Mascheratura per turntable

Benvenuti alla serie di tutorial dedicati a 3DF Zephyr.
Con questa ricetta, imparerai tecniche base ed avanzate di mascheratura da applicare in scenari di acquisizione tramite piatto rotante (turntable) in sette semplici passi.
Sebbene la generazione di maschere sia già stato trattato nel Tutorial #3, queste informazioni sono indicate all’acquisizione tramite turntable.

• Introduzione

L’utilizzo di un piatto rotante è quasi sempre necessaria per la scansione completa di un soggetto. Ci sono diversi approcci che possono funzionare, pertanto tratteremo prima i principi fondamentali.

• Colore di sfondo

Scegliere correttamente il colore di sfondo è molto importante. Tipicamente la scelta ricade sul bianco o sul nero. Ci sono pro e contro per entrambi gli approcci.
Il nero può essere usato per soggetti con caratteristiche meno marcate. Il nero assorbe luce, impedendo il riflesso sulla superficie del soggetto e diminuendo le ombre. A volte purtroppo non si ha luce a sufficienza o il soggetto presenta caratteristiche molto scure e in questi casi il colore nero potrebbe non rivelarsi la scelta ideale. Cercate di scegliere un materiale nero senza pieghe e che sia il piu’ possibile non-riflettente. Il materiale ideale per sfondi neri è Vantablack, ma anche semplice mussola nera funziona bene per la maggior parte delle applicazioni. Cercate di sperimentare con diverse opzioni di tessuti e cartone per trovare l’opzione migliore per il vostro scenario.
Il bianco può essere utilizzato per soggetti con caratterstiche più scure. Riflettendo la luce, la superficie risulterà più illuminata. Tuttavia, uno sfondo bianco può potenzialmente introdurre ombre sulla superficie dell’oggetto stesso e nello sfondo. Posizionare con cura le proprie luci può aiutare nel ridurre questo problema. Una luce diretta verso lo sfondo sovraesponendo la superficie può rimuovere alcune di queste ombre. Tele anti-glare (anti bagliore) sono una opzione fantastica per sfondo bianco. Una facile alternativa può essere l’utilizzo di carta opaca per un effetto simile.
Sfumature di grigio e di diversi colori possono essere utilizzate in casi speciali, a seconda del soggetto. Fate molta attenzione tuttavia perchè sfondi colorati faranno riflettere la luce (colorata) sul soggetto stesso, contaminando la texture con colori falsi provenienti dallo sfondo.

Da ricordare:

• Nero per oggetti con caratteristiche chiare – il nero assorbe la luce, ferma i riflessi e oscura ombre
• Bianco per oggetti con caratteristiche scure – il bianco riflette la luce, illumina la superficie poichè la luce rimbalza, potendo potenzialmente introdurre nuove ombre sull’oggetto e sullo sfondo

• Configurazione delle luci

Ci sono molte opzioni per gestire l’illuminazione della vostra scena. E’ possibile spendere buona parte del proprio budget in attrezzatura così come è possibile ottenere ottimi risultati con un setup economico. Le due tipologie di illuminazione di cui discuteremo sono “continuo” e “flash”.

Continuo:

• Incandescente: generalmente con un CRI* elevato, è una soluzione economica. Questa tipologia richiede molta corrente elettrica e tende a surriscaldarsi quando viene utilizzata per periodi prolungati, potenzialmente causandone un guasto. La temperatura del colore** è in genere fra 2700k e 3000k.
• Fluorescente: le lampade domestiche fluorescenti sono economiche e forniscono un basso CRI. In genere consumano poca corrente e riescono ad operare ad una temperatura fresca al tocco. Lo sfarfallio (flicker) tipico di queste luci potrebbe essere un problema per acquisizioni con un tempo di posa ridotto. La temperatura si aggira tra 2700k e 6500k.
• LED: questa tipologia è caratterizzata da un alto CRI, temperature molto basse e alta longevità. Sebbene il rapporto luce/costo sia più alto delle altre opzioni, questa tipologia sta diventando sempre più conveniente nel tempo. La temperatura del colore è solitamente tra 2700k e 7000k.
  

* Il CRI è una misura quantitativa di una sorgente di luce di rivelare fedelmente i colori di vari oggetti rispetto ad una sorgente di luce ideale o naturale
** La Temperatura del colore è una caratteristica della luce visibile, misurata in gradi Kelvin.

Flash:

• Luci stroboscopiche: possono essere molto costose, generalmente poco portabili ma molto potenti. Molte luci di questo tipo sono alimentate direttamente pertanto non è necessario peroccuparsi di batterie. Una scelta più economica sono le “Vistro strobes”. o alternativamente “Profoto strobes” sono più potenti e consistenti ad un prezzo più elevato.
• Speedlites: più economiche delle luci stroboscopiche, altamente portatili e comunque abbastanza potenti. Hanno un tempo di ricarica più lento, pertanto l’acquisizione per dataset molto grandi potrebbe essere significativamente più lenta rispetto a luci stroboscopiche. La necessità di dover cambiare batterie è una caratteristica fastidiosa di questa tipologia, pertanto investire in dei “battery pack” è spesso una buona idea. Attenzione ai dispositivi di terze parti: sebbene molti produttori siano molto buoni ed economici, assicuratevi di verificare la compatibilità con la vostra fotocamera.  Yongnuo e Godox sono due produttori molto popolari poichè sono relativamente economici e affidabili (sebbene spingendoli al limite non è raro trovarsi di fronte a malfunzionamenti).
• Ring flash: altamente portatili e disponibili in diverse varietà di prezzo. Generalmente esiste una correlazione diretta tra il prezzo e la potenza. Il vantaggio principale di questa tipologia è la grande quantità di luce emessa, che “inondando” la scena permette di soprrimere ombre sull’intero soggetto. Chi è alla ricerca di un ring flash a basso costo, Apurture Amaran halo range è un’ottima alternativa economica al popolare Godox AR400, un dispositivo ring-flash spesso utilizzato in studi di fotogrammetria professionale.

La luce emessa dai Flash è in genere attorno ai 5600k, molto vicina alla luce diurna a mezzogiorno, sebbene questo parametro è parecchio variabile da costruttore a costruttore.
La gestione della luce un argomento sul quale si potrebbe parlare per ore con le sue innumerevoli eccezioni alla regola. Pertanto, cercate di tenere a mente lo scopo principale, ovvero l’illuminazione uniforme del vostro soggetto e la minimizzazione delle ombre. Sperimentate diverse soluzioni fino a trovare il setup migliore per il vostro scenario.
 

• Impostazione della fotocamera

Ci sono moltissime variabili relativi alla corretta impostazione della fotocamera – di seguito, alcuni concetti chiave per ottenere i risultati migliori:

• Tipologia di file: scattare in RAW è l’ideale poichè garantisce maggiore flessibilità in fasi di post produzione. I file JPG sono di dimensioni inferiori ma generalmente meno flessibili. Si ricorda che nella maggior parte delle fotocamere professionali è possibile scattare in RAW + JPG.
  
• Selezione della lunghezza focale: focali più piccole hanno una distorsione maggiore ma coprono maggiori profondità di campo, viceversa focali maggiori limitano l’area visibile ma tendono a essere meno distorte. In genere, una focale di 50mm è una buona scelta poichè ben bilanciata, tuttavia, è possibile usare praticamente qualsiasi focale.
• Impostazione dell’apertura: aperture con valori maggiori (F-stop, per esempio f/22) hanno una maggiore profondità ma fanno entrare meno luce nella fotocamera, richiedendo pertanto di aumentare il tempo di posa per permettere ad una quantità sufficiente di luce di colpire il sensore. Se questo valore è troppo alto, c’è il rischio di introdurre diffrazione, riducendo la bontà dell’immagine – tuttavia, generalmente è possibile non preoccuparsi di questo aspetto. E’ importante avere un ottima profondità di campo.
• Tempo di posa: per poter sincronizzare il tempo di posa con luci stroboscopiche, il tempo di posa è generalmente 1/160 di secondo e 1/250 di secondo. Impostando un tempo di posa troppo veloce, esiste il rischio di non catturare tutta la luce emessa dal vostro dispositivo. Per luci continue invece, questo parametro può essere impostato con più flesibilità. Attenzione perchè aumentando di molto il tempo di posa ci si rende più vulnerabili alle vibrazioni, che pertanto rischiano di portare fuori fuoco la vostra fotografia. Un treppiede con telecomando sono consigliati per tempi di esposizione lunghi.
• Velocità ISO: un valore basso, tendenzialmente tra 100 e 400 è generalmente accettabile. Migliore è il sensore, migliore è inoltre la possibilità di poter alzare questo parametro senza introdurre troppo rumore.
• Auto-focus: può andar bene per la maggior parte dei soggetti, ma attenzione perchè lasciando la completa gestione alla macchina fotografica c’è il rischio che alcune fotografie risultino completamente fuori fuoco.Pertanto, cercate sempre di tenere il soggetto al centro ed eventualmente considerate di limitare i – se possibile – i valori dell’autofocus.

Per ulteriori consigli sulla fotografia in ambito fotogrammetrico si consiglia di guardare questo tutorial.
 

• Posizione del soggetto

Il corretto posizionamento del soggetto è importante per minimizzare il bisogno di toccare nuovamente il soggetto durante la sessione di acquisizione.

• Centrare il soggetto: se il soggetto non è ben centrato sul piatto rotante, tenderà a muoversi verso i bordi dell’inquadratura tra uno scatto e l’altro, impedendo di catturare tutta la superficie.
• Testare prima di scattare: è molto utile fare dei test dell’inquadratura su tutta un’orbita di cattura per rendersi conto di problemi evidenti
• Alzare il soggetto: e’ spesso semplicissimo alzare il soggetto per poter catturare scatti “da sotto”
• Verificare la stabilità del soggetto: vibrazioni e movimenti bruschi hanno un impatto sul soggetto. Fate molta attenzione soprattutto con soggetti delicati e costosi.
  

• Cattura in elevazione e inquadratura

Ora che il soggetto è sul piatto rotante, concentriamoci sulla fotocamera:

• Scattate fotografie in ordine sistematico: cercate di mantenere sovrapposizione tra ogni scatto e il successivo, poichè aiuterà molto la fase di orientamento. Se possibile, cercate di utilizzare un punto con molte caratteristiche come “fusione” tra orbite differenti, per facilitare questa operazione (possibilmente con qualche scatto extra).
• Calcolare il numero di foto per orbita dipende dalle occlusioni, dalla tipologia di superficie e dalle caratteristiche intrinsiche del soggeto.
• Tra i 24 scatti (15°) e i 48 scatti (7.5°) si è in genere tranquilli – in alcuni casi più foto potrebbero essere necessari (72 scatti, 5°, o anche di più) ma è spesso un’ottima idea iniziare con un numero inferiore ed eventualmente iterare dopo una prima ricostruzione di prova. Aumentare il numero di fotografie aumenta il tempo di calcolo.
• Assicuratevi di avere un buon numero di scatti ad altezze diverse, e che ci sia altrettanta sovrapposizione tra le altezze delle orbite.

• Pre-processamento delle immagini: Lightroom

Ora che le fotografie sono pronte, è possibile scaricarle sul computer. In questo esempio parleremo di lightroom, ma è ovviamente possibile usare altri software.

• Per prima cosa, importiamo i file RAW (se disponibili) in lightroom e modifichiamo i parametri per questo scenario specifico. E’ possibile fare le modifiche su una sola immagine, replicare automaticamente le impostazioni su tutto il dataset ed eventualmente fare correzioni più mirate sulle singole fotografie che dovessero richiederlo.
• Impostate il bilanciamento del bianco, esposizione ed eventualmente altre impostazioni. Non esiste una impostazione magica per tutte le acquisizioni, pertanto ricordatevi i concetti chiave: le caratteristiche devono essere ben visibili e l’illuminazione deve essere unfirome.
• E’ importante evitare di modificare dimensione o distorsione delle immagini : sono informazioni necessarie per Zephyr e pertanto non devono essere modificate. Non croppare, ridmensionare o rimuovere distorsione dalle foto.
• Per aiutare la generazione delle maschere, e’ possibile alterare i toni scuri o sovraesporre le tonalità bianche per avere uno sfondo “perfettamente” uniforme. Attenzione però a non modificare la natura del soggetto se si decide di utilizzare questo approccio, è più importante avere buone fotografie che maschere perfette.
• Spesso molti utenti esportano le immagini come JPG a 100% di qualità o TIFF 8bit, ma sappiate che Zephyr può accettare tutta una serie di formati inclusi TIFF a 16 bit e file RAW.

• Automazione della generazione delle maschere: 3DF Masquerade

Come introdotto nel nostro precedente tutorial dedicato a Masquerade è possibile utilizzare i pennarelli blu e rosso per calcolare automaticamente le maschere. Notre come l’icona “ingranaggio” consenta di calcolare automaticamente la maschera successiva o eventualmente di tutte le maschere successive dal menu strunmenti.
Tuttavia, non dimenticativi che 3DF Masquerade offre anche degli strumenti di automazione dedicati appositamente ai piatti rotanti: una modalità turntable e uno strumento di rimozione colore. Trovate di seguito i due videotutorial dedicati a queste due specifiche funzioni.

• Automazione della generazione delle maschere: Photoshop

In alternativa, è possibile applicare la generazione di maschere in software di terze parti prima di importarle in Zephyr. In questo caso, mostriamo un esempio di automazione tramite Photoshop.

• Importate una delle immagini in Photoshop.
• Selezionare il menu ‘Window’
  
• Aprire il pannello ‘Actions’
  
• Create una nuova azione; dategli un nome significativo come ad esempio ‘maskAction_[subject]’, e selzionate ‘Record’ – fate attenzione ora, ogni click viene registrato pertanto cercate di non fare errori!
• Resettare i colori di sfondo/primo piano premendo ‘D’
• Selezioanre il menu ‘Select’
• Aprite la finestra ‘Colour range’ e selezioante la vostraz selezione come “shadows” (ombr) o “highlights” per sfondi bianchi
• Utilizzate gli sliders per impostare valori adatti ai valore di “fuzziness” e “range” per ottenere una chiara silhouette del soggetto, in contrasto allo sfondo
• Chiudete la finestra “Colour range” e inserite un nuovo layer allo spazio di lavoro. Selezionate questo nuovo layer e riempite con il colore bianco.
• Inserite un nuovo layer e inseritelo direttametne sotto al precedente – riempitelo poi di nero.
• L’area mascherata è quella nera, mentre quella bianca sarà visibile a Zephyr. Se avete sbagliato, utilizzate pure il filtro di inversione per scambiare i due colori.
• Salvate pure come un JPG a bassa qualità.
• Black is the masked area, whereas white is Visible to Zephyr. Add an invert filter on top of your layers if you need to flip the colours.
• Terminate la registrazione

Ora che tutte le azioni sono state salvate, è possibile automatizzare questo processo per tutta una directory!

• File>Automate>Batch…
• Selezioante la vostra azione dal menu
• Selezionate la directory sorgente con le immagini che desiderate mascherare e impostate la directory di destinazione desiderata.
• Ricordate che tali maschere devono seguire la convenzione documentName_masked.jpg
• Selezionate OK e lasciate fare tutto il lavoro al computer – potete andare a prendere un caffè o un tè…oppure scattare nuove foto 🙂

Ora che tutte le foto e maschere sono pronte, è possibile procedere al processing in Zephyr. Assicuratevi di dare una lettura agli altri tutorial