miércoles, 23 de enero de 2013

miércoles, enero 23, 2013 - , 7 comments

11. Escáner 3D vs. Fotogrametría: ¿la eterna batalla?

Para la realización de esta investigación, tengo la suerte de contar con el modelo tridimensional del horno realizado por los profesionales de Global S.L. mediante el uso de un escáner láser 3D. Pese a que la precisión de esta técnica es sub-centimétrica (te toma los puntos de una estructura u objeto a una distancia inferior a un centímetro), el modelo generado ocupa muchísimo espacio y se hace muy complicado trabajar con él debido a la cantidad de información geométrica que incluye.

Sin embargo, existe otra forma de convertir los objetos arqueológicos, que el tiempo ha escondido durante siglos bajo estratos de tierra, en objetos tridimensionales que campen por nuestros PCs: la fotogrametría

Modelo 3D del Horno de Montesa realizado mediante fotogrametría.

La fotogrametría se basa en un grupo de imágenes en 2D para crear un modelo 3D. ¿Cómo lo consigue? Calculando mediante algoritmos matemáticos la posición exacta de cada cámara en el momento en el que fue tomada cada imagen y relacionando puntos similares en cada una de las ellas. 

Así pues, y contando con las imágenes arqueológicas que los muchachos de Global S.L. me entregaron amablemente, me planteé procesarlas con software fotogramétrico para obtener un modelo 3D más ligero y, algo muy importante, texturizado con alta calidad fotográfica -el escáner láser toma el color de los puntos y fotografías de baja calidad, que no consiguen esta textura-.

Los software de fotogrametría detectan dónde se encontraba cada cámara (en azul) cuando se tomo cada foto.

Mediante el uso de PhotoScan -cuya versión de prueba se puede descargar aquí, y se puede pedir licencia de 3 meses-, he convertido 14 fotografías en un modelo tridimensional. La nube de puntos generada se compone de 82023 puntos y el objeto de 144279 caras triangulares, y la textura es de alta resolución. Una vez creado el modelo lo puedo escalar con facilidad ya que el jalón está presente en las imágenes y se ha reconstruido también en el modelo.

Antes de nada debo decir que existen unas estrategias determinadas de calibrado de cámara y de toma de las imágenes que deben ser tenidas en cuenta para asegurar un buen resultado de la fotogrametría. Los distintos software, sin embargo, cada vez son más precisos y generan con facilidad modelos pese a que se "rompan" algunas de las leyes de la fotogrametría a la hora de tomar las imágenes. Eso es lo que necesariamente me he visto obligado a hacer, ya que la estructura está ya bajo tierra, arrasada por las obras del AVE, y sólo dispongo de unas fotos que no están pensadas para hacer fotogrametría y que, a priori, podrían considerarse no válidas -incluso resultan molestas en la textura final, debido a la presencia de zonas de sol y sombra, por ejemplo-,

El resultado, sin embargo, es sorprendente:

En la imagen se puede observar cómo la precisión del objeto creado mediante fotogrametría no dista de aquel creado mediante escáner láser 3D.

Al disponer de dos modelados del mismo objeto realizados con técnicas diferentes, uno mediante escaneado láser 3D y otro mediante fotogrametría, puedo comparar la precisión del que sería más susceptible de duda: aquel que ha sido realizado mediante fotogrametría con fotos que no están pensadas para ello. 

Como se puede observar, sin embargo, no existe una gran diferencia entre ambos modelos, siendo perfectamente válido para llevar a cabo un correcto estudio arqueológico el modelo obtenido mediante fotogrametría. 

a) Ortofoto del modelo obtenido mediante escáner láser 3D; b) Ortofoto del modelo obtenido mediante fotogrametría.

Detalle del mallado de ambos objetos. a) Mallado del modelo realizado con el escáner láser 3D.; b) Mallado del modelo realizado mediante fotogrametría.

Pese a que los modelos obtenidos con escáner láser nos pueden aportar una precisión mayor -milimétrica, en ocasiones-, los arqueólogos nos debemos preguntar si de verdad es necesario pagar el precio de tal precisión: tener que trabajar con un complicado modelo terriblemente pesado, tener que texturizarlo de forma más manual, mediante una ortofoto o texturas artificiales... y el propio precio (€€€) del escáner láser 3D que, pese a que en los últimos años cada vez son más asequibles, todavía no están al alcance de todos.

Quizás esta batalla entre diferentes técnicas deje de ser eterna y, en no demasiado tiempo, la fotogrametría usurpe el trono del escáner láser 3D...



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Modelo 3D realizado mediante escaner láser:  todos los derechos reservados a la empresa Global S.L.


miércoles, 16 de enero de 2013

miércoles, enero 16, 2013 - No comments

10. Con los datos arqueológicos sobre la mesa

Hace pocos días, la empresa Global S.L. me entregó toda la documentación arqueológica en torno al horno de Montesa: desde las hojas de UEs (¡Unidades Estratigráficas!) hasta el escaneado láser de la estructura. Esta es la información "en bruto" que debe ser tenida en cuenta a la hora de estudiar la estructura y así llegar a determinar realmente de qué demonios se trata. 

Yo ya disponía de algunas fotografías de gran calidad sobre el horno y gracias a ellas pude comprobar que existen muchas posibilidades de que se trate de... [...y, de nuevo, debo guardar silencio...], como ya escribí en una página anterior. Pese a todo, hace poco me dijeron que también puede tratarse de un horno... [...no puedo...].

Una de los objetivos de este estudio es demostrar las posibilidades de los métodos y técnicas de la Arqueología Virtual y es por ello por lo que cuento con el modelo 3D que se llevó a cabo durante el proceso de excavación gracias a un escaneado láser. Como se puede observar en la siguiente captura de pantalla, con programas como Meshlab es posible tomar medidas dentro del propio modelo (que está escalado), lo que ya nos proporciona una información geométrica mucho más completa de la que podríamos obtener mediante el dibujo arqueológico tradicional. En la imagen podéis ver la toma de medida de la anchura de la boca del horno (4,13 m):

Cargando el modelo 3D del horno en Meshlab podemos tomar todas las medidas que consideremos oportunas. 

Junto con esta información, se encuentran las "hojas de estructura" y las "hojas de UEs" que rellenaron a lo largo del tiempo la cámara de combustión del horno. También dispongo de la planimetría en formato .cad para poder situar a la perfección en el espacio esta estructura de combustión, así como para relacionarla con el resto del contexto arqueológico. Así mismo, tengo el inventario de material cerámico hallado en las unidades estratigráficas de la estructura que, pese a que no es muy numeroso, nos dará alguna información. 

¿Cual es el próximo paso? Probablemente estudiar la disposición de las UEs para poder descubrir qué ocurrió con el horno, por qué se abandono, cuándo y cómo

Las hojas de UEs listas para ser analizadas.


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Imágenes| Modelo del Horno de Montesa: todos los derechos reservados a Global S.L.

viernes, 11 de enero de 2013

9. Creando una base de datos de modelos 3D con Filemaker.

El siguiente paso, a la espera de que reciba toda la documentación necesaria para continuar con la investigación puramente arqueológica del horno y antes de realizar más modelos 3D, es la creación de una base de datos en la que quede recopilada de forma clara y completa toda la información necesaria sobre los modelos tridimensionales realizados. Para ello he elegido un programa muy versátil e intuitivo llamado Filemaker -si es que no lo conocéis, ¡apuntadlo!- cuya versión de prueba podéis descargar aquí.

El proceso de trabajo con modelos tridimensionales conlleva el uso de una cantidad de información ingente, por lo que se hace imprescindible tener claro cómo va a estar todo organizado para así permitir a otros investigadores -¡o a nosotros mismos en el futuro!- acceder a estos datos sin dificultad. 

Ejemplo de ficha realizada para la base de datos. [Perdonad la información que todavía no puede ser desvelada...]


En ella debemos poner especial atención en la bibliografía utilizada, y que no nos haría falta si estuviésemos realizando simplemente una recreación artística. De lo que se tiene que ocupar la Arqueología Virtual es de llevar a cabo una recreación histórica formada por muchas reconstrucciones arqueológicas y alimentada con las hipótesis más plausibles. Sólo un escrupuloso trabajo de documentación justificará nuestra investigación

En la ficha incluiremos también una imagen texturizada que nos permita reconocer al momento el objeto al que se refiere. Así mismo, y como se puede ver más arriba en el ejemplo, he abierto dos campos para el registro de los archivos que componen el modelo: en uno de ellos se escribirá la relación de archivos existentes y en otro se colocará el .rar que los incluye. Esto es necesario para no traspapelar la información y para que resulte más accesible a cualquiera que quiera utilizarla posteriormente.

Aquí podéis ver el contenido de uno de los archivos comprimidos .rar, en concreto del que se ocupa de la información del "Mazo del [...]":

Contenido de "mazo.rar", con toda la información sobre el modelo del mazo del calero.

Toda la información debe estar cuidadosamente ordenada en una carpeta de tu proyecto, en  mi caso, todos estos archivos se encuentran en el directorio "/Modelos_3D". 

Es muy importante que todas las fichas de modelo 3D de nuestra base de datos en Filemaker contengan los mismos archivos, es decir, las imágenes de las texturas, la plantilla a partir de la que hemos llevado a cabo el modelo, la imagen del resultado final y los modelos 3D en .obj/.mtl y .blender.

Utilizando este sistema para organizar todos los modelos tridimensionales que realicemos -desde la más pequeña piedra a la columna más impresionante- garantizaremos una precisión histórica de alto nivel y la posibilidad de que otros investigadores accedan con facilidad a la documentación que hemos creado.


P.D.: El ejemplo de ficha es simplemente un primer borrador que puede verse modificado sin problema si encuentro otros campos que considere necesario incluir. 


jueves, 3 de enero de 2013

jueves, enero 03, 2013 - No comments

8. Calculando los tiempos (en 3D).

Pese a que la presentación de los resultados es una de las partes más importantes de este proyecto, la base debe ser la generación de conocimiento histórico. No me cansaré de repetir -¡de repetirme!- que lo importante es lograr conocimientos arqueológicos que nos hablen de qué diablos pasó en ese determinado punto a lo largo de la Historia. Espacio y Tiempo. Todo ello a la coctelera, y el resultado presentado en una buena copa en 3D. 

Un buen plano picado de varios de los objetos que he recreado hasta la fecha. Las ánforas Dressel 1A, ¡ojo! son provisionales, que no sabemos todavía la fecha concreta del horno. 

Para ello estoy comenzando a modelar diferentes objetos, con varios objetivos:

  • Calcular el tiempo de modelado y renderizado de una pieza (es decir, de creación y presentación en imágenes de un objeto virtual). ¡No puedo liarme a hacer cosas muy complejas y quedarme sin tiempo para estudiar el horno una vez tenga su escaneado láser!
  • Tener la posibilidad de usar estos mismos objetos en las recreaciones finales. Y así ya estaría adelantando trabajo.
  • Recordar y tener fresco el uso de las distintas herramientas de producción 3D como Blender, Photoshop, Gimp, etc.
  • Establecer un sistema para el correcto registro de cada objeto tridimensional, de forma que quede claro qué bibliografía se ha usado para su creación, cómo se ha llevado a cabo, etc. Éste es un punto muy importante que normalmente no se tiene en cuenta, pero ¡es totalmente necesario un registro punto por punto de todo lo que se hace, cómo se hace, cuándo se hace, etc.! Si no, la Arqueología Virtual pierde su sentido científico, quedándose en mera fantasía virtual. 

Aquí tenéis algunas de las últimas imágenes del ambiente al que he dado forma. (Como dijo Frankenstein: "¡Está vivo!"): 




Cada pequeño objeto de esta recreación tiene su historia. Con mayúsculas y con minúsculas. El ánfora que reposa esquinada y su menos afortunada compañera fragmentada en el suelo son la imagen de un ejemplar del Guadalquivir de La Loba fechado a finales del siglo II y principios del I a.C., tipología Dressel 1A incluida. El mazo, el pequeño martillo que reposa apoyado en la sombra y la horca de madera son piezas que alguna vez estuvieron en poder de algún maestro [...] y que así quedaron fotografiadas en un libro etnográfico. Lo que era en blanco y negro y a baja resolución hoy cobra vida en 3D texturizado. Hasta las rocas, imponentes y más arbitrarias, llevan en su piel fotografías de... [...no me tiréis de la lengua, que no puedo desvelar tanto como querría...].

Uno de los objetivos de la Arqueología Virtual es que en una recreación histórica todo parezca creado al azar sin que nada en realidad lo sea. La disposición, eso sí, puede ser -e incluso debe ser- caótica, pues el ser humano es de naturaleza desordenada, orgánica, sucia y empolvada.

P.D.: Como digo por allí en un pie de foto: ¡ojo! Las ánforas Dressel 1A son provisionales, ya que no se sabe todavía la cronología del horno. Hay referencias arqueológicas al transporte de cal en ánforas por lo que su presencia no debería chocarnos de tratarse de un horno romano, pero aun así todavía no está nada seguro. Nos movemos en arenas movedizas.