A Modelização a Partir de Fotografias

Técnicas para a digitalização de cenários tridimensionais complexos têm evoluído rapidamente nos últimos anos, no entanto, a tese de Paul Debevec,152 intitulada

Modeling and Rendering Architeture from Photographs, ainda continua atual sob o

ponto de vista da inovação tecnológica nos campos da computação gráfica e da fotogrametria. Como cientista da computação, ele demonstra constante interesse pelas potencialidades da visão computacional, da computação gráfica, da cibernética, enfim, no uso de modelos para a simulação computacional de ambientes construídos. De acordo com Debevec, à medida que as tecnologias para a experimentação de ambientes virtuais se desenvolvessem, haveria uma demanda crescente pela modelização dos objetos com os quais interagimos mais, que ele entende como sendo a Arquitetura e a cidade, especialmente aquelas de valor histórico.

A principal c

tor afirma é que os instrumentos e software disponíveis no mercado não atendem à demanda crescente das empresas privadas e instituições públicas por velocidade, precisão e interatividade. Além disso, ele alerta que os programas utilizados na “montagem” de modelos 3D se concentram numa modelização do mundo real majoritariamente especulativa, o que seria um problema para estudos simulados de fenômenos naturais, no planejamento urbano ou, ainda, na concepção de museus virtuais. Desse modo, mesmo nas investigações mais consistentes, diversos obstáculos impedem o aproveitamento total da tecnologia utilizada, como o trabalho de campo intensivo e demorado, a digitalização de plantas, a dificuldade de

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DEBEVEC, Paul. Modeling and Rendering Architecture from Photographs. University of California at Berkeley. Tese de Doutorado, 1996.

verificar a precisão do modelo simulado, e por último, a falta de apelo foto-realístico do produto final.153

A conclusão a que se pode chegar ao ler o texto de Debevec é que o problema da construção de modelos tridimensionais não é simplesmente técnico, ou instrumental, ação. O objetivo rincipal de sua tese foi conceber uma estrutura híbrida – automático/manual, geometria/imagem, interativo/programado – para a modelização da Arquitetura a partir de fotog

no contexto das tecnologias avançadas de aquis

mas está, acima de tudo, mediado por novas tecnologias de inform p

rafias e não exatamente promover uma discussão teórica sobre o assunto. Entretanto Debevec ignora os avanços da fotogrametria que, desde os anos 70, têm contribuído para o levantamento e a documentação de edifícios, por fotografias, ou pelas restituições geométricas realizadas. O que o autor conhece sobre o assunto não é mais do que a maioria dos especialistas em visão computacional conhece, ou seja, muito pouco além do senso comum. Talvez, se não fosse este o caso, não seria preciso mencionar que a falta de intimidade com o assunto, para além das equações de colinearidade e dos parâmetros intrínsecos das câmaras, significou uma pesquisa contestável do ponto de vista teórico. Entretanto, apesar da lacuna em relação à fotogrametria, Debevec atingiu o cerne da questão da simulação da Arquitetura a partir de fotografias ao detalhar o seu método inovador

ição da forma real e simulação computadorizada.

Em relação às tecnologias avançadas, diversos pesquisadores da ciência da computação têm se dedicado mais obstinadamente nas duas últimas décadas ao estudo da modelagem tridimensional partindo de imagens fotográficas. A “modelização baseada na imagem”154 tem utilizado sistemas informáticos na forma de algoritmos estruturados que executam todo o trabalho de modelização automatizada a partir das semelhanças estereoscópicas de um vasto conjunto de imagens de determinado objeto.

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DEBEVEC, 1996, p. 3.

154

Em inglês image-based modelling. Trata-se de um campo da visão computacional (computer vision) que se dedica ao estudo das propriedades tridimensionais contidas nas imagens. Dadas duas ou mais imagens de uma cena, um modelo aproximado da câmara utilizada e pontos correspondentes entre o

tes dados.

objeto real e a representação, o problema central da visão computacional seria a reconstrução tridimensional de um modelo simulado a partir des

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torna impraticável para projetos em larga escala, por causa da complexidade no processamento computacional e pelas limitações de desempenho ainda presente

eal no espaço é referenciado num banco de dados. Assim, seqüências destas nuvens de pontos poderiam ser usadas na construção de cenários que presci

por métodos para o alinhamento e a junção de todas as nuvens de pontos em um único nos últimos anos. Apesar de os sistemas at

Este método poderia ser uma boa opção para o estudo de objetos geometricamente simples, mas se

s na maioria dos equipamentos. Por exemplo, no caso do uso da correspondência entre pixels de imagens estereoscópicas, ele conclui que se pares de imagens com distância reduzida entre as câmaras são similares em aparência e tornam possível a automatização da junção das imagens, de outra forma, não fornecem informações de profundidade satisfatórias. Câmaras com grandes distâncias entre si fornecem informações taqueométricas precisas, mas carecem da semelhança visual necessária para junção e alinhamento automatizados.

O levantamento das informações geométricas diretamente do objeto real deve- se principalmente ao aprimoramento dos instrumentos de medição que utilizam feixes de luz coerente, os laser-scanners. Neste contexto, Szymon Marek Rusinkiewicz155 faz uma distinção na forma em que o escaneamento e aquisição do modelo tridimensional funcionam. No primeiro método, ele considera que o objeto ou o laser-scanner estaria em movimento, retornando uma “informação da profundidade” de diversos pontos do objeto a partir de um ponto fixo no espaço. Neste caso o resultado do processo é uma nuvem de pontos, que é muito similar a uma imagem digital, onde o pixel que contém informações espaciais sobre pontos específicos do objeto r

ndem de uma modelização completa das edificações e se dedicam a um levantamento de fachadas e de seus detalhes mais complexos. No segundo método, que ele denomina como “aquisição do modelo”, o mesmo instrumento é utilizado para construir modelos completos de objetos rígidos, como esculturas, por exemplo. Neste caso, os levantamentos seqüenciais obtêm imagens de profundidade de todo o objeto a partir de diferentes pontos de vista, onde a demanda

modelo torna-se o objetivo de diversos estudos

uais serem capazes, em alguns casos, de obter também as informações fotométricas,

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RUSINKIEWICZ, Szymon Marek. Real-Time Acquisition and Rendering of Large 3D Models. Ph.D. Thesis. 2001. 150p. Stanford University.

étodo de modelização tridimensional requer apenas uma pequena quantidade de fotografias, sendo possível a partir de

ou seja, as imagens fotográficas somadas aos espectros de luz não-visível, tratam-se de equipamentos caros que requerem operação por especialistas. A partir desta argumentação, Rusinkiewicz propõe um novo método para a aquisição de modelos tridimensionais onde a rapidez, o baixo custo operacional e a facilidade do uso seriam os objetivos principais.

Voltando a Debevec, podemos dizer que sua proposta é a utilização de um método híbrido, mediante o uso tanto da modelagem geométrica parametrizada, quanto da “modelização baseada na imagem”, como podemos observar no quadro anterior. No entanto a verdadeira inovação de Debevec é que seu m

uma única foto, como ele exemplifica na sua tese. Outra característica de seu programa de computador é que as formas do objeto real são, por assim dizer, reconstruídas de modo semi-automático de acordo com princípios fotogramétricos. Aliás, a fotogrametria está presente em seu trabalho, mesmo que de modo implícito e operacional, no processo de digitalização da Arquitetura. Basicamente, o método de Debevec divide o processo de modelização em dois estágios: um deles interativo, onde o usuário pode aprimorar o modelo objetivando do modo mais rápido possível, outro automático, no qual o computador realiza as operações com base em algoritmos avançados.156

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Figura 33: Fluxograma proposto por Debevec para explicitar as diferenças entre a sua abordagem e outros dois sistemas de modelização tridimensional.

*Em alguns termos foi mantida a expressão original em inglês.