Идеи о том, чтобы сканировать объекты в объеме, витали в воздухе давно. Достаточно вспомнить уроки труда любого советского ребенка, когда он обмерял деталь и потом выпиливал такую же. Потом он вырастал в инженера, становился за кульман и чертил, мечтая о мягкой резинке, которая хорошо стирает, и наборе карандашей "Кохинур". Вскоре появились конструкторские программы и системы автоматизированного проектирования, программы трехмерной анимации. Это все изменило в корне. Появилась возможность проектировать простые и сложные детали/механизмы/конструкции прямо за экраном компьютера. Чертежи стали выводиться с помощью печатающих устройств. Новые технологии полностью завоевали двухмерный мир и теперь идут дальше - в 3D. Все в этом мире взаимосвязано - и виртуальное, и реальное.

Первые трехмерные сканеры, которые до сих пор имеют право на жизнь и достаточно часто применяются, являются контактными, то есть на самом деле это практически механические системы, имеющие щуп, крепящийся на неподвижной массивной основе. При таком сканировании измеряются углы отклонения по вертикали и горизонтали, а также расстояние, на которое этот щуп отодвинут (один вариант модели). Или же щуп двигается по определенной линии, отклоняясь согласно поверхности, а данные этого отклонения записываются, и так линия за линией (вторая модель). При работе оператор фиксирует каждую точку, записывает данные и потом путем сложных математических вычислений преобразует все в трехмерную модель на ватмане, который на кульмане... Хотя, нет, я шучу, когда каждая точка зафиксирована, специальная система дает команду на запоминание в компьютер (соединение через USB или RS-232). Таким образом, создается точечная карта поверхности, причем подробная и достоверная. Чтобы вам было более понятно, представьте себе, как головка звукоснимателя считывает дорожку на виниловой пластинке. Вот примерно таким же образом это осуществляет щуп.

Почему я привел аналогию с виниловой пластинкой? Давайте подумаем, а с помощью чего звуковая информация считывается сейчас? Правильно, лазерного луча. То есть, как второй класс трехмерных сканеров возникли бесконтактные, то есть лазерные. Они очень точны, хотя и дороги. Но, на этом индустрия не остановилась и были предложены гибридные модели, в которых действие лазерного сканера шло параллельно с фото- или видеосъемкой. В результате каждая из точек начинала приобретать свой цвет.

Сегодня наиболее популярными являются обычные бесконтактные сканеры, которые просто фиксируют расстояния до определенных точек, данные с них переносятся в компьютер, и задача программного обеспечения расшифровать все, привести в необходимый стандарт, подготовить "картинку". В принципе, данная система является и одной из самых дешевых. Ее используют в робототехнике и военной индустрии, в анимации, проектировании. Хотя дизайнерам и аниматорам, конечно, подходит более дорогой вариант с фото или видео, здесь уже будет текстурирование и на обработку будет тратиться меньше времени. Ведь отсканировать чайник - это одно дело, а вот дом - это совершенно другое. Кстати, на том же Elrob 2006 ездил один такой маленький робот Kurt3D, можно сказать, лазерный сканер на колесах (по-моему, ничего больше там в конструкции предусмотрено не было). В результате этот маленький Kurt3D сделал очень подробную, правда, монохромную объемную карту помещений и улиц, в которых он был. Кстати, данная технология достаточно новая и разрабатывается она уже долгие годы.

Таким образом, со "снятием" объемных объектов проблем, в принципе, и нет, другой вопрос - быстрая и правильная обработка полученных данных. Это уже дело ПО. Нужно сказать, что существуют целые предприятия, занимающиеся макетной 3D-печатью, или же, как говорят по-другому, быстрое прототипирование. То есть, вы даете готовую трехмерную модель, спроектированную у вас в программе, а фирма ее делает из пластика. Такие фирмы в большинстве случаев предлагают вам и другой спектр услуг - вы приносите что-то объемное, его сканируют и через некоторое время отдают вам сколь угодно много пластиковых копий. А можно ли это переносить на другие материалы? Да, пожалуйста, ведь после сканера у вас есть готовая трехмерная модель. На ее базе можно организовать любой производственный процесс.

В принципе, трехмерные сканеры очень удобны при проектировании, поскольку могут полученную информацию перенести в стандарты программных систем автоматизированного проектирования и мощных графических приложений типа ProEngeneer, Rhinoceros 3D, 3d studio max, solid works, Maya и т.д. Именно такие решения и позволили некогда говорить не только о появлении виртуальных актеров, но и о кино-клонах. То есть, трехмерный сканер полностью снимает трехмерное изображение лица у актера, который согласился на такой опыт, причем съемки происходят множество раз, во время чего человек меняет мимику. И все, электронный прототип готов. Также близкая идея к этой витала в области биометрической авторизации в системах контроля и управления доступом. То есть, было решено сделать системы по трехмерному изображению лица, и, кстати, таковые были и предлагались на рынок, предлагаются и сейчас. Станции технического осмотра автомобилей тоже переходят к идее лазерного трехмерного сканирования для того, чтобы делать оценку технического состояния.

Что касается цен, то они неуклонно снижаются, чего не наблюдалось долгие годы. Любой желающий может себе позволить приобрести за $2.495 NextEngine 3D Desktop Scanner (USB) либо пока неизвестно за сколько новинку ZScanner 700, представленную в рамках Siggraph 2006 (уникальная новинка - сканер крепится к руке и наставляется на предмет, сканирование происходит с одновременным отображением на экране). В технике более масштабного плана такие технологии называются системами трехмерного сканирования, и их стоимость зависит от очень многих факторов: размера объектов, допустимой точности и т.п. Но цены, приближающиеся к $2000, это уже не плохо. Думаю, что не стоит вспоминать, сколько стоила компьютерная мышь, коврик для нее, принтер или даже CD-привод лет 15 назад. Так и здесь.

Кристофер,
christopher@tut.by