Jak vzniká 3D archeologie
Ing. Jiří Chludil
(Fakulta informačních technologií ČVUT)
Práce vznikly v předmětu BI-MGA (Multimediální a grafické aplikace). V tomto předmětu mají studenti čtyři úkoly, a to vytvořit retuši (fotomontáž), vektorový obrázek, 3D model a DTP prezentaci celé práce. V tomto roce byla tématem "Oživlá historie", přičemž studenti mohli spolupracovat s projektem Národního muzea Archeologie na dosah. Pro retuš studenti obvykle používají nástroj Gimp, pro vektorový obrázek Inkscape, pro 3D model Blender a DTP aplikaci Scribus (všechny nástroje jsou zdarma dostupné). Cílem předmětu je studenty naučit základní techniky retuše, vektorizace, 3D modelování a vytváření DTP (předtiskové a grafické úpravy).
Postup vytváření:
Pro vytváření 3D modelů historických artefaktů byl použit zdarma dostupný nástroj Blender. Nejprve bylo nutno pořídit vhodnou fotodokumentaci, a to jak celého předmětu, tak i jeho detailů (obr. 1). Tato dokumentace byla použita nejen jako podklad pro model, ale i jako zdroj tzv. textur. Při pořizování fotografické dokumentace je potřeba nastavit vhodné světelné podmínky pro dobrý kontrast a viditelnost detailů, použít co největší rozlišení a omezit vliv tzv. soudkovitého zkreslení (focením širokým ohniskem).
Další fází je vytvoření tvaru modelu, který je složen z bodů, hran a ploch. Technik, jak tvarovat model, je několik a vždy záleží na konkrétním modelovaném objektu a je vhodné techniky kombinovat. Nejjednodušší je začít upravovat základní objekt (tzv. primitivum) jako je krychle, koule, válec nebo toroid (obr. 2). Pro úpravy je k dispozici široká paleta nástrojů, jako je manipulace s body, dělení hran či ploch, přidávání bodů, hran a ploch. Velmi oblíbeným nástrojem je tzv. tažení (bodů, hran či celých ploch), které by šlo přirovnat k tažení skla (obr. 3). Další technikou je použití logických operací (průnik, sjednocení a rozdíl) dvou objektů.
Pro vytváření tvarově složitých objektů, jako jsou šperky vytvořené z drátu (obr. 4), je vhodné použít techniku modelování pomocí dvou až tří křivek. První křivka reprezentuje tvar objektu, druhá průřez objektu (např. kruh u drátu), třetí (nepovinná) křivka určuje průměr objektu, který může být proměnný. Pro symetrické tvary je vhodné použít nástroj zrcadlení (stačí namodelovat jen půlku tvaru) a pro opakující se tvary nástroj pole.
Po vytvoření tvaru modelu následuje další fáze definice materiálů a textur, tj. jak se bude modelovaný objekt jevit oku pozorovatele. Nastavitelných parametrů u materiálů je velké množství (barva, odrazivost, průhlednost atd.), a proto se často používají předkonfigurovené materiály simulující např. zlato (obr. 5), kovy, sklo. Velmi důležitou součástí modelu jsou tzv. textury, které mohou imitovat složitější materiály jako je dřevo, žula apod. Jako texturu lze použít i fotografii předmětu, která při vhodném použití přidá realističnosti 3D modelu.
Pro mapování textury na objekt se nejčastěji používat tzv. UV mapovaní. Tuto techniku lze nejlépe přirovnat k sestavování 3D modelů z papíru. Nejprve se povrch objektu vhodnými řezy rozloží do dvourozměrné plochy (vypadá jako vystřihovánka – obr. 6), na kterou se mapují fotografie povrchu. Objekt se pak automaticky složí. Poslední fází je pak vytvoření kompozice, tj. umístění objektu do prostoru, přidání pozadí a osvětlení.