【CG微资讯】使用智能手机进行摄影测量

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作者：Allegorithmic

翻译：ABOUTCG翻译小组

小平有福了！Allegorithmic发布了一篇全面的文章，介绍了使用现代工具进行摄影测量（photogrammetry.）的方法。这篇文章一步一步教你将照片变成三维作品。

在7月的Substance Days的公开讲座之后，根据Allegorithmic旨在将其产品根植于实际项目生产和提供更好的预设资源的目的（贴图，材质等），我们在今天分享给大家一些关于使用摄影测量来收集扫描我们身边的材质的知识。

作为Allegorithmic实验室的一员，我将大量时间花费在尝试疯狂的想法，新的设备和原型软件的研发上。当你知道我的背景是一个专业数码设备操作人员之后，你就能理解为什么只有摄影测量相关的项目让我觉得非常棒。但是，当使用昂贵的相机和光学设备来捕捉信息的资料越来越多的同时，能否使用智能手机进行制作还是不太明确。

于是我决定来深挖这个主题，尝试一下，单纯因为，“它能行！”，这个博客的目标就是向你证明，你需要哪些东西来进行这种低成本，DIY的摄影测量流程来进行高质量的材质扫描。

如你所见，并没有什么神奇的巴拉拉魔法，只有正确的工具（当然是Substance啦），所以我鼓励每个人行动起来，制作属于你们自己的扫描材质。一起扫描世界吧！

拍摄

在一个使用手机作为拍摄设备的项目中，选择一个可以保存非压缩格式，和可以手动控制曝光的APP至关重要。在我这个项目中，我使用了三星GalaxyS6和Camera FV-5这个APP.

在拍摄摄影测量的时候，总的来说能拍多清楚就拍多清楚，尽量没有噪点。通常智能手机的光圈都是锁定或者不能随便调整的，所以我们需要找到一个曝光设定能贴合我们的需求。曝光要能足够好，这样就可以把ISO设置到尽量低（接近100）快门速度尽量高来避免动态模糊。还有需要手动设置白平衡，防止颜色在不同的照片之间有变化。

对于摄影测量而言，最好的时候是漫反射的天气，比如多云。另外，你可以使用一个反光板，比如PhotoflexLiteDisc。

柔和的光线可以最小化阴影的边缘，这样可以产生一个比较好的颜色贴图。在这个案例中，我们是利用了阴天拍摄的。

比如一棵树，我们需要围绕着树干拍摄一圈照片。我们绕着树干运动，等间距的拍摄照片。

别忘了每张照片保留足够的重叠部分来帮助计算出更好的结果。

密集的拍摄会快速的消耗电量，所以别犹豫，带上备用电池。

摄影测量

回到工作室，我们继续使用一个特殊的软件制作摄影测量。

市面上有各种这类软件，这个案例我们使用的是Agisoft的PhotoScan。

典型的重建数据流程如下：导入图片，生成点云数据，最后重建模型。在这个案例中，我们只需要专注于树的一部分。流程的最后，我们会得到一个足够多面数的模型，大概在一千五百万面左右，和一张8K大小的颜色贴图。如你所见，即使是使用一个智能手机也能得到很好的效果。

后期处理

高模的面数是一千五百万面左右，为了适合常规流程，我们需要将高模的细节传递到低模上。你可以使用Substance Designer 或者 SubstancePainter集成的烘培工具。也可以使用你喜欢的三维软件来制作低模流程。

在这个案例中，我们使用了Blender来制作低模和法线/颜色贴图烘培。你可以在（https://youtu.be/wN7I24t8Oec）里看到Darrin Lile的一个很棒的教程。

如果你需要Height贴图，你可以使用Substance Designer来转换法线贴图到Height贴图。在 Substance Designer里，只需要将法线贴图链接到Height节点上就可以生成高度数据。然后将结果链接到一个导出节点上，这个节点有自己的预设。最后，将导出大小设置到13来生成一张8K的贴图。然后哇哦~你就有Height 贴图了。

现在，我们有了低模模型，可以在任何三维软件中使用了，但是有一些洞和缺失。

在这个案例中，可以使用SubstancePainter修复。

Substance Painter可以导入导出8K大小的贴图。它可以导入8K贴图，然后以4K大小工作，最后导出8K的结果，Substance Painter并不是放大了贴图，而是将精确的结果重新计算到一张没有损失的8K大小贴图上。

在导入了模型，颜色，法线和Height之后，我们仅新建了一个填充图层添加了所有的贴图。你可以添加任何其他需要的通道，设置大小为4K。

下一步，我们使用Clone工具来修复问题。在新建的一层上工作，可以分离克隆的数据和原始数据。

别忘记将混合模式从all channels切换到PassThrough。使用PassThrough混合模式，所有克隆通道下面的通道都会被复制。

Clone工具和Substance Painter其他工具一样，可以在所有通道上同时绘画，你可以同时克隆颜色，Height和法线。这功能特别节省时间。

为了移除光线对颜色的影响，我们可以使用SubstanceDesigner开发的一个滤镜。这个滤镜正在开发中，在未来版本里会放出。

（下载地址https://s3.amazonaws.com/alg-static/allegorithmic/clean_albedo.zip）

这个滤镜可以基于一个颜色参考和AmbientOcclusion来移除光线的影响（使用高模计算）。最后得到的结果是更加通用和中性的颜色贴图，可以在任何光线下使用。

最后

现在，所有问题都修复了。我们可以开始制作扩展材质了，或者叫做手工在扫描材质上添加程序纹理。

我们从烘培所有额外的其他贴图开始，比如WorldSpace Normal, Ambient Occlusion, Curvature, Position 和 Thickness。SubstancePainter可以很快的烘培一千五百万面的模型。

例如，我们可以在树干上添加青苔。我们找到一个Substance 分享平台上的青苔材质，将它导入到Substance Painter里。

我们已经有了一个良好的开端，仅仅需要使用MossSmart Mask把这个材质添加到一个填充图层。如果我们在MaskBuilder 面板里使用 World Space Normal，可以很容易的在一个面添加更多的青苔。

再举个栗子，我们可以烧了这棵树

只需要新建一个新的填充图层，附上一个烟的材质，添加一个遮罩，使用“Burn”Particle笔刷。笔刷大一些可以得到很好的效果。

最后你可以导出8K的所有贴图和额外的那些贴图到你喜欢用的渲染器中。正如你在案例里所见，8K贴图导出是无损的，和从摄影测量软件中导出的颜色贴图的质量是一致的。

我们正在进入扫描时代，没有什么可以阻止每个人去生产和定制属于自己的扫描数据。所以我邀请你们走到户外，获取任何喜欢的材质。今天分享的知识用以帮助你们将这些资源变为可以投入生产使用的贴图素材。

源自：Allegorithmic