Рейтинг@Mail.ru
Поиск
x
Журнал №192, сентябрь 2019
Журнал №70, июнь–август 2019
Это новый сайт National Geographic Россия. Пока мы работаем в режиме бета-тестирования.
Если у вас возникли сложности при работе с сайтом, напишите нам: new-ng@yasno.media
Наука

«Увидеть мир глазами машин»: интервью с Мэттом Шоу, знатоком 3D-сканирования

National Geographic Россия
23 августа 2019
img_9681_48479046437_o.jpg
Мэтт Шоу
Фото: Глеб Кузнецов / Strelka Institute for Media, Architecture and Design
Креативная студия ScanLAB Projects наблюдает за миром глазами машин и специализируется на 3D-сканировании. Используя технологии машинного зрения в своих проектах, ScanLAB Projects критически изучают различные места и события, чтобы попробовать представить, как изменится мир в будущем. Мы поговорили с сооснователем студии Мэттом Шоу, который приезжал в Институт медиа, архитектуры и дизайна «Стрелка» с лекцией о том, как 3D-сканирование изменит мир.

– Для тех, кто не в курсе: что такое ScanLab?

ScanLab – это небольшой лондонский проект в области искусства и новых технологий. Мы изучаем мир посредством 3D-сканирования, то есть оцифровываем реально существующие объекты и затем пользуемся их моделями. Модель может стать частью документального проекта или пособием для изучения истории, может послужить доказательством в суде или материалом для новостного выпуска, а порой мы включаем воображение и делаем её частью художественного произведения.

Вообще в проекте ScanLab есть три составляющих. Во-первых, мы делаем на этом деньги – допустим, предоставляя наши услуги учёным, телевизионным компаниям, исследовательским проектам. Во-вторых, сами занимаемся новыми разработками. В-третьих, мы делаем собственные проекты в ответ на любые события, которые вызывают наш интерес – в области технологий, политики, человеческих взаимоотношений, защиты природы.

– А расскажите о самой технологии.

У нас есть множество разновидностей сканеров, а значит, и само сканирование может охватывать хоть микроскопический объект, хоть грандиозную панораму. Если в общих чертах, то мы используем разные типы лазерных радаров, а в них есть разные режимы 3D-сканирования. И вообще, для ScanLab сам аппарат большого значения не имеет, нас волнует скорее результат сканирования, то есть качество так называемого «облака координат». Ведь большинство 3D-сканеров видят мир как скопления миллионов и миллиардов точек с точно измеренным взаимным расположением – это и есть «облако координат». Как только оно попадает к нам в руки, работа, собственно, и начинается – мы берём эти метки и лепим из них наш проект, как из глины.

Мы придумываем такие задачи, что сканнер дымится от напряжения.

– Какую максимальную площадь вы можете просканировать?

Какую угодно, отвечаю! Самое большое, что мы пока сканировали – это здоровенный кусок Йосемитского национального парка в США, примерно 20 на 20 километров, но вообще ограничений нет никаких. Причём в любую сторону. Мы можем получить модель территории размером с весь Йосемитский парк, а можем просканировать предмет величиной с ноутбук. И обе цифровые модели будут состоять из одинакового количества координат. Просто ноутбук получится чудовищно детализированным, а Йосемитский парк – без таких мелких подробностей.

– Какой объект или ландшафт стал бы самым серьёзным вызовом? Что просканировать труднее всего?

Думаю, к вашему вопросу можно подойти по-разному. Начнём с самой технологии лазерного сканирования. Допустим, вам нужно просканировать сначала коридор с гладкими белыми стенами, а потом интерьеры церкви эпохи барокко, то есть два разных пространства: в одном деталей нет вообще, а в другом их невероятное количество. Но с технической точки зрения процесс абсолютно одинаковый. Да, круто наблюдать за оцифровкой любого изощрённого объекта, это реально захватывающе, но не сложнее, чем просканировать белую стену. Поэтому мы придумываем такие задачи, что сканнер дымится от напряжения. Для этого нужно ему задать какую-нибудь огромную площадь, в которой будет много природных форм или движущихся объектов. Например, 3D-сканеры с большим трудом справляются с водопадами, и в такие моменты случаются увлекательные вещи: сканер начинает делать ошибки. А это открывает дорогу к очень красивым и оригинальным творческим находкам.

– Сколько времени обычно уходит на один проект?

От одного дня до нескольких лет. Проект, который мы делали для Йосемитского национального парка, начинался с решения оргвопросов, потом пошли собственно экспедиции, потом подготовка к выставкам – на всё про всё ушло три года. Но вообще можно утром провести сканирование, а к концу дня получить видеоролик или картинки с результатами. Так что однозначного ответа на вопрос нет.

Post Lenticular Landscapes from ScanLAB on Vimeo.

– Вы каким-то образом готовитесь к сканированию? Изучаете местность, просматриваете её на Google Maps?

Само собой, готовимся. Это сильно зависит от условий проекта. Если мы сотрудничаем с кем-то вроде канала National Geographic, проще говоря, с ребятами, у которых есть привилегированный доступ в какое-то очень эксклюзивное место, и если мы знаем, что будет выделено совсем мало времени – то, конечно, мы стараемся как можно качественнее подготовиться заранее. Надо быть уверенными, что когда нас запустят, скажем, внутрь египетских пирамид, то мы будем в курсе всех подводных камней и не потеряем ни минуты. В идеале, конечно, иметь за плечами разведочный выезд на объект, но если это невозможно, то мы изучаем всю информацию, какую найдём – схемы, изображения и так далее.

– Какой проект оказался для вас самым сложным?

Сложность задачи может зависеть от чего угодно. Есть проекты, которые оказывались сложными из-за того, что у нас на них было мало денег; есть просто такие вещи, которые технически сложно сканировать. Да, существуют реально несканируемые материалы – например, почти невозможно просканировать объект с сильными зеркальными свойствами, – но, как правило, мы узнаём о таких засадах ещё в период подготовки и заранее придумываем, как их миновать. Мы к этому морально готовы, справляться с трудностями – наша работа, в этом и есть спортивный интерес.

– Похоже, что у 3D-сканирования большие перспективы как в науке, так и в области искусства. Что из этого важнее? Лично для вас это больше про науку или всё-таки про творчество?

Мы сами друг друга иногда об этом спрашиваем. В мире, живущем по правилам классического искусства, нас не воспринимают как художников. Когда сотрудничаешь с учёными и занимаешься в основном коммерческими проектами, то со стороны ты не очень-то похож на старомодного творца, который бьётся за чистоту своего искусства. Но и отказываться совсем от такой роли мы тоже не собираемся. Я думаю, что между наукой и творчеством нет чёткой границы – скорее, она размытая и извилистая. Мы многому учимся. Нас вдохновляют проекты, которые в основе своей исследовательские или коммерческие, но провоцируют на какие-то творческие свершения. В обратную сторону это тоже работает: бывает, что проект начинается с чистого искусства ради искусства, а потом вдруг приводит нас к серьёзному исследовательскому открытию, становится базой для научной разработки. Так что мы никогда не сможем отделить одно от другого.

Ниже — визуальное сопровождение для мирового тура Джастина Тимберлейка под названием «The Man of the Woods». Для того, чтобы создать этот проект, сотрудники студии ScanLAB побывали в нескольких лесах и сделали их цифровые копии:

– В каких ещё областях технология 3D-сканирования может найти применение?

Серьёзно, она распространяется повсюду, так что перечислять все потенциальные возможности, наверное, не очень интересно. Я лучше назову ту область, где эти перспективы самые многообещающие. Думаю, что 3D-сканирование внесёт очень ощутимый вклад в фотосъёмку и будет развиваться бок о бок с ней, дополняя фотографию. Или вовсе фотографы перейдут в трёхмерный формат. Сейчас изображения повсюду, они незаменимы. Было бы круто перевести их в 3D.

– Станет ли 3D-сканирование определяющей технологией для будущего развития игр в дополненной реальности? Может быть, это уже произошло, и вы даже можете чем-то проиллюстрировать этот сдвиг?

Игровая индустрия и индустрия компьютерной графики в каком-то смысле двигаются в одном и том же направлении. И у тех, и у других работа в общем заключается в том, чтобы сделать модель мира и дать людям возможность рассмотреть её изнутри. А вот дальше начинаются расхождения, потому что модель можно исполнить по-разному – либо при помощи традиционной графики, либо через «облака координат», которыми мы занимаемся. Игровая индустрия, в общем говоря, не торопится переходить на нашу технологию. Да, в ней огромный потенциал и впечатляющее будущее, но графика компьютерных игр тоже не стоит на месте, так что я не думаю, что одна технология возьмёт и заменит другую.

Вот каким город видят, например, управляемые автомобили:

– Над каким проектом вы работаете сейчас?

Одна из вещей, которой мы в данный момент занимаемся, условно называется «долгое сканирование». Смысл в том, чтобы сканировать одну и ту же поверхность на протяжении очень долгого времени. Мы отслеживаем крупномасштабные изменения: рост лесов, эрозию горных ландшафтов. Для меня это, во-первых, интересный технический вызов, потому что цифровая модель крупного пространства позволяет избавиться от множества малых наборов данных. Во-вторых, этот проект очень располагает к созерцанию – мы наблюдаем, как меняется наш мир, как мы сами влияем на идущие в нём процессы. В общем, я надеюсь, что мы сможем продолжать этим заниматься.

– А этот проект фокусируется на какой-то конкретной территории?

В данный момент да, мы наблюдаем конкретную отдельно взятую часть Великобритании, но наши амбиции идут намного дальше. Боюсь загадывать, но очень хотелось бы покрыть этим проектом весь мир. С его помощью можно отследить, какие огромные изменения за долгое время происходят, например, в центре Москвы. Сейчас у нас есть объёмные цифровые модели разных пространств, но они собой представляют как бы 3D-фотографии местности в конкретный момент, а вот получить анимированную объёмную картинку в динамике было бы невероятно круто. Точно так же можно устраивать «долгое сканирование» тающих ледников, и в результате мы получим не только научные данные, но ещё и очень мощный визуальный сюжет. Только одного сеанса сканирования для этого недостаточно, нужно заниматься им долго и непрерывно.

– Насколько долго?

Ну, если начинать завтра, то хотелось бы продолжать сканирование по меньшей мере до того момента, как я умру – не важно, как скоро это случится. Будь у нас неограниченное финансирование, мы бы организовали фонд для поддержки «долгого сканирования», чтобы он сразу же начал создавать динамичные модели самых разных мест. Даже боюсь предполагать, насколько эффектный получился бы результат, потому что…

– …Потому что заманчиво запускать такой проект, который тебя переживёт?

О да! У нас пока слишком молодая компания, чтобы мы начинали думать о наследии наших проектов, но я думаю, что через какое-то время «долгое сканирование» в чём-то устареет. У меня есть предположение, что технологии рано или поздно продвинутся настолько, что параметры проекта надо будет серьёзно изменить. Но, думаю, в ближайшие лет 30-40 «долгое сканирование» будет оставаться захватывающим и актуальным методом сбора информации. И представьте себе результаты, которые оно даст уже через какие-то 10-15 лет! Мы сами уже раздумываем над тем, как будем их использовать.

img_0022_48478901986_o.jpg
Фото: Глеб Кузнецов / Strelka Institute for Media, Architecture and Design
img_9985_48479036732_o.jpg
Фото: Глеб Кузнецов / Strelka Institute for Media, Architecture and Design
img_9735_48478895821_o.jpg
Фото: Глеб Кузнецов / Strelka Institute for Media, Architecture and Design
img_9653_48479047067_o.jpg
Фото: Глеб Кузнецов / Strelka Institute for Media, Architecture and Design
img_9757_48479035947_o.jpg
Фото: Глеб Кузнецов / Strelka Institute for Media, Architecture and Design

– Если обратиться к истокам, то как вам пришла в голову идея заняться 3D-сканированием? Как вы основали ScanLab?

Мы с Уиллом (Уильямом Тросселом – Nat-geo.ru) познакомились в архитектурном институте и после выпуска экспериментировали с разным цифровым 3D-оборудованием. Да, там были и 3D-сканеры, но не только: мы занимались и с 3D-принтерами, и с роботизированными приложениями. Мы были в каком-то смысле ремесленниками традиционного разлива в том смысле, что очень любили делать что-то собственными руками и старались в работе сочетать ручной труд и использование техники. Нам хотелось, чтобы эта техника умела вместе с нами «видеть» окружающий мир, так что 3D-сканирование в каком-то смысле позволило преодолеть эту разницу между нами и нашей аппаратурой. Ну, а потом нам просто пришло на помощь очень много счастливых случайностей, потому что только благодаря этому нас подпустили к очень дорогому сканирующему оборудованию и разрешили им поуправлять – при том, что у нас не было нужного опыта и заниматься этим нам не полагалось. И эти эксперименты оказались настолько захватывающими, что мы уже не смогли остановиться.

– Что нового мы, люди, можем узнать из той картины мира, которую создают лазерные радары?

У нас за плечами уже есть несколько проектов, где лазерные радары показали такие вещи, которые человек не в состоянии увидеть невооружённым глазом. Был, например, такой проект в Гватемале. Мы сканировали с воздуха джунгли, и благодаря лазерным радарам обнаружили массу следов цивилизации майя, и это открытие расширило наше представление о ней. Выясняется, что площадь расселения майя была в сорок раз больше, чем считалось прежде, и самих майя тоже было в сорок раз больше. Это открытие от начала и до конца стало возможным только благодаря возможностям лазерных радаров.

Lost Cities of the Mayan: NatGeo / C4 from ScanLAB on Vimeo.

Посмотреть лекцию Мэтта о том, как 3D-сканирование изменит наш мир, можно здесь