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初めてのフォトグラメトリ:身近な小物を動画から簡単に3DCGモデルにしてみよう!

7月 20, 2020

綺麗な3DCGモデルを最初から作るには、難しいツールを使いこなす必要があるため、敷居がまだまだ高いですね。

今回は、動画から簡単に綺麗な3DCGモデルを作る流れを紹介します。

フォトグラメトリと言って、この手法のソフトを利用すると難しい技術は要らず、写真や動画で対象を撮影して一手間加えるだけで、物から風景までを3DCGモデルで作ることが出来てしまいます。

フォトグラメトリについて

簡単に言えば、写真データから3DCGモデルを作り出す手法になります。

左右の目で見ると距離がわかるように、何十~何百枚の写真から画像内の距離等を割り出すことによってソフトが3DCGモデルを作ってくれます。

これには大量のコンピュータの計算が必要になるので、最新の高性能ゲーミングパソコンでも数十分以上、ノートパソコンだと数時間~数十時間になる場合もあります。

それでも、最近では入手しやすいソフトが増えてきたり、コンピュータの速度が飛躍的に向上してきたので、一般の人でも簡単にフォトグラメトリが出来るようになってきました。

素材データの用意

スマホで録画する

まずは素材データを用意します。

今回は手近にあったプラモデルをスマホ(Xperia1 x1レンズ)のフルHD録画で素材データとして用意しました。これでも必要十分ですが、高性能カメラや高解像度で録画をするとさらに3DCGモデルが綺麗になります。

静止画で撮影するとブレが少なくなるため、さらに綺麗にモデルが作成されますが、小物や部屋のモデリングで数十枚~数百枚、建物や風景となるとさらに枚数が増えるので、画像の準備だけでもとっても大変です。

小物の録画をさらに簡単にするため、USB電動ターンテーブルを利用しました。

自分で対象物の周りを回ったり、手動で回転させるより簡単に安定して撮影できる為おすすめです。

サンワダイレクト・電動ターンテーブル・200-DG018 (amazonより)

今回は、中段と上段で2回転分を手持ちで録画し、一回転15~21秒を2回転、42秒の動画となりました。

また、背景は出来る限り、色や物を少なくして下さい。多すぎるとその部分までモデリングされてしまいます。

下記の動画を参考にすると綺麗に撮影するコツが掴めると思います(外部youtube・英語)

動画を静止画に変換する(連番出力)

フォトグラメトリのソフトの大半は直接動画を読み込め無いので、静止画 (JPG・PNG) に変換する必要があります。(BMPは読み込めなかったり、数十GBと超大容量になったりするので非推奨)

一手間かかりますが、一度出来るようになってしまえば、何百枚も撮影するよりお手軽です。

分かりやすいところだと下記4種類のソフトが有り、下記表の上から順にお手軽に静止画に変換できます。

ソフト名 コスト 特徴 リンク
iWisoft Free Video Converter 無料 古いフリーソフト 外部導入説明サイト

外部連番出力説明サイト

AVIUTL 無料 ひと手間かかるが高性能 外部導入説明サイト

外部連番出力説明サイト

Premire Pro 2480円~/月 高価 外部連番説明サイト
FFMPEG  無料 難解・高性能

Premire Proを所有していればそれを使用するのが一番簡単ですが、有料ソフトであるため、持っていない方はAVIUTLがおすすめ。

AVIUTLは若干導入が手間なため、サクッとインストールして使いたいならiWisoft Free Video Converterも有効です。

切り出しFPS考察

1秒あたりの画像の枚数をFPSと言います。

動画からの切り出し枚数は増えるほど綺麗になっていきやすいですが、その分処理やデータが重くなるため、最適なFPS・撮影毎角度を見極めなければなりません。

今回の電動ターンテーブルの場合での、各FPSの画像切り出しからモデリングしたMeshroomの結果を比較してみました。

Meshroomの場合、5°前後(3~5FPS)での切り出しがベストかも知れません。

枚数が多すぎても不安定になるみたいですね。

フォトグラメトリソフトで3DCGモデル化

いよいよ作成した沢山の静止画をフォトグラメトリソフトに投入します。

今回はお手軽にということで、無料で使えるMeshroomを利用します。

Meshroom RealityCapture
入力データ JPG PNG BMP JPG PNG
価格 無料 3980円/一ヶ月 11300円/3ヶ月
備考 生成時間がすごく遅い

精度が甘い

高速・高精度

入力1000枚まで

無制限のpro版もあるが高価

導入参考 外部導入参考サイト 外部導入参考サイト

Meshroom

使い方は、上記外部リンクがわかりやすく解説してくれています。ダウンロードしてソフトを開いた後、画像ファイルを放り込んで、プロジェクトファイルを保存して、startボタンを押すだけです。

start後、上手く画像を認識してくれると、上のように撮影したカメラの軌跡を綺麗に見つけてくれます。

3DCGモデルの生成が完了すると指定保存したフォルダにobjファイルができています。

それをいろんなソフトに持ち込んでみて下さい。

windows10には標準でobjファイルを開けるソフトが内蔵しているので、objファイルをダブルクリックするだけで、このように3DGCモデルを開けるようになります。

RealityCapture

有料で高性能なフォトグラメトリソフトRealityCaptureにタイミングよく課金していたので、Meshroomと全く同じデータを投入してみて比較した所、以下のようになりました。

左がRealityCaptureで、右がMeshroomで生成したデータです。素材データは全く一緒です。さすが有料ソフト、表面もなだらかで一瞬本物と見間違うほどです。おそるべし・・・

 

まとめ

個人が無料で簡単に物を3Dデータ化できる時代になりました。

慣れれば撮影からモデル完成まで30分もあれば出来てしまいます。

ますますバーチャル化が加速していきますので、まずはバーチャル自室などを作って小物を置いてみたり、スマホ内で個人で楽しんでみたり、自分なりに楽しんでみて下さい。

objファイルの活用方法は今後深堀りできればと考えています。

 

おまけ

なぜか偶然手元にあった複雑なフィギュアを、上記録画法で素材を用意してRealityCaptureに投入したところ、とてつもない再現をしてくれました。

照明の調整やグリーンバックを活用して撮影し、ソフトを使いこなせばさらにクオリティが上がりそうです。

怒られない程度にフォトグラメトリを活用しましょう。

 

 

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