3D modely hradů a památek, které můžete prohlížet na našich stránkách, jsou výsledkem propracovaného procesu spojujícího moderní technologie s tradiční dokumentační prací. V tomto článku vás provedeme celým procesem vzniku fotorealistického 3D modelu od prvotního nasnímání až po finální podobu.
Co je to fotogrammetrie?
Fotogrammetrie je metoda, která umožňuje vytvářet trojrozměrné modely objektů na základě série fotografií pořízených z různých úhlů. Vznik tohoto oboru se datuje již do poloviny 19. století, kdy byly položeny teoretické základy této technologie. Dnes díky moderním výpočetním technikám a pokročilému softwaru dosahujeme úrovně detailů, kterou by si naši předchůdci jen těžko dokázali představit.
Zjednodušeně řečeno fotogrammetrie analyzuje společné body na fotografiích pořízenými z různých pozic a na základě jejich vzájemné polohy rekonstruuje tvar fotografovaného objektu. Čím více fotografií a čím lepší jejich překryv, tím přesnější a detailnější výsledný 3D model získáme.
Snímání pomocí dronů a pozemní fotogrammetrie
Pro získání kvalitních fotografií využíváme především bezpilotní letecké prostředky (drony). Drony nám umožňují pořídit stovky až tisíce fotografií z nejrůznějších výšek a úhlů, které by pěšky byly nedosažitelné nebo extrémně časově náročné. Moderní drony vybavené vysoce kvalitními fotoaparáty dokáží zachytit detaily jako texturu zdiva, tvar kamenů nebo vegetaci v okolí památky.
Letová mise je pečlivě naplánována tak, aby zajistila dostatečný překryv mezi jednotlivými snímky - obvykle 70-80% překryv v příčném i podélném směru. To znamená, že každé místo na hradě je zachyceno minimálně z 5-8 různých úhlů, což zajišťuje přesnou rekonstrukci tvaru.
Pozemní fotogrammetrie pro detaily
Drony však nemohou zachytit všechny detaily. Pro místa, kam se dron nemůže dostat - jako jsou interiéry, úzké průchody, nebo prostory pod převisy - využíváme pozemní fotogrammetrii. S fotoaparátem v ruce obcházíme památku a pečlivě dokumentujeme všechny detaily, které by z dronu nebyly viditelné.
Tento kombinovaný přístup je nezbytný pro vytvoření kompletního a věrného 3D modelu. Pozemní fotografie navíc slouží k zachycení míst, kde by použití dronu narušilo přísné podmínky provozu bezpilotních prostředků - například v blízkosti letišť, obydlených oblastí nebo chráněných území.
Zpracování dat fotogrammetrickým softwarem
Po nasnímání následuje nejnáročnější část celého procesu - zpracování fotografií. Používáme specializovaný fotogrammetrický software (nejčastěji Reality Capture nebo Agisoft Metashape), který provádí několik klíčových kroků:
- Zarovnání fotografií - Software identifikuje společné body na všech fotografiích a určuje jejich vzájemnou polohu v prostoru
- Vytvoření mračna bodů - Na základě zarovnaných fotografií je vytvořen "point cloud" - miliony bodů v prostoru reprezentujících povrch objektu
- Generování meshe - Z mračna bodů je vytvořena polygonální síť (mesh) tvořená miliony trojúhelníků
- Texturování - Na polygonální síť jsou aplikovány fotorealistické textury vytvořené z původních fotografií
Tento proces je extrémně výpočetně náročný. U složitějších modelů s velkým množstvím detailů zabere zpracování několik dní až týdnů na výkonných počítačích s profesionálními grafickými kartami. Model velkého hradu může obsahovat stovky milionů trojúhelníků a textury o celkové velikosti desítek gigabytů.
Optimalizace a finální úpravy
Vygenerovaný hrubý 3D model je sice detailní, ale není přímo použitelný pro webové zobrazení. Následuje proto fáze optimalizace a úprav v 3D softwaru (Blender, 3ds Max nebo Maya):
- Retopologie - Snížení počtu polygonů při zachování důležitých detailů
- Čištění modelu - Odstranění nežádoucích artefaktů, vegetace nebo okolních objektů
- Úprava textur - Doladění barev, kontrastu a odstranění nedokonalostí
- Vytvoření LOD úrovní - Příprava několika verzí modelu s různou úrovní detailů pro optimální výkon
Export pro webové zobrazení
Finální model je exportován v několika stupních komprimace tak, aby šel bez problémů zobrazovat jak na mobilních zařízeních s omezeným výkonem, tak na výkonných stolních počítačích. Využíváme moderní formáty jako GLB/GLTF, které podporují efektivní kompresi a streamování dat.
Pro mobilní zařízení vytváříme odlehčené verze modelů s menším počtem polygonů a komprimovanými texturami. Výkonné počítače pak mohou načíst plnou HD verzi s maximálními detaily. Náš prohlížeč automaticky detekuje zařízení a načte nejvhodnější verzi modelu.
Výsledek: Fotorealistický virtuální zážitek
Celý proces od nasnímání po finální podobu zabere obvykle 2-4 týdny práce v závislosti na složitosti objektu. Výsledkem je ale fotorealistický 3D model, který návštěvníkům našich stránek umožňuje prozkoumat české památky z pohodlí domova, a to ze všech úhlů a v detailu, který by při běžné návštěvě nebyl možný.
Tyto modely slouží nejen k virtuálním prohlídkám, ale také k dokumentaci současného stavu památek pro budoucí generace, vzdělávacím účelům nebo jako podklad pro restaurátorské práce.