从照片准备3D模型：摄影测量法在文化遗产物品的保护中的应用

摄影测量可以从二维图像创建精确的 3D 模型。这是一种 3D 扫描技术，使用从不同角度拍摄的多张图像来创建物体或场景的 3D 模型。它是一种多功能工具，可用于许多领域，例如测量、工程、建筑、3D 打印和视频游戏开发。

摄影测量也是一种用于保护文化遗址、博物馆物品或建筑纪念碑的方法。与传统的 3D 建模方法相比，摄影测量具有许多优势，包括准确度、精确度、成本节约和速度。如果您正在寻找一种高效且经济的方式来创建精确的 3D 模型，那么摄影测量是您的完美解决方案。

3D 通才 Marcin Solarz 分享了 Black Chasuble 项目的全面分解，解释了如何使用 ZBrush、RealityCapture 和 Substance 3D Painter 制作资产。

如何用摄影测量制作好的3D模型？

表示 3D 模型并突出显示细节是摄影测量过程中最重要的部分之一。获得正确的照明和透视是获得良好最终结果的关键。后期制作还可以帮助提高设置并突出显示最重要的元素。使用摄影测量法创建三维模型的方法有很多种。最受欢迎的方法之一是所谓的摄影测量方法，该方法涉及将照片转换为三维空间模型。

摄影测量是使用摄影从 2D 图像创建 3D 模型的过程。该技术越来越多地用于文化遗产保护，因为它提供了一种有效且准确的方法来捕获和保存有关历史建筑和文物的信息。该过程涉及通常从不同角度拍摄一个物体或结构的多张图像，然后将它们组合起来创建 3D 表示。生成的模型可用于生成详细的测量结果，并比仅使用一张照片更准确地表示物体或结构。摄影测量对于捕捉复杂的形状和错综复杂的细节特别有用，这使其成为保护和研究文化遗产的理想选择。此外，摄影测量可用于记录被毁或不复存在的建筑物和文物，使我们能够创建其历史的数字记录。使用此类文档，我们可以重建可能因自然灾害或人为破坏而丢失的物理元素。这样一来，即使实物已被毁坏，我们对文化遗产的理解仍然完好无损。此外，摄影测量允许我们创建用于虚拟环境的人工制品和纪念碑的三维复制品，例如增强现实应用程序或交互式博物馆展示。即使实物已被毁坏，我们对文化遗产的理解仍然完好无损。此外，摄影测量允许我们创建用于虚拟环境的人工制品和纪念碑的三维复制品，例如增强现实应用程序或交互式博物馆展示。即使实物已被毁坏，我们对文化遗产的理解仍然完好无损。此外，摄影测量允许我们创建用于虚拟环境的人工制品和纪念碑的三维复制品，例如增强现实应用程序或交互式博物馆展示。

我将使用 Miechowska Land Museum 的 Black Ornate 对象示例来讨论创建 3D 模型的过程。祭服的历史可以追溯到 18 世纪，当时波兰刺绣制造业盛行平面、彩色和阴影刺绣技术。葬礼弥撒期间使用黑色长袍。黑色象征着忏悔、哀悼、悲伤和绝对。它是与死亡和复活相关的颜色。

工作过程
基于摄影测量法创建文化遗产的 3D 模型是一个从拍摄遗址照片开始的过程，通常使用带有合适镜头的数码相机。照片应从多个角度拍摄，使用相同的光线并尽可能多地重叠。

拍摄照片后，它们将上传到专用软件，例如 Agisoft Photoscan 或 RealityCapture。该软件将所有照片拼接在一起以创建网格，然后将其导出到另一个 3D 软件包，如 ZBrush 或 Blender。在这里，使用 RizomUV 对网格进行细化和展开，并减少其多边形数量以准备模型进行纹理化。

我经常被迫完全重建 3D 对象网格。如果来自摄影测量程序的原始模型不符合质量预期、有很多噪音或对于摄影测量来说太复杂，就会发生这种情况。例如，我在 ZBrush 中从头开始建模的相机模型就是这种情况。我还想补充一点，一旦我熟悉了 ZModeler，它是一个非常方便快捷的建模工具。现在我主要只在 ZBrush 中建模，对于更复杂的对象，我使用 Blender，它作为一个多功能的 3D 程序是无与伦比的。

然后在专用纹理软件（例如 Substance 3D Painter 或 Quixel Mixer）中执行 PBR 纹理。该过程包括将材料应用于模型、调整反照率、粗糙度和法线贴图，直到获得所需的外观。纹理完成后，模型可以加载到实时引擎中，例如 Unity 或 Unreal Engine，用于游戏、虚拟现实或增强现实等交互式应用程序。最后一步是将模型上传到 Sketchfab 服务，这样任何人都可以通过 Internet 连接查看。

通过遵循这个过程，可以制作出准确捕捉原始物体细节和纹理的 3D 模型。其结果是可以通过多种方式使用的数字表示，以帮助保护和与世界分享我们文化遗产的重要元素。PBR 纹理的强大功能在于它能够重新创建对象表面的复杂细节，使它们在实时引擎中看起来逼真。除了使模型看起来更逼真之外，PBR 纹理还允许它们用于沉浸式体验，例如 VR 和 AR。

照片准备

要使用摄影测量法创建准确的文化遗产 3D 模型，您必须拥有合适的设备。您需要的最重要的设备是相机。结构光扫描仪和色度计也可能有用。相机应该能够拍摄高分辨率照片。数码单反相机将是理想之选，因为它们可以拍出细节丰富、噪点最少且清晰度高的照片。

首先将相机放在三脚架上并将其定位，使其直接指向遗产对象。正确定位后，使用扫描仪创建对象的扫描。然后使用颜色检查器工具准确测量物体上的颜色。最后，使用相机从不同角度拍摄物体的多张照片。然后可以使用这些照片使用专门的软件创建遗产对象的精确 3D 模型。首先，该软件识别每张照片中的特征并将它们组合成统一的 3D 点云。然后，该软件会根据这些点创建一个网格，从而为模型提供形状和结构。最后，应用纹理来赋予模型颜色和细节。有了这些信息，

Color Checker 用于测量物体的颜色。这有助于确保 3D 模型中的颜色与原始对象的颜色相匹配。彩色格子有不同的大小和形状，可用于室内和室外摄影。选择专为拍摄环境设计的颜色检查器很重要。例如，如果您打算在户外拍摄，那么您应该购买专为户外设计的色卡。同样，如果您打算在室内拍摄，那么您应该购买专为室内设计的色卡。

制作颜色配置文件：

有必要在稳定的光照条件下拍摄物体（.cr2 文件）连同颜色图案的照片，以便稍后我们可以正确解读颜色信息。在 camera raw（或 Lightroom）中打开原始照片后，我们将其保存为 .dng 格式。然后，使用 ColorChecker 相机校准，我们保存颜色配置文件 (.dcp)。现在我们将此配置文件分配给所有照片并设置白平衡。我们以无损 .tiff 格式保存照片。现在我们已经为摄影测量程序的进一步工作准备好了材料。

我应该使用什么软件来开发对象？

最受欢迎的软件是 RealityCapture by Capturing Reality。根据我的经验，它易于使用，并能在最短的时间内提供非常详细的结果。

ZBrush 和 Blender 等建模软件与 RizomUV 等 UV 贴图工具的结合，使得创建复杂的遗产对象 3D 模型比以往任何时候都更加容易。使用这些工具，即使是新手用户也可以快速创建高质量的模型，这些模型可以合并到任何规模的项目中。为这些模型制作纹理需要技巧和耐心，但如果做得正确，它们就会真正栩栩如生。如果您想创建令人信服的遗产对象模型，了解如何使用 PBR 纹理至关重要。RizomUV 等程序将帮助您在展开模型的 UV 时获得最佳结果，而 ZBrush 和 Blender 等程序将在建模和细化网格时为您提供大量选择。

如果您想将逼真的材质应用到模型，熟悉 Substance 3D Painter 和 Quixel Mixer 等纹理软件也很重要。然而，一旦您掌握了所有技术，创建令人信服的文物 3D 模型就会变得更加容易和快速！现在可以通过教程和研讨会向人们传授创建自己的 3D 模型所需的技能。有了正确的知识，任何人都可以开始为过去的物体创建令人印象深刻的 3D 模型。更重要的是，在线分享创作成果让每个人都能从中受益，传播对世界各地不同文化的欣赏和理解！

我使用了 120 张图像来准备祭坛模型。RealityCapture 生成了一个非常密集的具有数百万个多边形 3D 模型以及顶点颜色。这为网格和颜色纹理的进一步工作提供了基础。我将对象导出到 ZBrush。这是平滑网格错误和移除伪影的地方。

在 ZBrush 中，我准备了两个版本的网格：高模和低模。密集版本将在我稍后的工作中用于生成法线凹凸和环境遮挡贴图。低多边形版本，包含 250,000 张面孔，我使用 ZRemesher 准备。它是一种用于自动重新拓扑网格的工具，可确保墙壁和四边形版本的结构统一。

所以我的模型几乎准备好进行纹理化了。仍然需要准备 UV 通道。在这里，我生成它的 RizomUV 会很有帮助。我使用我准备的脚本 (.lua)，并保存了设置。该程序保证我可以完全控制该过程并通知我任何错误，我可以手动删除这些错误。

准备好低多边形模型后，我返回到 RealityCapture，对对象进行最终纹理处理。当然，并非模型的所有部分都具有完美的纹理。仍然存在未被充分拍摄的区域。那里会出现错误，必须更正这些错误，有时还要重新绘制。我在 Substance 3D Painter 中完成所有关于纹理的工作。

我通过从高多边形对象生成必要的通道（Word Space Normal、AO、Position）来开始纹理开发。Substance 3DPainter 使您能够直接在 3D 对象上绘制纹理。我通过克隆或使用标准画笔填充 Base Color 纹理的缺失部分。有时我会从不同角度使用物体的投影图像。该程序提供了使用高级掩码的可能性，我经常使用它来制作模型的可视化。同时，我准备了 Metallic 和 Roughness 贴图。PBR（基于物理的渲染）纹理现在是创建 3D 模型时非常流行的技术，它可以获得非常逼真的效果。通过使用这种技术，数字材料几乎可以模拟任何类型的物理材料，例如木材、金属、皮革或石头。

PBR 纹理允许高度详细的 3D 模型看起来像它们的物理对应物。这是可能的，因为 PBR 纹理考虑了许多因素，例如照明、视角、要模拟的材料等。这使得数字材料看起来非常逼真，从而产生令人印象深刻的视觉效果。

值得注意的是，PBR 纹理在创建遗产对象的 3D 模型时特别有用，因为它们可以实现非常逼真的效果，捕捉这些对象的美感和特征。

为什么要在Sketchfab上发布 3D模型？

Sketchfab 是可视化 3D 模型的绝佳平台。它为用户提供了一个对象的交互式 3D 视图，并允许他们从各个角度探索它。Sketchfab 还提供了很多工具来自定义模型的外观和交互性，让人们可以更轻松地欣赏物体的细节，欣赏它的美。

使用 Sketchfab 显示 3D 模型时，正确配置场景以获得所需的观看体验非常重要。Sketchfab 还提供各种工具来调整场景和模型本身。例如，用户可以更改场景的背景颜色和纹理，并添加注释、文本或指向外部资源的链接。最后，用户可以保存自己的作品并在社交媒体平台上与他人分享。

该技术已被用于创建 Malopolska 的虚拟博物馆，这些博物馆在线托管，任何可以访问互联网的人都可以访问。通过这些虚拟博物馆，用户可以沉浸在小波兰的历史和文化中，了解该地区历史的不同方面并参观历史遗迹。由于摄影测量技术的使用，虚拟博物馆比以往任何时候都更加详细，为观众提供了一个没有它就不可能实现的地方的真实再现。除了创建 Malopolska 的虚拟博物馆外，该技术还被用于创建波兰其他历史遗迹和物品的虚拟游览。该项目将先进技术与传统文化习俗相结合，让观众了解波兰的

概括
在 3D 中创建遗产模型是保存历史并与他人分享的一种令人兴奋的方式。摄影测量是一种使用照片创建物体和风景的 3D 模型的技术。为此，您需要合适的设备、软件和对流程的深入了解。您将需要从不同角度拍摄一个物体的多张照片，以捕获足够的数据供摄影测量软件生成 3D 模型。创建 3D 模型后，您可以使用 Sketchfab 可视化平台与世界分享。通过一些练习和耐心，您可以使用摄影测量法创建令人惊叹的文化遗产 3D 模型。拍摄照片后，将它们导入您选择的摄影测量软件。该软件将使用各种算法将照片拼接成单个 3D 网格。根据被建模对象的复杂性，可能需要不止一轮的处理。此外，摄影测量软件中某些功能的可用性会影响最终结果的质量。例如，如果纹理映射或纹理烘焙不可用，则在生成 3D 模型时可能会丢失一些细节。幸运的是，有许多软件选项可供选择，从基本功能到高级功能不等。一旦您为您的项目找到了完美的软件，在创建详细的 3D 模型方面就没有任何限制。乍一看，我的工作流程是 RealityCapture、ZBrush/Blender、RizomUV、Substance 3D Painter、Sketchfab。这是通往成功的最佳流程路径。摄影测量软件中某些功能的可用性会影响最终结果的质量。例如，如果纹理映射或纹理烘焙不可用，则在生成 3D 模型时可能会丢失一些细节。幸运的是，有许多软件选项可供选择，从基本功能到高级功能不等。一旦您为您的项目找到了完美的软件，在创建详细的 3D 模型方面就没有任何限制。乍一看，我的工作流程是 RealityCapture、ZBrush/Blender、RizomUV、Substance 3D Painter、Sketchfab。这是通往成功的最佳流程路径。摄影测量软件中某些功能的可用性会影响最终结果的质量。例如，如果纹理映射或纹理烘焙不可用，则在生成 3D 模型时可能会丢失一些细节。幸运的是，有许多软件选项可供选择，从基本功能到高级功能不等。一旦您为您的项目找到了完美的软件，在创建详细的 3D 模型方面就没有任何限制。乍一看，我的工作流程是 RealityCapture、ZBrush/Blender、RizomUV、Substance 3D Painter、Sketchfab。这是通往成功的最佳流程路径。有许多软件选项可供选择，从基本功能到高级功能。一旦您为您的项目找到了完美的软件，在创建详细的 3D 模型方面就没有任何限制。乍一看，我的工作流程是 RealityCapture、ZBrush/Blender、RizomUV、Substance 3D Painter、Sketchfab。这是通往成功的最佳流程路径。有许多软件选项可供选择，从基本功能到高级功能。一旦您为您的项目找到了完美的软件，在创建详细的 3D 模型方面就没有任何限制。乍一看，我的工作流程是 RealityCapture、ZBrush/Blender、RizomUV、Substance 3D Painter、Sketchfab。这是通往成功的最佳流程路径。