Artec Leo就非常好。“Leo沒(méi)有這樣的閃爍光線,閃爍頻率也沒(méi)那么高,”Larsson解釋道。無(wú)線設(shè)計(jì)加機(jī)載處理,Leo可以從各個(gè)角度為馬匹快速完成精準(zhǔn)掃描。
馬匹頭部的掃描,短短幾秒即可完成,身體也僅需幾分鐘。盡管任務(wù)本身并不簡(jiǎn)單,但整個(gè)流程非常簡(jiǎn)單。
“先從一側(cè)開(kāi)始,轉(zhuǎn)一下,掃描正面,再掃描另一側(cè),”Kjellmark說(shuō)道。“如果一切按計(jì)劃進(jìn)行,大概只要花四分鐘,非???!”
雖然這匹馬大概6尺高(170-180厘米),但整個(gè)身體也只需要一分多鐘,“當(dāng)然前提是馬能不動(dòng),”她笑著說(shuō)。
如果出現(xiàn)意外,也就是馬匹亂動(dòng),導(dǎo)致掃描中斷的情況也沒(méi)關(guān)系,有了追蹤功能,中斷前后可以無(wú)縫銜接,面對(duì)一匹毫無(wú)耐心的馬,這項(xiàng)功能非常必要。即便馬匹移動(dòng)了,掃描儀也能識(shí)別已采集的點(diǎn),然后從該處繼續(xù)。
“太棒了!掃描儀很智慧!從來(lái)沒(méi)想到自己能這么快完成!” Kjellmark說(shuō)道。
有了追蹤點(diǎn),馬匹即便很活躍也能快速完成掃描。
Kjellmark想在自己的展出中展覽動(dòng)態(tài)中的馬匹,它們姿態(tài)不同,由不同角度的掃描合并而成。當(dāng)然其中至少包括一份標(biāo)準(zhǔn)形象,這份數(shù)據(jù)也會(huì)用于動(dòng)態(tài)馬匹形象的捕獲。
“比如我希望某匹馬能展現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的形象,”她說(shuō)道。“于是我掃描兩次,一次掃描馬的身體,另一次單獨(dú)掃描頭部。”
掃描結(jié)束并傳輸數(shù)據(jù)后,開(kāi)始處理。
如何處理
Kjellmark分享了她的數(shù)據(jù)處理過(guò)程:首先在Artec Studio中查看所有數(shù)據(jù)。“我檢查了掃描數(shù)據(jù),所有不同的幀。比如,一匹馬的一側(cè)就有1524幀。然后,再像看動(dòng)畫(huà)一樣按順序查看。有些部分并不重要,可以一開(kāi)始就刪掉。”
其他掃描和馬匹其他部位均同樣操作,然后對(duì)齊。
對(duì)齊后,Artec Studio的尖銳融合對(duì)該項(xiàng)目而言也相當(dāng)關(guān)鍵。“有了尖銳融合,就能看清掃描中的一切,”她說(shuō)道。“比如可以感受到皮毛的柔軟,即便它們很短,還有馬匹的肌肉等等一切。”
在Artec Studio不同功能的幫助下,Kjellmark收獲了自己想要的三維效果。
除了尖銳融合,Kjellmark還進(jìn)行了快速融合。她表示,Artec Studio操作簡(jiǎn)單,為藝術(shù)領(lǐng)域帶來(lái)了可能:支持自行對(duì)齊,也就是說(shuō),可以根據(jù)同一份掃描,制作成不同模型,也因此,她可以對(duì)馬匹的掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行藝術(shù)創(chuàng)作。
“模型制作完成后,還要做兩三件事,”Kjellmark說(shuō)道。“首先,為馬匹打印一份完整的小型模型。”
完成后,對(duì)完整模型進(jìn)行切割、縮放,打印出放大版本。同時(shí),將完整模型發(fā)送給同事,他們使用動(dòng)作采集軟件Qualysis繼續(xù)加工。他們會(huì)在動(dòng)態(tài)采集數(shù)據(jù)上對(duì)采集的馬匹3D數(shù)據(jù)進(jìn)行改動(dòng)。然后,使用Maya軟件,將動(dòng)態(tài)采集數(shù)據(jù)和掃描數(shù)據(jù)融合,將3D模型覆蓋在動(dòng)態(tài)采集點(diǎn)上。
動(dòng)態(tài)采集數(shù)據(jù)和3D模型合并后形成的最終模型。
動(dòng)態(tài)制作
這匹瑞典馬已經(jīng)是Artec Leo的老朋友了。
雖然大多數(shù)三維掃描項(xiàng)目都追求逼真效果,但這場(chǎng)展覽卻與眾不同,掃描數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)意使用。通過(guò)這樣的軟件組合,馬匹能在現(xiàn)實(shí)和虛擬世界中,肆意移動(dòng)、后退、奔跑。
掃描數(shù)據(jù)不僅可以通過(guò)處理制作動(dòng)態(tài)姿勢(shì),也能疊加后制作栩栩如生的大型雕像,展現(xiàn)馬匹在后退站立、小跑、奔跑等不同動(dòng)作中的每個(gè)階段。
掃描后將一幀幀做成動(dòng)畫(huà),并設(shè)定動(dòng)態(tài)姿勢(shì)。
目前,所有馬匹均完成掃描,但隨著2022年4月展覽日子的臨近,Kjellmark的工作還將繼續(xù)。究竟如何利用3D媒體帶來(lái)更多可能,她還有 不少想法。
展覽還有別的創(chuàng)意?將整匹馬的3D模型作為全息圖投射在一間屋子里。“從來(lái)沒(méi)試過(guò),”這位雄心勃勃的藝術(shù)家說(shuō)道,“但這個(gè)點(diǎn)我已經(jīng)考慮了很多年。”
對(duì)Larsson而言,這個(gè)項(xiàng)目證明埃太科軟硬件有多優(yōu)秀。
他表示:“Artec Studio的算法工程和硬件配套使用,就是強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合的代名詞。這就是埃太科三維的美妙之處。”