WF 24: PHOTOGRAMMETRY CLEANUP

ID: WF-24 | Type: Scan | Difficulty: ⭐⭐ RU/EN Bilingual

Когда применять: когда приехал скан — с реального объекта или из открытой библиотеки — и его надо превратить в ассет, который можно анимировать, поставить в сцену и отрендерить.

🎯 ЦЕЛЬ

Три миллиона полигонов из фотограмметрии превращаются в 20–60 тысяч чистых квадов с одной запечённой текстурой 2k, тремя уровнями детализации и готовым экспортом.

Логика та же, что в любом ретопо: разделить форму и материал. Форма живёт в низкополигональной геометрии, детали поверхности (надписи, сколы, патина) живут в текстуре, запечённой с исходного скана. Это единственный способ сохранить детализацию фотограмметрии, не таская её миллион полигонов в сцену.

[!NOTE] Фотограмметрию (фото → 3D) в Blender не делают: это работа сторонних программ — RealityCapture и Agisoft Metashape, у которых свои экспортные опции и свои форматы (.obj, .ply, .fbx). Blender умеет импортировать OBJ и PLY штатно; FBX зависит от того, включён ли аддон. Точные параметры экспорта смотри в документации той программы, которой снимаешь.

📋 ЧТО ПОНАДОБИТСЯ

Компонент	Версия / состояние	Зачем
Blender с Cycles	запекание текстур — только в Cycles	bake карт
RealityCapture или Agisoft Metashape	сторонняя программа	сама фотограмметрия
Quad Remesher или другой ремешер quads	аддон, платный/сторонний	равномерная квадратная топология
Масштабная линейка в кадре	—	реальный размер скана
Папка //tex/ под карты	—	base color, normal, AO

[!NOTE] Встроенного в Blender «ремешера квадами с равной длиной ребра» нет. Decimate в режиме COLLAPSE даёт нерегулярную сетку — она годится для LOD, но не для анимации. Если нужен ровный quad-flow, нужен аддон (например Quad Remesher) либо отдельная программа ретопологии. Ровный квад — обязательное условие для скиннинга и для нормалей, сглаженных по углу.

🛠️ НАСТРОЙКА

Этап 1. Импорт и приведение к реальному размеру

RU: "Импортируй //scan/statue.obj как 'Scan_Hi', переведи в метры по линейке 1.42 м,
     поставь нижнюю точку в Z=0, удали дублирующие вершины и выверни нормали"
EN: "Import //scan/statue.obj as 'Scan_Hi', scale to metres using a 1.42 m tape reference,
     put the base at Z=0, remove duplicate verts and recalculate normals"

import bpy, bmesh
from mathutils import Vector

scan = bpy.data.objects["Scan_Hi"]
# приводим к метрам по референсу из съёмки
MEASURED_M = 1.42
current_dz = max(v.co.z for v in scan.data.vertices) - min(v.co.z for v in scan.data.vertices)
scan.scale = [MEASURED_M / current_dz] * 3
bpy.ops.object.select_all(action='DESELECT')
scan.select_set(True); bpy.context.view_layer.objects.active = scan
bpy.ops.object.transform_apply(location=False, rotation=False, scale=True)

zs = [(scan.matrix_world @ v.co).z for v in scan.data.vertices]
scan.location.z -= min(zs)                      # основание в нуле

# чистка меша: дубли, вырожденные ребра, нормали
bm = bmesh.new(); bm.from_mesh(scan.data)
bmesh.ops.remove_doubles(bm, verts=bm.verts[:], dist=1e-5)
bmesh.ops.dissolve_degenerate(bm, dist=1e-5, edges=bm.edges[:])
loose = [v for v in bm.verts if not v.link_faces]
bmesh.ops.delete(bm, geom=loose, context='VERTS')
bmesh.ops.recalc_face_normals(bm, faces=bm.faces[:])
bm.to_mesh(scan.data); bm.free()
scan.data.update()
print("после чистки:", len(scan.data.polygons), "полигонов")

Этап 2. Базовый LOD сразу

Скан стоит упростить до ретопологии: ретопо на 3 миллионах полигонов занимает часы, на 200 тысячах — минуты.

import bpy
def make_lod(src, ratio, name):
    """Копия объекта с упрощением; детализация падает, силуэт сохраняется."""
    dup = src.copy()                       # копия сохраняет и данные меша
    dup.data = src.data.copy()             # иначе все LOD делят один меш
    dup.name = name
    bpy.context.collection.objects.link(dup)
    m = dup.modifiers.new("Decimate", 'DECIMATE')
    m.decimate_type = 'COLLAPSE'
    m.ratio = ratio
    bpy.ops.object.select_all(action='DESELECT')
    dup.select_set(True); bpy.context.view_layer.objects.active = dup
    bpy.ops.object.modifier_apply(modifier=m.name)
    return dup

lod0 = make_lod(scan, 0.10, "Scan_LOD0")    # ~100 тыс. полигонов
lod1 = make_lod(scan, 0.03, "Scan_LOD1")    # ~30 тыс.
lod2 = make_lod(scan, 0.01, "Scan_LOD2")    # ~10 тыс.

Этап 3. Ретопология под анимацию

Рабочая последовательность без сторонних ремешеров: сгладить форму → упростить в нерегулярную сетку → это база для переразвёртки, а равномерность достигается либо аддоном, либо вручную в режиме Edge Slide / To Sphere.

import bpy, math
base = bpy.data.objects["Scan_LOD1"]
bpy.ops.object.select_all(action='DESELECT')
base.select_set(True); bpy.context.view_layer.objects.active = base

sub = base.modifiers.new("Smooth", 'SUBSURF')   # база для переноса деталей в текстуру
sub.levels = 1; sub.render_levels = 1
bpy.ops.object.modifier_apply(modifier=sub.name)

sm = base.modifiers.new("SmoothCorrective", 'CORRECTIVE_SMOOTH')  # если нужен слайдер коррекции формы
bpy.ops.object.modifier_apply(modifier=sm.name)

bpy.ops.object.mode_set(mode='EDIT')
bpy.ops.mesh.select_all(action='SELECT')
bpy.ops.uv.smart_project(angle_limit=math.radians(66), island_margin=0.02)
bpy.ops.object.mode_set(mode='OBJECT')

for p in base.data.polygons:
    p.use_smooth = True

[!NOTE] Smart UV Project разворачивает всё в пару UV-карт с равными островами — это не то, что нужно для запекания. Для bake нужен один развёрнутый вручную или раскроенный вручную лист (лапки, спинка, бок), иначе карта сдвинется на каждом острове. Делай лист сам, запекание проверяй визуально.

Этап 4. Запекание текстур с исходного скана

Суть: низкополигональная форма получает карты, запечённые с высокополигонального скана. Дальше исходный скан можно удалить.

import bpy
hi = bpy.data.objects["Scan_Hi"]      # источник данных
lo = bpy.data.objects["Scan_LOD1"]    # приёмник

# временно даём обоим одинаковый материал с нужными картами
mat = bpy.data.materials.new("Mat_ScanBaked")
mat.use_nodes = True
nt = mat.node_tree
bsdf = next(n for n in nt.nodes if n.type == 'BSDF_PRINCIPLED')
tex = nt.nodes.new("ShaderNodeTexImage")
tex.image = bpy.data.images.load(bpy.path.abspath("//tex/statue_basecolor.png"))
nt.links.new(tex.outputs['Color'], bsdf.inputs['Base Color'])
for ob in (hi, lo):
    ob.data.materials.clear(); ob.data.materials.append(mat)

bpy.ops.object.select_all(action='DESELECT')
lo.select_set(True); hi.select_set(True)
bpy.context.view_layer.objects.active = lo
bpy.ops.object.mode_set(mode='OBJECT')

bake = bpy.context.scene.render.bake          # Bake Settings сцены
bake.use_pass_direct = True                   # AO-подобное затемнение в затенённых зонах
bake.use_pass_indirect = False                # экономит время, обычно не нужно
bake.margin = 16                             # отступ, чтобы не было чёрных кромок
bake.cycles_samples = 32
bpy.ops.object.bake(type='EMIT', use_clear=True)   # EMIT = diffuse albedo, шероховатость не трогается

# normal-карта — вторая запекание, с включённым displacement исходника
bpy.ops.object.bake(type='NORMAL')

[!NOTE] type в bpy.ops.object.bake принимает значения вроде EMIT, DIFFUSE, NORMAL, AO, SHADOW, ROUGHNESS, DISPLACEMENT — точный набор зависит от версии. Второй аргумент важнее самого списка: если он у тебя называется иначе, открой Render Properties → Bake и посмотри путь в Python-консоли через bpy.ops.object.bake.get_rna_type().properties.

Этап 5. Нормали и материал

Скан после ретопо — это «мягкая» форма: нормали нужно сглаживать по углу, а не по касательной, иначе по кромкам появляется лестница.

import bpy, math
mat = bpy.data.materials.new("Mat_ScanFinal")
mat.use_nodes = True
nt = mat.node_tree
bsdf = next(n for n in nt.nodes if n.type == 'BSDF_PRINCIPLED')
base_tex = nt.nodes.new("ShaderNodeTexImage")
base_tex.image = bpy.data.images.load(bpy.path.abspath("//tex/statue_basecolor.png"))
norm_tex = nt.nodes.new("ShaderNodeTexImage")
norm_tex.image = bpy.data.images.load(bpy.path.abspath("//tex/statue_normal.png"))
norm_tex.colorspace_settings.name = 'Non-Color'      # для карты нормалей цвет не интерпретируется
nt.links.new(base_tex.outputs['Color'], bsdf.inputs['Base Color'])
nt.links.new(norm_tex.outputs['Color'], bsdf.inputs['Normal'])
bsdf.inputs['Roughness'].default_value = 0.7

for ob in bpy.data.objects:
    if ob.name.startswith("Scan_LOD"):
        ob.data.materials.clear(); ob.data.materials.append(mat)

Сглаживание по углу: в Blender 4.1+ это отдельная операция, до 4.1 — флаги меша.

import bpy, math
bpy.ops.object.select_all(action='DESELECT')
lo = bpy.data.objects["Scan_LOD1"]; lo.select_set(True)
bpy.context.view_layer.objects.active = lo
try:
    bpy.ops.object.shade_auto_smooth(angle=math.radians(40))
except AttributeError:
    lo.data.use_auto_smooth = True
    lo.data.auto_smooth_angle = math.radians(40)

Этап 6. Экспорт

import bpy
bpy.ops.export_scene.gltf(filepath=r"//export/statue.glb", export_format='GLB',
                          export_apply=True, export_texcoords=True, export_normals=True)
bpy.ops.wm.save_as_mainfile(filepath=r"//export/statue.blend")

[!NOTE] До 4.x экспорт OBJ делался через bpy.ops.export_scene.obj, в 4.x он переехал в bpy.ops.wm.obj_export. Если первый вариант у тебя не существует — это не ошибка сцены, а смена имени. Проверь: hasattr(bpy.ops.wm, "obj_export").

⚙️ КЛЮЧЕВЫЕ КОМАНДЫ И ПАРАМЕТРЫ

Параметр	Значение	Когда менять
Decimate.ratio для LOD0	0.10	насколько сильно проседать до ретопо
Decimate.decimate_type	'COLLAPSE'	для упрощения формы; 'UNSUBDIV' сглаживает, но не снижает число полигонов столько
bake.margin	8–32	больше = меньше «чёрных кромок» на швах
bake.use_pass_direct	True	добавляет мягкое затемнение; выключай, если результат слишком грязный
bake.cycles_samples	16–64	качество AO/нормалей
colorspace_settings нормали	'Non-Color'	обязательно, иначе карта «поплывёт»
texture	2048×2048, одна на объект	8k на скан почти никогда не нужно

⚠️ ТИПОВЫЕ ОШИБКИ

Симптом	Причина	Решение
Модель в 100 раз меньше, чем ожидалось	скан в произвольных единицах	привести по референсу-линейке в кадре съёмки
Чёрные кромки на запечённой карте	margin мал или UV-швы за пределами карты	увеличить margin, сдвинуть UV внутрь листа
Нормали «поплыли», рельеф стал плоским	карта нормалей в sRGB вместо Non-Color	выставить colorspace_settings.name = 'Non-Color'
Запекается чёрное	приёмник и источник в разных слоях видимости или нет общей карты	оба объекта — в одной коллекции, материал с картой общий
Камера проваливается внутрь модели при анимации	топология нерегулярная, нет edge loops	ретопо квадами (аддон) либо хотя бы ручная правка рёбер
Файл весит гигабайты	8k карты × 5 карт × 5 LOD	одна карта 2k, три LOD, остальное вырезано
Разные LOD «прыгают» при переключении	упрощение сдвигает силуэт	упрощать с сохранением объёма и крайних точек, не постепенно

✅ РЕЗУЛЬТАТ

На выходе: .blend с тремя уровнями детализации, один материал с картами base color 2k и normal 2k, плюс GLB.

Характеристики — оценка по порядку величины, а не измеренный результат: исходный скан — миллионы полигонов; LOD0 порядка 100 тыс., LOD1 порядка 30 тыс., LOD2 порядка 10 тыс. Две текстуры 2048×2048 — порядка 30–60 МБ в памяти (RGB + RGBA, сжатие PNG/JPEG уменьшает файл вдвое-втрое, но не память). Запекание двух карт на объекте среднего размера — минуты; в реальности дольше, если источник с миллионами полигонов. Рендер итоговой сцены — обычный рендер, минуты.

Это оценка. Замеры зависят от объёма исходного скана и железа; измеряй на своём материале.

Базовые сетапы: SETUP 01: BLENDER MCP BASIC — транспорт команд в Blender, SETUP 08: ASSET PIPELINE — общая схема работы с ассетами.

🔗 СВЯЗИ

• Прочие в категории «Воркфлоу»: WF 17: STOP-MOTION FELT LOOK, WF 23: VIRTUAL PRODUCTION LED, WF 01: TEXT-TO-SCENE, WF 03: TEXTURE PIPELINE, WF 02: IMAGE-TO-3D
• По темам: CASE 03: PRODUCT VISUALIZATION, CASE 08: SCI-FI CORRIDOR MODULAR, CASE 05: PROCEDURAL CITY, CASE 07: STYLIZED BARREL (HAND-PAINT)
• Теги: #animation, #archviz, #photogrammetry, #pipeline, #render, #texturing, #workflow