三維掃描產生的原始點雲資料,由大量離散的點組成

光達三維掃描的資料,不等於可以展示的內容

有一段時間,三維掃描的報價門檻降得很低。

不少單位就在那幾年做了——把古蹟掃描下來、把館舍的建築量測起來、把重要的場域留下一份三維的紀錄。這些都是對的事。

但後來陸續聽到幾個單位的狀況,說法很像:

「東西掃回來了,但我們不知道怎麼用。」

「檔案很大,打不開。」

「找人來看,說要再花一筆錢,才能變成可以展示的東西。」

這篇想談的就是中間那一段。

先說清楚:光達是很好的工具

我的博士論文做的就是光達——光達的誤差分析、光達資料的處理,念了好幾年。

所以我想先把話講在前面:這不是一篇說光達不好的文章。

它在很多事情上是不可取代的:

  • 測繪與量測。公分級的精度,這是它最大的優勢
  • 結構監測。同一個場域每年掃一次,變形量直接算得出來
  • 修復前後的比對。修復前掃一次、修復後掃一次,差異一目了然
  • 災損記錄。地震或火災之後,現場狀態必須在最短時間內留下來

對做古蹟修護的單位來說,這是一個重要的工具,而且該做的時候就該做。

我要談的是另一件事:它的產出是給專業使用的,不是給觀眾看的。

掃回來的東西,長什麼樣子

它叫做點雲——幾億個飄在空間中的點,每個點有座標、有顏色。

有三件事,知道有這回事就好。

一、觀眾看到的永遠是「面」,不是點

各位在螢幕上看過的任何三維的東西,不管是遊戲、動畫還是線上展,都是由面組成的。

點雲不是面。它是點。遠遠看還可以,靠近就會散開,中間都是縫。牆不是牆,是一堆排列成牆的點。

所以要拿來展示,中間有一道工序:把點重建成面,然後大量減面、重新製作貼圖、重新打光,才有可能在瀏覽器上跑。

而這裡有一件事值得先知道:「面」可以用其他方式直接取得。

攝影測量、直接繪製建模,這些方法的產出本來就是面,不需要先變成點再轉回來。

所以如果目的是展示,真正該問的不是「要不要做三維掃描」,而是——

哪一條路,拿到我要的那個面最有效率?

二、顏色只能參考

雷射打出來的是幾何,顏色是相機另外給的,兩者的位置不完全一樣,中間有視差。所以有些點的顏色,會受到旁邊物體的影響。

我的博士論文有一部分就是在處理這類誤差,技術上是有辦法收斂的。

不過有一種結構特別難處理,在台灣很常見:簍空的雕刻。廟宇和傳統建築裡的透雕窗花、格扇、鏤空裝飾,前後層次很多而且很細。這種結構不管用哪一種方法都是最難的情況之一——光達難,攝影測量也難。

如果館舍有這類元素,發包之前值得特別問一句:這個部分打算怎麼處理?

至於顏色本身,一句話可以總結:幾何非常可信,顏色只能參考。 做量測、做比對完全不影響,因為那本來就是看幾何。但如果要給觀眾看,那就不太直觀了。

三、資料量是另一個等級

檔案大就大,多買硬碟就好——很多人會這樣想。

提供一個數字以外的參考:「點雲壓縮」在光達這個領域,本身就是一個研究分項。

有很多人在寫論文、在開發演算法,專門研究怎麼把這種資料變小。一件東西大到要有人專門研究怎麼縮小它,大概就能想像它有多大。

而那還只是一般的光達。另外還有多回波和波形式的光達,一個雷射脈衝打出去,回來的不只一個點,而是一整串訊號。做植被分析、做結構穿透很有用,但資料量是完全另外一個等級。

資料和內容之間,隔著一段成本

把前面幾件事合起來看,會發現一個大家常常沒算到的落差。

左邊是資料:點雲、三維的原始檔、還沒處理的高解析影像。

右邊是內容:可以在瀏覽器打開、可以在手機上滑、觀眾看得懂的東西。

中間那一段要做的事包括:清理雜點、重建成面、大量減面、重新製作貼圖、優化到瀏覽器跑得動,然後包成一個網站。

這段的費用,通常比掃描本身還高。而且多數單位沒有編。

它不在掃描那一邊,也不在網站那一邊。它在中間——所以買的時候看不到,驗收的時候也看不到。

而這一整段做下來,其實接近重做一次。

所以問題不在技術,在目的

如果掃描的目的是保存、量測、修復比對,那筆錢非常值得,而且該做。

如果目的是要給觀眾看——那從一開始,工具就選錯了。

光達資料是一份很好的原料,只是從原料到成品中間還有一段。而且如果本來要的就只是成品,可能根本不需要走這條路。

還有一件事:那份資料要保存多久

掃了之後,那份資料是館舍的長期資產。而長期資產有它自己的問題:

  • 放在哪裡?備份幾份?
  • 檔案格式十年後還打得開嗎?
  • 需要什麼樣的軟體和電腦才開得起來?
  • 承辦換人之後,誰知道它在哪裡?

這些不是掃描那天要想的事,是編預算那天要想的事。

一句話的版本

不管是三維掃描,還是別的什麼技術,發包之前問廠商這一句:

你交付給我的,是資料,還是可以直接上線的成果?

然後看對方的反應。

這一題不只適用於三維掃描。幾年後流行的名詞換成別的,這句話一樣能用。

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