一场大火,烧出了3D数字化重建技术

法国文化艺术的瑰宝、巴黎圣母院大教堂失火。

大火始于楼顶,火势蔓延迅速,教堂的尖塔和屋顶已经坍塌。不幸中的万幸是,巴黎圣母院的主体结构仍然保持完好,怪人卡西莫多的钟楼还在,大量馆藏也得以幸存。大火扑灭后,法国总统马克龙表示,“我们将重建巴黎圣母院”。

即使主体结构保存完好,重建巴黎圣母院依然不是一份简单的工作,这一别怕是要十年起步。抛去时间和成本的因素,它是一座于公元四世纪启动,落成于七世纪,具有850年历史的欧洲哥特式建筑,无论从材料、工艺、结构等角度来讲,都很难实现百分百的还原。

但,在一个技术爆炸的时代,巴黎圣母院某种程度上是幸运的,数字化3D成像技术,再次进入人们的视野。

十亿数据点让巴黎圣母院再现全貌

据2015年外媒报道,艺术历史学家安德鲁·塔隆利用激光扫描、三维成像等技术,非常精确地记录下了巴黎圣母院全貌的数字化信息。当然,这个过程很不轻松,每次进行激光扫描,需要先生成当前拍摄点的球形全景图片,再将那张照片映射到激光产生的扫描点上,每个点成为照片中该位置的像素的颜色,累计创建大教堂三维图像,精确到5毫米。

这一流程需要在大教堂的每个拍摄点都过一遍,某些地点还需要反复尝试,前后耗时长达数年,最终生成了高达十亿条数据点,通过人工智能、云计算等技术,拼接成了一个三维模型,无限接近巴黎圣母院的数字化全貌。换言之,即使巴黎圣母院注定无法再恢复原貌,但它已经被完整地保存在了数字世界。

数据化重建能给我们什么?一个是非常接近真实的三维模型,在建筑重建的过程中,设计师和工人可以利用三维模型,来辅助进行大教堂内部结构的可视化研究,毕竟屋顶的顶部、拱顶的顶部、楼梯间的内部,以及人们通常看不到的所有隐藏空间都被呈现出来了。

另一方面是将三维模型结合人工智能、VR等技术,可以推出巴黎圣母院的VR全景游览产品,更具立体感和真实感。实际上,用数据来保存巴黎圣母院的不仅仅只有塔隆一家,像Google Arts & Culture就把世界各地的博物馆高质量地搬到线上,百度百科也推出了全景版的巴黎圣母院。

不只是还原建筑 3D数字化重建技术助力电影工业

前面我们讲述了在给建筑物进行三维建模重建的技术,用激光扫描等手段,可靠性、还原度都远高于铅锤、绳子、尺子和铅笔这种传统方式,这为工作人员利用建模软件形成三维模型提供了基础,而近年来,人工智能、智慧成像的相关技术突破,也使得数字化成像技术不再限于游戏、建筑设计、动画等行业,而是继续与其他产业进行深度结合。

电影工业也得益于相关技术的突破。在3D重建领域,低误差意味着高精度,云从已经可以实现全身精度误差从75.4毫米降低到52.7毫米,关节精度误差从55.8毫米降低到40.1毫米,3D人体模型的帧率可达200帧每秒,完全可以满足电影24帧每秒的需求。目前电影工业对人体特效需求在大幅增加,诸如《阿凡达》、《阿丽塔》、《猿族崛起》等好莱坞大片,角色大都用特效合成,三维模型重建技术无疑可以大幅降低应用门槛。

3D数字化重建技术运用于泛产业的前景

有意思的是,3D数字化重建技术近年来不再是B端重工业的专属。一方面,随着互联网人口红利见顶,传统产业开始借力大数据、云计算、智能终端等技术,来进行产品服务的升级进化,对娱乐、零售产业来说,3D数字化重建技术具备天然的落地场景;另一方面,随着设备成本降低和算法技术升级,3D数字化重建技术也开始往C端产业下沉。

毫无疑问,3D数据重建技术属于那种“我很早就听说过这玩意但真没想到它还能用在这里”,得益于人工智能技术与硬件设备的升级进化,3D数字化重建技术正在与各行各业结合,除了建筑设计、电影工业、摄影成像、线上电商之外,还可以广泛应用在医疗、游戏、3D打印、家装、考古等领域,应用场景相当丰富,呈现出非常有潜力的一片市场,也为国内从事3D视觉的企业,提供了大量落地的全新思路。

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