Workshop Lab Aberto: Digitalização 3D

Dia 6 de janeiro, no workshop de introdução à digitalização 3D com meios low cost/low rez (telemóveis com sensores lidar, fotografia móvel e meshroom). Primeira sessão do Lab Aberto para 2024. 

NeRF

Algumas experiências de captura 3D com a Luma AI, uma app que nos permite experimentar as capacidades da tecnologia de inteligência artificial NeRF.

Workshop Lab Aberto: Digitalização 3D

Dia 7 de janeiro, dinamizámos um workshop no Lab Aberto sobrte digitalização 3D. O desafio, em duas horas, dar uma amostra de várias tecnologias e metodologias de digitalição 3D, entre fotogrametria e  Lidar.

Aqui, ficam as notas de apoio à sessão:

 A sessão teve uma parte experimental, com os participantes a testar a app Polycam para fotogrametria em Android.

Luma AI

WV Polo by Artur Coelho on Sketchfab

Tenho estado a experimentar a Luma AI, uma app/serviço web que tira partido da tecnologia NeRF para gerar digitalizações 3D usando inteligência artificial para reconstruir os modelos a partir da captura. Essencialmente, um algoritmo extrai informação de uma captura vídeo, construindo um modelo de treino que irá gerar um modelo 3D. Uma tecnologia muito prometedora, com resultados muito interessantes.

Entre outras capturas, testei-o com o meu carro. Como qualquer um que se dedique à digitalização 3D com fotogrametria e Lidar, os carros são o pesadelo dos algoritmos, com todas as superfícies translúcidas e reflexivas que têm. É muito difícil obter capturas boas de automóveis, especialmente nesta modalidade de street 3D scan. Os resultados da Luma foram surpreendentes, visualmente parece estar tudo muito bem.

Uma análise à mesh revela problemas, as diferentes luminosidades da superfície metálica da carroçaria demonstram continuar a ser um grande obstáculo na reconstrução 3D - é o que explica todas as amolgadelas nas portas (juro que o meu carro tem algumas, mas não são tantas nem tão profundas). De qualquer forma, foi o melhor resultado que já tive a digitalizar o meu carro. E, tendo em conta que a Luma AI utiliza inteligência artificial, suspeito que estes dados sejam incorporados para melhorias incrementais aos modelos de treino. 

Digitalização 3D @ LabA Aberto

No âmbito do programa de oficinas Lab Aberto, iremos desenvolver uma oficina de introdução à digitalização 3D com fotogrametria, Lidar e inteligência artificial, usando equipamentos acessíveis (telemóveis e aplicações open source). Mais informações e inscrições aqui: Oficinas Lab Aberto Fablab.

Digitalizações 3D

Verão é altura de pausa e descanso, mas também época para aproveitar e explorar aquilo que não temos tempo noutras alturas do ano. Este verão, aproveitei para explorar um pouco mais a digitalização 3D, cruzando o gosto pela viagem, pelo património, pela visita a espaços, com o treino e melhoria das minhas capacidades de captura.

As digitalizações foram feitas com um telemóvel iPhone 13 Pro Max, tirando partido do seu sensor de Lidar. Alternei entre as aplicações Scaniverse e Polycam. As capturas são interessantes, mas revelam as limitações da plataforma, os modelos visualmente são interessantes, mas uma análise mais profunda mostra que a malha poligonal não é tão detalhada quanto parece. Estas apps trabalham muito bem com a texturização, e é isso que nos dá a sensação de fidelidade na captura. É natural que assim seja, o Lidar no iPhone não foi concebido para digitalização. Mas usar um telemóvel para este tipo de capturas é muito mais acessível do que equipamentos dedicados.

Não posso encarar isto como digitalização de alto nível, para isso teria de enveredar pela fotogrametria pura ou usar scanners laser ou lidar (e para isso, não há orçamento...) dedicados. O scan 3D por telemóvel é um passo intermédio entre fotografia e 3D, permite captar o momento, a memória, de uma forma volumétrica. E, só por isso, já é interessante e abre caminhos estéticos.

Gruta da Pena by Artur Coelho on Sketchfab

De visita ao parque e palácio Biester, captura da gruta decorativa nos jardins.

Sacristia by Artur Coelho on Sketchfab

A basílica de S. Francisco el Grande foi uma inesperada surpresa do esplendor barroco. Era proibido recolher imagens no seu interior, mas não resisti a fazer algumas capturas à socapa. Aqui, uma das salas da sacristia da Basílica.

Trajes de Ópera Chinesa by Artur Coelho on Sketchfab

Não posso dizer que esta é uma boa captura, estava com distância, e condições de baixa luminosidade, através de vidros reflexivos. Mas deu um resultado esteticamente interessante. Museu do Oriente, exposição dedicada aos trajes da Ópera Chinesa.

Sem Casa, Sem Pão, 1919 by Artur Coelho on Sketchfab

O Museu de José Malhoa nas Caldas da Rainha tem uma assinalável coleção de arte figurativa portuguesa, do final do século XIX aos meados do século XX. Capturei lá esta escultura de José Rato, de 1019.

S Miguel Arcanjo (MASMO) by Artur Coelho on Sketchfab

Há que admirar o ar feliz do arcanjo ao esmagar a cabeça à serpente. Estátua quinhetista, no Museu Arqueológico de São Miguel de Odrinhas.

Ponte Romana da Catribana by Artur Coelho on Sketchfab

Perto de uma das praias que frequento, a da Samarra, encontra-se a aldeia da Catribana, onde está preservada uma ponte romana e parte de estrada. Um scan ambicioso, a puxar os limites do que o iPhone consegue fazer em termos de distâncias.

Sala do Palácio de Queluz by Artur Coelho on Sketchfab

O scan 3D é uma boa forma de dar a noção do interior dos espaços. Aqui, uma sala dedicada à azulejaria no Palácio Nacional de Queluz.

Esfinge by Artur Coelho on Sketchfab

Nos jardins do Palácio de Queluz, uma esfinge com um simpático ar entre o barroco e o neoclássico.

Capela de S. Martinho, Óbidos by Artur Coelho on Sketchfab

Outra captura interior, com um pouco de exterior. A capela de S. Martinho, em Óbidos.

S. Miguel Arcanjo by Artur Coelho on Sketchfab

Também em Óbidos, na Igreja de S. Pedro, um belíssimo arcanjo barroco.

Asterix, Obelix e Ideafix by Artur Coelho on Sketchfab

Aproveitei uma estadia em Madrid para visitar a exposição Cómic: Sueños e Historia na CaixaForum (digamos que foi uma das razões para ir à capital espanhola). Uma das secções mais instagramáveis da exposição incluía estes modelos de Astérix e Óbelix.

Anta de Carcavelos

 

Sinceramente não sei como é que o meu computador não estourou com este projeto. A ideia surgiu por acaso, durante um passeio na zona de Lousa. Encontrar este vestígio pré-histórico era o objetivo. E já o tenho digitalizado, e devidamente impresso em 3D, integrando o kit de artefactos pré-históricos que temos na escola para os alunos poderem tocar.

O modelo impresso em 3D (houve ali um warping que causou desvio na base, mas não afetou o modelo).

E o espaço real, que merece bem uma visita. Pesquisem Anta de Carcavelos no Google Maps, mas levem botas e preparem-se para desbravar algum mato.

Como foi feito? Confesso que tenho pouca paciência para o meticuloso trabalho de tirar fotos sucessivas interpostas que a fotogrametria requer. E, com a defunta Display.land, aprendi que se poderia fazer captura 3D a partir de vídeo. É assim que tenho feito, ultimamente. Filmo com o telemóvel (câmara na resolução máxima), circulando à volta do objeto para captar o máximo de pontos de vista e detalhes. O software de fotogrametria que uso não aceita vídeo como input (outros, como o Zephyr, fazem-no), tenho de ter o passo adicional de converter o vídeo para imagens. Uso o Free Video2JPEG Converter, que me permite decidir quantos fotogramas preservar do número total de fotogramas possíveis. Normalmente escolho extrair um em cada cinco fotogramas.

O resultado disto foi umas massivas 700 fotos, que importei para o Meshroom. Em seguida, foi deixá-lo correr a pipeline de digitalização 3D. Os nós suspeitos do costume demoraram - quer o Structure from Motion quer o Depth Map, que já percebi serem os mais intensivos computacionalmente. Não estava à espera que o meshing me demorasse quatro horas. O tempo total foi de cerca de oito horas... nunca nenhuma pipeline de fotogrametria me tinha demorado tanto tempo. A culpa disso está no elevado nível de detalhe, e no número de fotos. No dia seguinte repeti o processo com um dataset menor, cerca de 350 fotografias, e perderam-se alguns detalhes importantes. Ou seja, compensou a espera.

Para imprimir em 3D, outra dor de cabeça. O Meshroom gera uma superfície, e esta não era fácil de fechar para tornar estanque. Normalmente resolvo isso no Accutrans, com uma função que permite gerar volumetria no eixo escolhido. Infelizmente, a malha poligonal demasiado densa deste modelo não estava a facilitar a via ao Accutrans. Um pouco por acaso, descobri que o discreto 3D Builder tem uma opção chamada Extrusão Inferior - podemos definir um plano de corte, e a partir daí o algoritmo extrude verticalmente até chegar ao plano-base do 3D Builder. Ou seja, torna incrivelmente fácil a geração de modelos com volumetria estanque a partir de superfícies, para impressão 3D.

Gostaria muito de embeber aqui o modelo 3D da Anta de Carcavelos, mas excede os tamanhos permitidos pelo Sketchfab. Em parte porque o Meshroom gerou um modelo muito detalhado, completo com mapas de textura em alta resolução. Diminuir a contagem de polígonos no Meshlab, infelizmente, diminui a qualidade do modelo. Mas podem clicar aqui para o visualizar em 3D: Kroscloud - Anta de Carcavelos.

Display.land: Do Telemóvel à Impressão 3D

Por aqui estamos apaixonados pela Display.land, uma app para Android e iOS que facilita a captura 3D do real. Misturando fotogrametria com realidade aumentada, esta aplicação permite muito facilmente digitalizar objetos e espaços em 3D. Com resultados surpreendentes, tendo em conta que usa lentes de telemóveis e dados de sensores para uma técnica de digitalização que geralmente requer boas máquinas fotográficas e computadores capazes de correr os algoritmos que transformam sequências de imagens em modelos 3D.

Esta aplicação é um mundo de possibilidades. Podemos experimentar formas de fotografia computacional, gravando em 3D locais e momentos. Podemos participar em esforços de preservação digital de património. Podemos criar elementos e recursos para jogos e animação 3D a partir de capturas do real. Ou podemos imprimir em 3D reproduções de objetos e espaços. As possibilidades são muitas.

Onde obter:

A forma mais simples é ir à página da aplicação e clicar nos links diretos para as lojas de aplicações: Display.land.

Esta aplicação requer suporte AR Core, que não está disponível para todos os modelos de telemóvel. A Google disponibiliza uma lista de dispositivos suportados pela AR Core.

Tutoriais:

A Display.land tem um conjunto de tutoriais disponíveis aqui: Learn Display.land.

Como efectuar uma captura 3D: usar o telemóvel para capturar dados para fotogrametria, upload para os servidores da aplicação, edição da raw mesh no telemóvel, opções de publicação e partilha. No processo de captura, sugere-se que se comece por uma visão geral e ir aproximando, procurando diferentes pontos de vista em percursos suaves. Se se puder andar à volta do objeto, um percurso espiralado é o mais adequado.


Processar um modelo capturado para incorporar noutras aplicações: exportar um modelo 3D capturado pela Display.land, eliminar geometria excessiva, e incorporar em aplicações de modelação e animação 3D.


Processar um modelo capturado no Display.land para impressão 3D.

Workshop Captura do Real com Telemóvel, Lisboa

Dia 7 de março, no encontro de balanço sobre as aprendizagens essenciais da ANPRI, um momento hello world: o primeiro workshop de captura 3D com telemóveis para educação.

O objetivo era ambicioso, desafiar os formandos a experimentar a digitalização 3D em dispositivos móveis com a Display.land, e em seguida trabalhar a sua captura para impressão 3D combinando o Meshlab, netfabb e 3D Buiilder. Esta segunda parte acabou por funcionar mais em modo de demonstração do que em exercício prático, mas lá está. Foi a primeira vez que se fez este workshop, em parte permite perceber o que funciona e não funciona.

A parte mais divertida da sessão? Quando os formandos vieram para a rua fazer as suas primeiras experiências de fotogrametria. O espaço da escola Dom Dinis não é dos mais inspiradores para este tipo de atividades, mas alguns detalhes naturais e arquitetónicos permitiram aos formandos experimentar o processo de captura.

Outros, mais ambiciosos, optaram por tentar capturar objetos mais próximos.

E como a tecnologia permite estas coisas, deu para uma espécie de foto de grupo em 3D. O foco era a estátua, mas a captura incluiu o que estava ao seu redor, o que significa que os participantes foram apanhados ao ver-me demonstrar uma captura espiralada de um objeto.

Este workshop foi experimental, o primeiro em que este tipo de tecnologias 3D foi experimentado por professores. Algumas notas de melhoria: a app Display.land depende dos serviços AR Core da google, que não estão ativos em todos os dispositivos android. Este é um elemento problemático, quando cerca de metade dos formandos não tem possibilidade de correr a aplicação nos seus dispositivos. Por outro lado, sabemos que há investimento por detrás do desenvolvimento da app no sentido de encontrar outras formas de fotogrametria sem os dados captados pelo AR Core. Acresce a capacidade das redes wifi disponíveis, que impediu a visualização rápida dos resultados das capturas. O colocar os formandos com a mão na massa, desenvolvendo um fluxo de trabalho de processamento de modelos 3D resolve-se com uma estruturação diferente. Apesar das falhas, o workshop teve saldo positivo, especialmente quando alguns dos participantes viram as suas primeiras capturas 3D nos seus dispositivos. Foram verdadeiros pioneiros, ou, talvez mais apropriadamente, cobaias.

A faísca ficou lançada, vamos ver o que irá sair daqui.

Instantes

Experiências com digitalização 3D em dispositivos móveis, usando a app dislay.land.

Claro que... os alunos depressa perceberam como usar as led tags para criar desenhos.

Novo projeto: a partir de um conjunto de modelos criados por investigadores franceses, imprimir modelos tangíveis e rigorosos de planetas, luas e asteróides.

WOW, não é?

Hora de começar a montar mais kits Anprino no clube de robótica.

Experiências com música e micro:bit.

Impressão de teste de um dos projetos desenvolvido por alunos do clube de robótica.

Em TIC, aprender programação... com arte.

Um de mais dez anprinos para trabalhar e criar projetos. Este, totalmente em branco.

Projeto Paleo (II)

Se passarem pelo átrio da Escola Básica Venda do Pinheiro podem ficar a conhecer a exposição de artefatos líticos. Mistura artefatos originais, reproduções, digitalizações 3D de alguns objetos, e bibliografia sobre a temática. É a vertente mais tangível do projeto Paleo, mostrando o trabalho desenvolvido na disciplina de História e com Centro de Recursos.

Projeto Paleo

Diga-se que este foi um dos mais divertidos projetos que desenvolvemos nos últimos tempos. Como todos os bons projetos, arrancou por acaso, com uma menção à vertente fablab do Centro de Recursos. A ideia original era a de complementar uma exposição de artefatos líticos com atividades de pesquisa em repositórios 3D e impressão de alguns dos elementos pesquisados. Mas percebemos que se podia ir mais longe.

Impressão 3D de biface

E porque não, pensámos, digitalizar alguns destes artefactos? Não dispomos de scanners 3D, mas sabemos utilizar aplicações de fotogrametria. Não temos tido muitas oportunidades para usar esta tecnologia de digitalização, e este projeto pareceu-nos uma excelente forma de o fazer. 

Projeto Paleo

 Na sua forma final, este projeto incluiu:
- digitalização 3D de artefatos líticos, com partilha online e ficheiros disponíveis para impressão 3D;
- impressão 3D de reproduções dos artefatos líticos;
- pesquisa no Centro de Recursos, em repositórios de conteúdo de 3D, de modelos relativos à pré-história;
- exposição no átrio da escola, reunindo artefatos originais, cópias impressas em 3D, impressões 3D de modelos pesquisados pelos alunos, bibliografia e monografias.

Finalizado o projeto e a atividade, a escola fica a dispor, no Centro de Recursos, de um acervo de reproduções rigorosas de artefatos líticos da zona de Elvas, Póvoa de Santo Andrião e Tróia, que podem ser utilizados pelos docentes de História nas suas aulas.

Malha poligonal texturizada, processada no ReMake

 Para quem quiser fazer uso dos materiais criados neste projeto, podem descarregar diretamente no Sketchfab, organizados na coleção Projeto Paleo. A página de cada artefato tem informação sobre o local de recolha, época histórica, material do artefato e dimensões reais para impressão 3D, em milímetros. No Sketchfab podem ser descarregados os modelos em OBJ, com mapa de texturas. Para impressão 3D, podem encontrar aqui os ficheiros STL: ficheiro zip contendo todos os artefatos líticos, ou podem aceder a esta pasta do Google Drive para descarregar ficheiros STL individuais: Projeto Paleo. Os ficheiros STL foram validados pelo netfabb e imprimem sem erros.

Tecnologias Utilizadas

Fotogrametria é uma técnica de digitalização 3D que se baseia na trigonometria. É possível extrair informação espacial a partir de medições feitas sobre uma imagem - o princípio matemático que permite gerar informação rigorosa a partir de reconhecimento e levantamentos aéreos. O que os algoritmos de fotogrametria fazem é concatenar essa informação espacial a partir de sequências de fotografias, identificando pontos em comum e com isso gerar a malha poligonal de um modelo 3D. Normalmente, tira-se um mínimo de vinte fotos ao redor do objeto a capturar. Os melhores resultados requerem muito cuidado na toma de fotos, com máquinas fotográficas e software calibrado.

Captura 3D, em pré-processamento

Há algumas soluções mais simples: o Scann3D para Android, que gera resultados razoáveis mas na versão gratuita sem o nível de detalhe que queríamos para este projeto; o Regard3D, programa gratuito que dá bons resultados na extração de point clouds e geração de malha poligonal a partir de fotografias, mas não está optimizado e não permite limpar triângulos em excesso (um processamento de dados de imagem para extracção de pontos pode demorar horas); acabámos por utilizar o poderoso ReMake da Autodesk, programa que requer 8Gb de RAM no mínimo para correr, e é gratuito com uma licença de educação. O processamento das fotos é feito nos servidores da Autodesk (há uma versão totalmente offline, mas necessita de 16 Gb de RAM para correr), e o algoritmo é poderoso e tolerante com a qualidade das imagens. Mesmo na versão gratuita, comparativamente ao Scann3D permite melhores capturas, e ao contrário do Regard3D, fá-lo de forma rápida e com ferramentas de edição para posterior limpeza de malha poligonal.

Artefatos para digitalizar, reproduções impressas em 3D, medição das dimensões globais dos artefatos nos eixos XYZ.

Depois de um teste inicial para validar o conceito, digitalizámos alguns dos objetos da coleção de Vítor Miranda, o professor de História que propôs este projeto. São artefatos líticos que recolheu em diversos locais arqueológicos do paleolítico e neolítico, que estudou no domínio de artigos e monografias, algumas das quais estão expostas na exposição que reúne as várias vertentes deste projeto. Não digitalizámos todos os objetos que nos trouxe. A fotogrametria não é apropriada para objetos muito pequenos, optámos por digitalizar os mais representativos. Como o método de captura foi algo rudimentar (um plinto de projetor, massa bostik ou suportes simples para manter as peças fixas, fotos com um telemóvel), tivemos uma taxa de sucesso nas capturas de cerca de 80%. Houve pelo menos três capturas cuja malha poligonal não correspondia aos nossos critérios mínimos de captura da forma.

Porquê em 3D?

Não é difícil ir a um repositório e encontrar modelos de artefatos líticos. Porque é que nos decidimos a fazer um projeto destes? A questão da autenticidade e proximidade parece-nos pertinente. Há uma diferença sentimental forte, de elo de ligação, entre trabalhar com modelos e exemplos vindos de outras realidades, ou tocar em objetos de realidades que nos são próximas. Saber que o artefacto milenar em que seguramos foi recolhido no nosso país, corresponde ao labor dos nossos longínquos antepassados, tem qualquer coisa de especial.

Pesquisa orientada de recursos em repositórios de modelos 3D.

Normalmente abordamos o património de outros países, porque temos poucos exemplos recolhidos e partilhados do nosso próprio património. Foi por isso que nos atirámos a este projeto, e disponibilizamos os modelos para visualização online e download para impressão 3D. Qualquer interessado pode fazer uso dos modelos que criámos nestes projetos, em qualquer contexto. Se tiverem uma enorme vontade de imprimir bifaces e machados pré-históricos, estes modelos estão ao vosso dispor. Se quiserem mostrar na sala de aula, permitindo que os alunos toquem nestes objetos, sintam a sua volumetria e textura, utilizem livremente o resultado deste trabalho. Não garantimos a total fiabilidade das capturas 3D, mas o seu processamento tentou ao máximo manter fidelidade ao modelo original.

Este projeto é mais uma contribuição para a partilha de conhecimento, de elementos que facilitem aprendizagens. Foi criado no âmbito das atividades do departamento de Ciências Sociais e Humanas do Agrupamento de Escolas Venda do Pinheiro, proposto pelo Prof. Vítor Miranda. As fases de pesquisa foram coordenadas pela Prof.ª Jacqueline Duarte, coordenadora do Centro de Recursos Poeta José Fanha, no âmbito do projeto Fab@rts: O 3D nas mãos da Educação. A captura e processamento 3D dos artefatos líticos foi feita pelo Prof. Artur Coelho, coordenador PTE e dinamizador dos projetos TIC em 3D/Fab@rts. A impressão dos modelos foi feita em impressoras BEEVERYCREATIVE no espaço maker do Centro de Recursos Poeta José Fanha e zona de trabalho PTE do Agrupamento.

Projeto Artefactos Líticos

Há qualquer coisa de mágico na sensação de segurar num objeto que foi cuidadosamente criado pelos nossos ancestrais, há milhares de anos atrás. Sentimos a linha direta de criatividade e engenho humano que liga a nossa contemporânea era da computação com os idos tempos da pedra lascada. Uma das tecnologias de ponta da sua época, um dos imensos passos da nossa contínua evolução tecnológica. Estas pedras lascadas, para quem não conhece a sua história e evolução, são objetos surpreendentemente complexos, pensados de acordo com as suas utilizações, com uma óbvia mestria na sua manufatura. A sensação de tocar estes artefactos, sentir o seu peso e textura, imaginar as mãos dos nossos ancestrais que os lascaram pacientemente, é extraordinária.

E se tivermos a oportunidade de aliar duas pontas extremas da tecnologia, a longínqua pedra lascada e a contemporânea impressão 3D, procurando novas dimensões de descoberta e aprendizagem? O potencial da impressão 3D em tornar táctil o complexo ou o inacessível em educação é bem conhecido, e uma pesquisa nos repositórios de modelos 3D dá-nos logo acesso a capturas de objetos pré-históricos. O projeto Scan The World no MyMiniFactory tem uma extensa coleção de modelos artísticos, e o Sketchfab alberga trabalhos de digitalização 3D partilhados por arqueólogos e historiadores. Se pesquisarem apenas pela etiqueta archaeology-3Dmodel-photogrammetry encontrarão imensos modelos para descobrir o riquíssimo património pré-histórico.

Normalmente, um trabalho nosso no domínio da impressão 3D e património histórico ficaria nesta vertente, utilizando o espaço da biblioteca escolar para explorar literacias digitais e técnicas de pesquisa, e os recursos de TIC e do mini-fablab da escola para tornar tangível o digital. Colocaríamos alunos a pesquisar em repositórios, de acordo com objetivos pré-definidos em áreas disciplinares específicas, e em seguida imprimiriam as suas descobertas. É uma excelente forma de aprender, encontrando modelos e tocando nas reproduções dos objetos, que dão a sensação táctil da volumetria de uma forma que a imagem, ou mesmo o 3D no ecrã.

O passo lógico seguinte, difícil de dar em condições normais, seria o de reproduzir modelos originais. No nível de ensino em que trabalhamos não colocamos a hipótese de ensinar os alunos a modelar reproduções destes objetos, com modelação por primitivos ficariam modelos demasiado simplistas, requerem técnicas mais avançadas de modelação que não estão ao alcance de todos.

Artefatos destes não nos são acessíveis no dia a dia. Por isso, quando nos foi dada a oportunidade de trabalhar com eles, nem hesitámos.

Ficamos ainda com uma vertente extra. Podemos facilmente descarregar e imprimir modelos vindos de sítios arqueológicos de todo o mundo, mas há um valor adicional quando trabalhamos com modelos criados a partir de artefatos encontrados em Portugal. Dá-nos uma mais profunda sensação de continuidade cultural, e relaciona-se diretamente com o meio de proveniência dos nossos alunos.

Um pouco de contexto. Este projeto, como geralmente naqueles que são mais interessantes e desafiantes, surgiu informalmente. Chegou-nos ao conhecimento a proposta de um dos professores de História do Agrupamento de Escolas Venda do Pinheiro de fazer uma exposição no Centro de Recursos com alguns dos artefatos líticos da sua coleção pessoal, com, como referiu nas mensagens, uma vertente de fablab com pesquisa. Podíamos ir mais longe, propusemos. Poderíamos digitalizar esses artefactos, explorando-os de outra forma. Não temos scanners 3D, mas sabemos como utilizar aplicações de fotogrametria, que processam sequências de imagem e extraem delas um modelo 3D.

O como fazer iremos explorar em diversos posts. Mas não é um processo complexo. Necessitamos de fixar o objeto, e tirar uma sequência de fotos à sua volta. Não há aqui regras restritas, um número entre 20 a 40 fotos é o suficiente para uma boa captura. Necessitamos de ter alguns cuidados, mantendo o objeto que queremos digitalizar sempre focado e no centro da foto, mantendo sobreposições de pontos de vista entre cada foto da sequência. Temos de ter algum cuidado com a iluminação, contrastes grandes entre luz intensa e sombra vão impedir a captura correta. Ter uma boa máquina fotográfica ajuda a fazer boas captações, mas basta um telemóvel com uma câmara razoável para se conseguir bons resultados. O processo de captura em si é algo cansativo, temos de ser rigorosos nesse momento, para se conseguir um bom resultado.

O passo seguinte é escolher um software de digitalização 3D por fotogrametria. Neste projeto estamos a experimentar três: Scann3D, uma app mobile para Android, o podero ReMake da Autodesk (agora parte do ReCap, mas ainda disponível na secção de descargas da Autodesk e gratuito com licença para estudantes), e o gratuito Regard 3D. Destes, o ReMake é claramente o mais poderoso e fácil de utilizar, com imenso rigor nos resultados da captura. O processamento é feito nos servidores da Autodesk, e após a extração da malha poligonal podemos descarregar para o nosso computador.

O Scann3D é promissor pela sua portabilidade. O processamento das fotos é feito no dispositivo, pareceu-nos, mas não foi o que gerou resultados mais rigorosos.

Já o Regard3D merece mais exploração. É mais complexo para o utilizador do que o ReMake, funciona de uma forma sequencial em que temos de processar fotos rastreando pontos comuns, extrair a informação espacial, gerar uma nuvem de pontos, triangular a nuvem de pontos, transformar a triangulação numa superfície com algoritmos poisson de reconstrução de malha poligonal. Ou, em alternativa, exportar a pointcloud para o Meshlab e fazer aí o processamento. É bastante tolerante com a fonte das imagens. Utilizá-lo é um processo de descoberta das vertentes avançadas do 3D, requer conhecimentos avançados. Também exige bastante do processador do computador, o tempo de duração de algumas operações dos algoritmos mede-se em horas. Não tem ferramentas de processamento e limpeza de malha poligonal.

O ReMake é mais rápido, não nos dando controle sobre o processo de criação do modelo. No modo de edição, dá-nos ferramentas para fazer a limpeza e correção da malha poligonal, eliminando triângulos em excesso, fechando buracos, suavizando ou esculpindo diretamente nos polígonos. Exporta para diversos formatos e preserva muito bem a textura visual do modelo.

Começámos com dois bifaces, mas já temos mais em processamento. A ideia original de fazer uma exposição com os artefatos líticos mantém-se, mas vai ser aumentada com reproduções impressas em 3D que os alunos poderão manipular livremente. Queremos contribuir para a comunidade. Os modelos serão disponibilizados em repositórios, STL para impressão 3D e obj com mapa de texturas no Sketchfab. Dois já estão disponíveis.

Como estes projetos costumam ser faíscas para ideias impensáveis, certamente que iremos criar outras experiências de aprendizagem com os nossos alunos.