Fotogrametría 3D: de fotografías a modelos 3D

La fotogrametría 3D es el proceso de reproducir un elemento físico y crear un modelo 3D preciso. Puede utilizarse para fotografiar todo tipo de objetos, desde personas y artefactos históricos hasta aviones, edificios e incluso estructuras más grandes.

«Es una forma muy buena de conseguir que un objeto sea tangible e inmersivo, de modo que se pueda mirar a su alrededor y ver su textura», afirma John Maurice, director de marketing de productos europeos en Canon Europe. «También se puede conseguir esto en un renderizado CG, pero no es lo mismo porque nunca se obtienen todos los matices que captura la fotogrametría».

Las aplicaciones de la fotogrametría digital y el modelado 3D son infinitas, y la técnica se emplea como solución en la producción, la ingeniería, el diseño, el entretenimiento y la sanidad. «La creación de modelos 3D de una persona puede ayudar en el diagnóstico y el seguimiento del tratamiento», explica John. «Y si trabajas en el sector industrial, hacer un modelo 3D reduce la costosa fase de creación de prototipos».

La fotogrametría 3D es un campo muy especializado y el proceso es meticuloso. «Hay que tomar muchas fotos del motivo, y normalmente tiene que haber una superposición de dos tercios entre las imágenes para crear el mapa 3D», comenta John. «Así que, si realizas las tomas con una sola cámara, tienes que moverla ligeramente pero con mucha precisión, para conseguir ese solapamiento».

La elección de cámaras asequibles es una prioridad cuando se pretende poblar un equipo de fotogrametría 3D con más de 100 cámaras. «Las cámaras réflex para principiantes son buenas para este tipo de trabajo», comenta John. «También los objetivos asequibles. Los objetivos de 50 mm son populares, porque son rentables y de buena calidad».

«Parte de la razón por la que no nos hemos pasado al Full Frame es que la profundidad de campo es mayor con todas las cámaras APS-C, y eso es muy importante para el procesamiento de los datos».

En su equipo de cuerpo completo, Sample & Hold utiliza una combinación de objetivos de 100 mm, 85 mm y 50 mm, como el EF 85mm f/1.8 USM y el EF 50mm f/1.8 STM de Canon, con las longitudes focales más largas para capturar zonas importantes, como los pies y las manos. El equipo de cabeza utiliza una combinación de objetivos de 40 mm y 50 mm, como el EF 40mm f/2.8 STM de Canon.

Sam comenta: «Siempre utilizamos objetivos de focal fija, en parte porque no hay que preocuparse de que las cosas se desplacen, sobre todo si movemos el equipo».

«Las cámaras de nivel básico no están diseñadas para lo que nosotros hacemos con ellas, así que puede haber disonancia en los tiempos de obturación», continúa. «Para evitarlo, utilizamos el flash para controlar las exposiciones. Trabajamos en una sala oscura y utilizamos las cámaras con una velocidad de obturación de 1/3 o 1/5 s, y los flashes se disparan a la vez para exponer las imágenes. Controlamos las cámaras con el software Smart Shooter y lo sincronizamos todo mediante Esper TriggerBox».

Esper ofrece soluciones de escaneo multicámara y 3D a los proveedores de servicios del sector de los videojuegos y los efectos visuales, así como para la publicidad, la investigación académica, las cabinas de fotografía en tiempo real y otros ámbitos. El director de la empresa, Nick Foots, afirma que lo más importante a la hora de configurar un sistema de fotogrametría 3D es el resultado final.

«Lo primero que pregunto a cualquiera durante una consultoría es: ¿Para qué lo vas a utilizar? Es decir: ¿Con qué resolución y formato? Y a partir de ahí se puede trabajar en todo el proceso», explica Nick. «Así, si algo solo se va a utilizar para el comercio electrónico en la web con una resolución no especialmente alta, no tiene sentido tener 60 cámaras apuntando al objeto».

«Si vas a crear un videojuego en 4K, puedes necesitar más de 160 cámaras, pero si vas a crear modelos 3D 'mini-me' de personas utilizando una impresora FDM, en realidad solo vas a necesitar entre 30 y 50 cámaras. No hay forma de que una impresora 3D pueda reproducir la resolución que se obtiene al utilizar más cámaras».

«Si un objeto es lo suficientemente pequeño y no se mueve, probablemente se puede hacer de forma bastante económica con tres o cuatro cámaras en un arco, un poco de iluminación controlada y una mesa giratoria que se mueve a mano», continúa Nick. «También puedes conseguir escaneos fotogramétricos muy buenos con una sola cámara, aunque tendrás que considerar si eso es escalable para lo que quieres hacer, y cómo va a encajar en todo el flujo de trabajo».

Sam, de Sample & Hold, recomienda empezar con una sola cámara. «Cualquiera puede probar la fotogrametría sobre el terreno, con la luz del día y una sola cámara», nos comenta. «Con un motivo que no va a cambiar o moverse, como una casa, no es necesario utilizar varias cámaras, basta con usar una cámara desde varias posiciones».

«Hay muchos tutoriales de esto en YouTube», concluye Sam. «Y luego puedes pasar las imágenes por algo como Meshroom, un software gratuito de código abierto, y producir modelos 3D. Se pueden crear cosas muy chulas de esta manera».