Structure Sensor 3D Scanner Review

Jos olet lukenut edellisen 3D-skannerin arvostelun 3D Systems Sense -laitteesta, tiedät, että olin vaikuttunut sen helppokäyttöisyydestä ja geometrisista yksityiskohdista alle 450 euron hintaiseen laitteeseen. Mutta väritiedon – tai tekstuurien – laatu, jonka Sense kaappaa, on täysin ala-arvoinen. Tämä on korjattu myöhemmin arvostelemassani Sense 2:ssa)

Tässä arvostelussa testaan Occipitalin valmistamaa Structure Sensoria. Tämä laite oli saatavilla myös nimellä 3D Systems iSense, mutta tämä uudelleenbrändätty versio on lopetettu*.

Hain Structure Sensorini hollantilaisesta 3D-tulostus- ja 3D-skannausliikkeestä MakerPointista.

Hinnoittelu

Jos asut Yhdysvalloissa, Structure Sensor maksaa 379 dollaria iPad Air 2:n pidikkeellä Amazonissa. Voit myös ostaa ne suoraan Occipitalilta tuohon hintaan, ja voit valita erilaisia iPad-kiinnikkeitä ja lisävarusteita, kuten laajakulmalinssin ja pro-laturikaapelin, jolla voit ladata Structure Sensorin ja iPadin samanaikaisesti!

Jos asut EU:ssa etkä halua kansainvälisen toimituksen ja lisättyjen tullimaksujen ja verojen aiheuttamaa vaivaa, saat Structure Sensorin ja siihen sopivan kiinnikkeen parhaiten Makerpointilta hintaan 499 €.

Se on yhteensopiva kaikkien iPadien kanssa, jotka ovat uudempia kuin 4. sukupolven iPad ja iPad mini 2 (joka tunnettiin aiemmin nimellä ”iPad Mini with Retina Display”) – mukaan lukien hiljattain lisätty tuki iPad Pro 9.7″ & 12.9″:lle.

Testasin sitä vähiten tehokkaalla yhteensopivalla laitteella, iPad mini 2:lla, jossa on 5 megapikselin kamera, jonka aukko on f/2.4. Koska tätä kameraa käytetään värien yksityiskohtien kuvaamiseen, on turvallista sanoa, että uudemman iPadin käyttäminen johtaa parempaan tekstuurin laatuun. Esimerkiksi tässä iPad Pro 9,7″:ssa on 12 megapikselin kamera, jossa on nopeampi f/2,2 -objektiivi. Tästä huolimatta iPad mini 2:lla testaaminen on mielestäni hyvä vertailukohta, ja tätä iPadia myydään edelleen 265 eurolla, joten anturin, kiinnikkeen ja iPadin minimikustannukset ovat yhteensä 765 euroa, mikä on silti paljon vähemmän kuin monilla muilla 3D-skannereilla. (Kaikki mainitsemani hinnat ovat euromääräisiä ja sisältävät 21 % Alankomaiden arvonlisäveron).

Olen testannut Structure Sensoria kolmella eri sovelluksella, joita käsittelen tämän arvostelun kolmessa eri osassa:

1. Occipitalin omat iPad-sovellukset
2. Kolmannen osapuolen itSeez3D iPad-sovellus, jonka arvostelin, ja
3. Occipitalin Skanect-ohjelmisto Macille ja Windowsille (arvostelu vihdoinkin tulossa Q1 2017)

Laitteiston asentaminen

Kannattimen kiinnittäminen

Ensiksi, sinun on kiinnitettävä Structure Sensor kiinnikkeeseen – molemmat ovat saatavana hopeisena tai sinisenä alumiinina – laitteellesi. Anturi sisältää 4 ruuvia ja ruuvimeisselin. Kannatin voi olla virallinen, mutta voit myös tilata 3D-tulostettuja versioita Shapewaysin kautta tai ladata sellaisen Thingiversestä ja 3D-tulostaa sen itse. Structure Sensor on tällä tavoin hyvin ”avoin” ja muokattavissa oleva järjestelmä. Occipital on jopa laittanut CAD-piirustukset kehittäjäsivustolleen, jotta voit suunnitella oman kannattimesi. Kehittäjät, jotka haluavat kokeilla anturia muutenkin kuin käyttämällä sitä iPadin kanssa, voivat myös ostaa 50 euron hintaisen USB Hacker Cable -kaapelin, jolla anturi voidaan liittää suoraan mihin tahansa valittuun laitteeseen.

3D-tulostus linssinsuojus

Kannattimet on suunniteltu siten, että ne on helppo irrottaa iPadista. Tämä on mukavaa, sillä kuten minullakin, sinulla on todennäköisesti jonkinlainen kotelo tai holkki suojaamassa iPadia kuljetuksen aikana. Valitettavasti Structure Sensorin mukana ei tule minkäänlaista kantolaukkua. Ja vaikka kiinnike, johon sensori on kiinnitetty, on tarpeeksi tukeva kuljetettavaksi yhdessä kannettavan tietokoneen laukun sivutaskuista, en halua naarmuja lasiin. Objektiivin suojus ei sisälly toimitukseen, joten latasin tämän Structure Sensor -objektiivin suojuksen Thingiversestä ja tulostin 3D-tulostimen itse. Jos sinulla ei ole itse 3D-tulostinta, asut todennäköisesti lähellä 3D Hubia, joka voi auttaa sinua.

Asensorin kalibrointi

Ennen kuin käytän Structure Sensor -sensoria ensimmäistä kertaa, se on kalibroitava. Tämä johtuu pääasiassa siitä, että väritietojen tallentamiseen käytetään iPadin natiivia takapuolen RGB-kameraa, ja kameran sijainti vaihtelee eri iPad-malleissa. Tämän vuoksi iPadin kameran ja Structure Sensorissa olevan infrapunakameran välinen offset on kompensoitava.

Lisäksi on olemassa oma Calibrator-sovellus, joka tekee prosessista erittäin helppoa: mene vain ulos kirkkaana päivänä ja suuntaa sensori kohti jotain, jossa on paljon yksityiskohtia. Sovellus seuraa joitakin yksityiskohtia automaattisesti tehdäkseen suurimman osan kalibroinnista ja antaa sinun hienosäätää sen jälkeenpäin tarvittaessa.

3D-skannaus Occipital Scanner -sovelluksella

Natiivi Scanner-sovellus on melko yksinkertainen. Osoita sillä vain henkilöä tai esinettä, jonka haluat kuvata, ja käytä kahden sormen elettä mittakaavoittaaksesi indikaattoriruudun niin, että se vastaa kohteen kokoa, joka myös korostetaan.

Vaihtoehtoja on vain kaksi:

1. Skannaa käyttämällä ”Vanhaa seurantalaitetta”, joka käyttää vain muototietoja, tai käytä ”Uutta seurantalaitetta”, joka käyttää myös väri- ja väritietoja seuratessasi skannattavaa kohdetta. En näe mitään syytä käyttää vanhaa seurantalaitetta, koska skannaaminen ilman väritietoja tekee vaikeaksi tai mahdottomaksi skannata yhtenäisiä kohteita, joissa ei ole monia geometrisia yksityiskohtia.
2. ”Matala resoluutio” tai ”Korkea resoluutio” Väri. Testieni perusteella ero näiden kahden välillä on se, että edellinen tuottaa 2K (2048 x 2049 pikseliä – eli 4,2 megapikseliä) tekstuurikartan ja jälkimmäinen 4K (4096 x 4096 pikseliä – 16,8 megapikseliä) version.

Korkean resoluution version renderöinti tai laskenta kestää hieman kauemmin. Tämä tehdään itse iPadissa ja minun iPad mini 2 on yksi hitaimmista yhteensopivista iPadeista. Tarkka aika riippuu kohteen koosta ja monimutkaisuudesta. Tänä aikana et voi tehdä uutta skannausta.

Skannaus kääntöpöydällä

Voit tehdä 3D-skannauksia joko liikkumalla vapaasti kohteen ympärillä tai käyttämällä kääntöpöytää. Alla on video skannausprosessista 6 euron IKEA SNUDDA -levysoittimen ja Xenosin 4 euron hintaisen tablettitelineen avulla. Se toistetaan nelinkertaisella nopeudella alkuperäiseen verrattuna (siksi taustalla kuuluu korkea 3D-tulostimen ääni).

Kuten näette, laitoin Teddyn kirjan päälle (tarkemmin sanottuna ihmeellinen The Art of The Last of Us). Näin RGB-trackerin on helpompi seurata objektia oikein sen pyöriessä. Sovelluksella oli erityisesti vaikeuksia seurata nallen sivukuvaa ilman kirjaa. Studion ikkunoista tulevan luonnonvalon lisäksi käytin vain 55 watin valoa pienellä softboxilla (näkyy videolla oikealla).

Kun renderöinti on valmis, voit esikatsella skannausta ja viedä sen sähköpostitse .OBJ-3D-mallina, jossa on erillinen tekstuurikartta .JPG-muodossa. Valitettavasti skannauksia ei voi tallentaa iPadissa, joten sinulla on oltava internet-yhteys, jotta voit lähettää skannauksen sähköpostitse ennen uuden skannauksen tekemistä. .OBJ-tiedosto lähetetään sähköpostitse .ZIP-tiedostona, joka sisältää mallin ja tekstuuritiedostot. .ZIPin voi ladata suoraan Sketchfabiin:

Olin yllättynyt skannauksen laadusta. Varsinkin kun ottaa huomioon, että geometrian ”renderöintiin” ei mennyt aikaa ja tekstuurien renderöintiin suhteellisen hitaalla iPad minillä vain minuutti. Värilaatu sijoittuu jonnekin 3D Systemsin Cubify Sensen sumeiden tekstuurien (klikkaamalla saat referenssiskannauksen samasta mallista) ja ilmaisella Autodesk 123D Catch -sovelluksella tehdyn fotogrammetrian terävämmän tuloksen väliin. Sanoisin, että tällainen skannaus on käyttökelpoinen moneen muuhun kuin teolliseen tarkoitukseen, ja paremmat tekstuurit saisi luultavasti paremmasta iPadista. Skannaamalla tällä tavoin kiinteästä kulmasta en pystynyt kuvaamaan Teddyn käsivarsien alle.

Vapaa skannaus

Seuraavaan esimerkkiin valitsin isomman ja vähemmän pörröisen esineen: pienen öljytynnyrin, joka on muokattu koriksi (Balilla Reilun kaupan Jansje-kaupan kautta). Asetin sen jälleen yhdelle tyttäreni iloiselle – ja täydellisesti jäljitettävälle – paikkamatolle ruokapöydällemme ja kävelin sen ympärillä vapaasti pysähtyen aina silloin tällöin, kun sovellus sitä pyysi. Näillä pysähdyksillä se ottaa valokuvan kuvioita varten. Olin yllättynyt siitä, miten sujuva tämä kokemus on ja miten hyvin ohjelmisto seurasi esinettä – se ei koskaan hukannut sitä! Ja tämä tapahtui viimeisen iltapäivän päivänvalon ja kahden himmennetyn kattolampun kanssa, eli kaukana täydellisistä valaistusolosuhteista.

Alhaalla on yllä olevan skannaussession tulos. Kuten näette, se ei täysin vanginnut kannen kahvaa, mutta sivuilla olevat kahvat ovat kunnossa. Tekstuuri ok, mutta ei niin terävä kuin olisin toivonut. Tekstuurien ompelu kuitenkin melko hyvä.

Skannaus ihmisistä

Koska pyysin liikekumppani Patrickia mallintamaan Cubify Sense 3D-skannerin arvostelua varten, pyysin häntä pukeutumaan toimistolle juuri samaan paitaan täydellistä vertailua varten. Kuten näette, hän oli erittäin tyytyväinen.

Näetkö? 3D-skannaus tekee kaikki onnelliseksi – jopa @patrick_deen_draws! #3d #3dscan #3dscanner #3dscanning #structuresensor #itseez3d #softboxes #photography

A post shared by 3D Scan Expert (@3dscanexpert) on May 4, 2016 at 6:17am PDT

Kuten alla näkyy, lopputulos on paljon parempi kuin Sense. Resoluutio on hieman alhainen – sekä geometrian että tekstuurin osalta – mutta se ei vaatinut renderöintiä skannauksen jälkeen meshin osalta ja vain minuutin verran tekstuuritietojen osalta. Minusta se näyttää tavallaan videopelihahmolta. Se saa myös Patrickin näyttämään 10 vuotta nuoremmalta…

Skannaus ulkona

Structured Light -tekniikka, jota Structure Sensor käyttää syvyyden tallentamiseen, sopii erinomaisesti 3D-skannaukseen sisätiloissa. Kun yritin kuvata kohteita studioni ulkopuolella, törmäsin nopeasti rajoituksiin. Kuten tämän postauksen alussa olevasta kalibrointikuvasta näkyy, infrapunakameran on vaikea vangita yksityiskohtia kirkkaassa auringonvalossa, saati sitten nähdä projisoitua laserkuviota.

Sen vuoksi tein kokeiluja pilvisenä päivänä – joita Alankomaissa riittää. Alla on tyypillisesti hollantilainen roska-astia.

Jälleen kerran yllätyin tasaisesta seurannasta: jopa ilman tasaista lattiapintaa roska-astia seurattiin tasaisesti. Oli hieman vaikeaa kuvata takapuolta putoamatta kanavaan, mutta onnistuin siinä melko hyvin, koska ilmeisesti ei haittaa, jos objekti menee hetkeksi ulos kehyksestä, koska myös sen ympäristöä seurataan.

Alhaalla on skannauksen tulos. Se on kaukana täydellisestä, mutta minusta on erityisen mielenkiintoista, että kuvakkeen kohdalla on reikä. Ilmeisesti roskiksen tummanvihreä imee tarpeeksi auringonvaloa, jotta infrapunasensori havaitsee laserkuvion, mutta valkoinen kuvake on yksinkertaisesti liian kirkas. Ympäriinsä lentää myös paljon hiukkasia, joita ei varmasti ollut todellisuudessa.

Alla on toinen ulkoilmaskannaus hollantilaisesta postilaatikosta, kun aurinko paistoi hieman enemmän. Esineen varjopuoli ja seinä on kuvattu kelvollisesti, mutta aurinkoon päin oleva puoli oli täysin näkymätön Structure Sensorille. Tulos on varsin mielenkiintoinen, mutta ei tietenkään käyttökelpoinen.

3D-skannaus sisätiloista Room Scanner -sovelluksella

Viimeinen sovellus, jota käsittelen tässä osassa arvostelua, on Occipitals Room Scanner -sovellus. Se on täysin idioottivarma: käytä liukusäädintä osoittaaksesi visuaalisesti sen huoneen koon, jota aiot skannata, paina scan ja liiku ympäriinsä, kunnes kaikki pinnat ovat vihreiden polygonien peitossa. Valitettavasti sovellus pakottaa sinut pysymään enemmän tai vähemmän samassa paikassa, joten et voi kävellä vapaasti ympäri huonetta skannataksesi kulmien ympäri.

Sovelluksen hyödyllisyys riippuu suuresti käyttötarkoituksesta. Kuten alla näkyy, tulostuslaatu on liian heikko – sekä geometrian että tekstuurin osalta – käyttääkseen sitä mihinkään tarkoitukseen, jossa tarvitaan esteettisesti miellyttävää jälkeä (voit katsella ympärillesi alla olevaa interaktiivista Sketchfab- upotusta vaihtamalla navigoinnin kiertoradalta First Personiin oikeassa alakulmassa olevien kuvakkeiden avulla)

Voin kuitenkin keksiä muutamia tarkoituksia, joihin Room Scanner -sovelluksesta on hyötyä. Esimerkiksi pelitasojen suunnittelijat voivat käyttää sitä mittatarkkana referenssinä luodessaan videopelin sisätiloja. Se on myös erittäin kätevä nopeiden mittausten tekemiseen, koska skannauksen tekeminen vie vain minuutin ja sovelluksessa on sisäänrakennettu mittausominaisuus.

Päättely osa 1

On hyvä huomata, että Occipitalin Scanner-sovellukset ovat näytteitä, joilla demonstroidaan uusia ominaisuuksia, joita julkistetaan muutaman kuukauden välein. Esimerkiksi maaliskuussa 2015 esiteltiin SDK 0.4, joka tarjosi aiemmin kirjoittamani New Trackerin sekä mahdollisuuden tulostaa UV-teksturoituja verkkoja. Aiemmat versiot käyttivät ilmeisesti per-vertex-väritystä, joka tuotti samaa heikkolaatuista väritietoa, joka tuotti pettymyksen 3D Systems Sense -arvostelussani.

So… Structure Sensorilla on SDK, jonka avulla kolmannen osapuolen kehittäjät voivat luoda omia sovelluksiaan kaikenlaisiin tarkoituksiin. Sillä voidaan esimerkiksi luoda Virtual Reality & Augmented Reality -kokemuksia. Tässä arvostelussa käytän sitä kuitenkin vain iPad-pohjaisena 3D-skannerina, ja siihen tarkoitukseen on vain yksi kolmannen osapuolen sovellus – seSeez3D – joka käyttää pilviprosessointia yksityiskohtaisempiin skannauksiin.