ARTISTA-CARTÓGRAFO
caminhos digitais para a Impermanência

fotogrametria, fotografia, digitalização

artista

Vinicius Dall'Acqua

Esta pesquisa tem como objetivo explorar formas de digitalização de acervos, obras de arte, espaços-arte, locais, patrimônios, entre outros que permeiam o espaço físico.

É proposta uma pesquisa prática-exploratória sobre a captação técnica, criação de volumes tridimensionais, texturização, otimização, visualização e plataformas de acesso virtual.

Fotogrametria

Fotogrametria, etimologicamente deriva de três raízes gregas: photós, que significa luz; gramma, que significa gravar ou escrever; e metria, que significa medida ou medição. Portanto, sua definição etimológica é: medições gráficas por meio da luz. Cientificamente, a American Society of Photogrammetry define Fotogrametria como a ciência e a arte de obter medidas dignas de confiança utilizando-se fotografias. (PAREDES, 1987).
 

Deste modo, podemos dizer que a Fotogrametria é a técnica que permite o estudo e a definição das formas, das dimensões e das posições de objetos no espaço, utilizando-se de medições obtidas a partir de fotografias ou imagens digitais.
 

O interesse essencial desta técnica é que ela permite o registro, quase instantâneo, do estado de um objeto possibilitando uma posterior exploração das medições. A fotografia também é um documento de arquivo facilmente manipulável, de conservação quase ilimitada e fácil restituição, tendo ainda uma amplitude espectral que possibilita análises de fenômenos não detectados pela vista humana, como, por exemplo, o infravermelho (SILVA, 2003).
 

A Fotogrametria é uma técnica indispensável para muitos trabalhos da Geomática. Para as áreas técnicas, em especial para a Engenharia Civil, ela oferece um suporte inestimável, reduzindo custos e tempo de trabalho. O principal obstáculo ao seu uso extensivo ocorre devido ao alto custo dos equipamentos e a necessidade da presença de técnicos bem treinados para operar os equipamentos necessários para a obtenção de dados e para o tratamento posterior.

As imagens aéreas são tomadas através de câmeras aéreas fotogramétricas especiais colocadas adequadamente no interior de um avião. Em seguida, os dispositivos são digitalizados em scanners de alta precisão e resolução, a partir dos quais se obtém as imagens digitais a serem usadas nos equipamentos de restituição digital.

Desde 2001, com a disposição de câmeras totalmente digitais no mercado, não é mais necessária a utilização dos scanners para a transformação das imagens em valores numéricos.

 

Mapas e cartas municipais ou de áreas extensas normalmente são elaborados através do uso da Fotogrametria.

Histórico e projetos desenvolvidos

O interesse por fotogrametria surge em uma residência artística do agrupamento Robo.Art do projeto Corpomáquina, onde era proposto como grupo revisitar o espetáculo e encontrar novas técnicas e estéticas para futuros trabalhos. Em paralelo eu iniciava estudos sobre o motor de jogos “Unreal Engine”, onde buscava novas plataformas para desenvolvimento de animações 3D, vídeo mapping e obras interativas. Nessa ocasião, ainda sem nenhuma experiência, escaneei espaços rurais onde houveram vivências do trabalho. Apesar dos resultados insatisfatórios, essa experiência abriu um caminho de estudo e pesquisa continuada desde então. Durante o período de isolamento físico entre 2019 e 2021, desenvolvi inúmeros modelos tridimensionais de obras e rostos, com intuito da utilização dos mesmo em projetos de animação 3D. Dentre os trabalhos desenvolvidos, estão: “Espectro” (Festival Reconvexo BA), animação desenvolvida a partir da fotogrametria do meu próprio rosto para criação de vídeo mapping; Blueprint desenvolvido para o Festival Perfídia Rio Preto e o projeto contemplado pelo edital “Museus e Acervos / Reforma / Ampliação / Modernização PROAC 2021” intitulado Museu Virtual Silva Sem Fronteiras, a ser desenvolvido no ano de 2022.

Objetos de Estudo

Para exemplificar os processos técnicos de captação fotogramétrica, foi proposto a catalogação de espaços públicos que poderiam ser digitalizados, como também obras de artistas rio-pretenses. A pesquisa de campo na cidade de São José do Rio Preto, onde busquei obras urbanas foi insatisfatória, levando-me a um entendimento sobre a cidade e a urbanização. A cidade não conta com esculturas ou obras volumétricas públicas, sendo que o mais próximo a este conceito, são bustos de bronze e placas com nomes de autoridades do século passado. Subvertendo esta constatação, as poucas expressões artísticas são de grafiteiros ou prédios históricos que são demolidos dia-a-dia para construção de estacionamentos ou mais um empreendimento comercial. Ao mesmo tempo que constato com tristeza a realidade da cidade e o apagamento da memória urbana, também entendo a urgência em desenvolver projetos de digitalização e registro para que estes espaços e obras sejam “eternizados” de alguma forma.

Dentre os espaços-obras que foram utilizados nesta pesquisa estão: Fachada da chaminé do espaço Swift, Mural do artista Profeta das Cores (entre a Rua Saldanha Marinho e Rua Cel. Spinola de Castro) e sala de pesquisa da artista Elissa Pomponio.
Também foram digitalizadas obras do acervo dos artistas Juny KP e Giselda Cristina Rego.

Softwares e equipamentos

Para desenvolvimento dos estudos desta pesquisa foram utilizados os equipamentos:
Notebook: Legion y540 / Processador i7 9750h / GPU Nvidia Rtx 2060 6gb / 16gb de memória Ram / SSD 1tb nvme / HDD 1tb
Câmeras: Canon 60D e celular Xiaomi Redmi Note 7

Os softwares utilizados foram: Meshroom (Fotogrametria - Open Source) / Agisoft Metashape (Fotogrametria - Comercial) / Adobe Lightroom (Edição Fotográfica - Comercial), Adobe Photoshop (Edição fotográfica - Comercial) /  Zbrush (Modelagem 3D - Comercial).

No fluxo de trabalho da pesquisa foram utilizados softwares comercias e gratuitos, porém, todas as etapas podem ser desenvolvidas em softwares gratuitos:
1 – Meshroom (Fotogrametria)
2 – GIMP (Edição fotográfica)
3 – Blender (Modelagem 3D)

Condições de captação

Para captação das obras de Juny KP (5 Tijolos e escultura em lata de spray) foi utilizado um mini estúdio improvisado, com 2x softbox (4 lâmpadas LED 12W em cada) e 1x sombrinha de iluminação (2x Lâmpadas LED 12W), fundo infinito branco (Cartolinas A2) e fundo infinito escuro (parte traseira de um banner em lona).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Para melhor nitidez e qualidade de imagem, a condição ideal para captação é de um ambiente com luz em abundância e poucas sombras. Imagens com pouca nitidez, devido ao desfoque da lente, granulados de ISO alto, ou mesmo “ghosting” devido ao movimento da câmera durante o clique, podem ocasionar problemas de alinhamento de imagens, como também um resultado final de pouca qualidade. Portanto, as configurações ideias de câmera são:

• Menor abertura possível de diafragma – A nitidez e desfoque de lentes são relativas ao zoom (milimetragem) e distância do objeto, porém, quanto menor a abertura do diafragma, maior profundidade de campo.

• Sensibilidade ISO baixo – ISO alto, pode ocasionar a granulação da imagem, perdendo a nitidez e podendo influenciar na qualidade da textura final.

• Alta velocidade de obturador ou tripé – Imagens tremidas devido a baixa velocidade de disparo podem ocasionar problemas de alinhamento de imagens e manchas na textura final do objeto.

 

Para captações externas, a condição ideal de iluminação é o céu nublado, por não “marcar” o objeto a ser captado com sombras e ter uma luz homogênea e difusa, condição rara em São José do Rio Preto.

Abaixo, documento de explanação sobre as etapas de desenvolvimento de objeto 3D a partir de processo fotogramétrico, criado a partir de escultura da artista Giselda Cristina Rego:

Estúdio01.jpg
Imagens Captadas.jpg

Objeto 3D texturizado resultante do processo acima:

Processo e captação de objetos em estúdio

A captação fotográfica de todos os objetos de estudo seguiu condições de iluminação semelhantes, porém, com fundos e quantidades de cliques diferentes.

Em todos os processos as imagens foram editadas para aumento de brilho em regiões com sombra.

Idealmente, para processos de fotografia em estúdio é utilizado uma base rotativa automatizada, chamada de "turntable", semelhante a um toca discos, onde o objeto gira lentamente e são captados mais ângulos do objeto. Para estes exemplos, a rotação do objeto foi feita manualmente.

Imagens utilizadas para criação

de objetos

Objetos resultantes do processo de fotogrametria e otimização:

Especificações de captação

 

105 imagens - 5184x3456px
Obturador - 1/10s

Diafragma - f/13

Lente - 50mm
ISO - 100

Especificações do objeto otimizado

• 11.200 Triângulos
• 5600 Vértices

• Texturas de cor, oclusão ambiente, relevo e normal de 8192x8192px

Especificações de objeto de alta resolução

• 1.382.074 polígonos

• 691.229 Vértices
• Textura de cor de 8192x8192px

Especificações de captação

 

68 imagens - 5184x3456px
Obturador - 1/30s

Diafragma - f/8

Lente - 50mm
ISO - 100

Especificações do objeto otimizado

• 31500 Triângulos
• 15800 Vértices

• Texturas de cor, oclusão ambiente, relevo e normal de 8192x8192px

Especificações de objeto de alta resolução

• 1.244.624 polígonos

• 624.865 Vértices
• Textura de cor de 8192x8192px

Especificações de captação

 

68 imagens - 5184x3456px
Obturador - 1/60s

Diafragma - f/8

Lente - 24mm
ISO - 500

Especificações do objeto otimizado

• 7700 Triângulos
• 3800 Vértices

• Texturas de cor, oclusão ambiente, relevo e normal de 8192x8192px

Especificações de objeto de alta resolução

•  938.634 polígonos

• 469.319 Vértices
• Textura de cor de 8192x8192px

Especificações de captação

 

85 imagens - 5184x3456px
Obturador - 1/6s

Diafragma - f/10

Lente - 28mm
ISO - 100

Especificações do objeto otimizado

• 12300 Triângulos
• 6100 Vértices

• Texturas de cor, oclusão ambiente, relevo e normal de 8192x8192px

Especificações de objeto de alta resolução

• 1.071.214 polígonos

• 535.609 Vértices
• Textura de cor de 8192x8192px

Especificações de captação

 

72 imagens - 5184x3456px
Obturador - 1/15s

Diafragma - f/11

Lente - 29mm
ISO - 100

Especificações do objeto otimizado

• 10600 Triângulos
• 5300 Vértices

• Texturas de cor, oclusão ambiente, relevo e normal de 8192x8192px

Especificações de objeto de alta resolução

• 2.134.748 polígonos

• 1.191.204 Vértices
• Textura de cor de 8192x8192px

Especificações de captação

 

76 imagens - 5184x3456px
Obturador - 1/60s

Diafragma - f/8

Lente - 50mm
ISO - 640

Especificações do objeto otimizado

• 9800 Triângulos
• 4900 Vértices

• Texturas de cor, oclusão ambiente, relevo e normal de 8192x8192px

Especificações de objeto de alta resolução

• 2.340.023 polígonos

• 1.170.080 Vértices
• Textura de cor de 8192x8192px

Para a captação da lata em particular, algumas fotos foram captadas com câmera em mãos para captar detalhes das partes inferiores dos braços.

Objetos Otimizados x Objetos de alta resolução

Os objetos gerados em alta resolução através da fotogrametria são arquivos grandes e pesados, com grande quantidade de detalhes, porém, só são visualizáveis em programas específicos de modelagem 3D, motores de jogo, entre outros. Estes objetos de qualidade maior, quando se tratando de arte, podem ser tratados como acervo e versões digitalizadas de alta fidelidade para posteriores aplicações. Os objetos otimizados, são desenvolvidos para melhor visualização em web, em plataformas como acima, o Sketchfab ou também hubs sociais como Mozilla Hubs, entre outras aplicações como a criação de espaços virtuais para realidade aumenta e virtual.

Captação de espaços externos

A captação deste modelo acima foi produzida a partir de fotos de celular, utilizando o modo "pro" da câmera para maneter as configurações de iluminação de todas as fotos iguais. Este modelo tridimensional foi utilizado para fazer medições e criar um arquivo de referência para criação de conteúdos de vídeo mapping a serem projetados durante o festival perfídia. Por se tratar de uma captação para medição e criação de referência, não foi produzido modelo otimizado, somente retiradas partes de não importância, como as paredes laterais e telhados.

Referência.png
Blueprint_01.png
PERFÍDIA 2021 – DIA – III-A f_JORGE ETECHEBER-136.jpg

Imagem 3D
Ortográfica

Blueprint

Projeção

Imagens utilizadas para criação

de objeto

Especificações de captação

 

72 imagens - 8000x6000px
Obturador - 1/2675s

Diafragma - f/1.8
ISO - 100

Especificações de objeto

de alta resolução

• 484.331  polígonos

• 242.488 Vértices
• Textura de cor de 8192x8192px

Grafite Profeta das Cores

Especificações de captação

 

375 imagens - 5184x3456px
Obturador - 1/200s

Diafragma - f/9

Lente - 18mm
ISO - 800

Especificações do objeto otimizado

• 204.500 Triângulos
• 103.800 Vértices

• Texturas de cor, oclusão ambiente, relevo e normal de 8192x8192px

Especificações de objeto de alta resolução

• 15.639.677 polígonos

• 7.821.868 Vértices
• Textura de cor de 8192x8192px

Sala de Pesquisa Elissa

Especificações de captação

 

369 imagens - 5184x3456px
Obturador - 1/160s

Diafragma - f/5.6

Lente - 18mm
ISO - 400

Especificações do objeto otimizado

• 20.000 Triângulos
• 10.100 Vértices

• Texturas de cor, oclusão ambiente, relevo e normal de 8192x8192px

Especificações de objeto de alta resolução

• 7.499.123 polígonos

• 3.789.107 Vértices
• Textura de cor de 8192x8192px

Plataformas de Exibição

Para visualização dos modelos nesta página, foi incorporada, a plataforma de visualização 3D SketchFab. O sketchfab é um visualizador leve, e acessível por browsers de navegação, como também aplicativo para aparelhos IOS e Android. Ambas as versões para IOS e Android, tem a possibilidade de visualizar os objetos a partir de óculos de realidade virtual, porém, somente na versão para IOS é possível visualizar os modelos em Realidade aumentada. Além da visualização em si dentro da plataforma, os modelos alocados no sketchfab podem ser acessados e incorporados a outras plataformas, como o "Mozilla Hubs"(Hub Social online). 

Para além destas plataformas de visualização online, os objetos tridimensionais gerados a partir do processo de fotogrametria pode ser utilizados em qualquer software com suporte para objetos 3D, como: Aplicativos interativos de visualização, instalações visuais, visualizadores em realidade aumentada e realidade virtual etc.

Outros estudos de fotogrametria desenvolvidos

Editais 21 - Logomarca Prêmio Nelson Seixas 2021 - positivo PNG.png