Texel Studio 3: Руководство пользователя

Краткое описание

Texel Studio 3 - это программное обеспечение для работы с 3D-сканерами Texel, поддерживающее все модели Texel Portal, такие как Texel Portal BX/MX/RX/FX. Texel Studio 3 позволяет осуществлять 3D-сканирование, просмотр результатов, организацию каталога 3D-сканов, базовое редактирование и экспорт во все популярные форматы для хранения 3D-моделей. Кроме того, в зависимости от установленных дополнительных модулей, могут быть доступны и другие функции, такие как обмеры тела.

Данное руководство описывает основной функционал Texel Studio 3 и ключевые аспекты для эффективного использования данного программного обеспечения с 3D-сканерами Texel Portal. Предполагается, что Texel Studio 3 уже установлена на компьютер или ноутбук, лицензия зарегистрирована, поддерживаемый 3D-сканер собран и подключен, а профиль этого 3D-сканера добавлен в Texel Studio 3. Если программное обеспечение еще не установлено, пожалуйста, обратитесь к Инструкции по установке и первоначальной настройке Texel Studio 3.

Руководство содержит информацию об актуальной версии Texel Studio 3 и дополняется по мере выхода новых версий и расширения функционала.

Ключевые понятия

• 3D-скан - это цифровое трехмерное представление физического объекта, полученное с помощью специального устройства (3D-сканера). Содержит информацию о геометрии (поверхности) и дополнительно может содержать цветовую информацию и различные метаданные. Texel Studio 3 хранит 3D-сканы в специальном внутреннем формате со сжатием (файл 3D-скана имеет расширение ".scan").

• 3D-сканирование - это процесс получения 3D-скана. Обычно состоит из двух этапов: запись (получение) данных и сборка 3D-скана из полученных данных (кадров глубины и цвета) с учетом конфигурации 3D-сканера и настроек. Texel Studio 3 позволяет сохранять исходные записанные видеопоследовательности (файлы видеопоследовательностей имеют расширение ".dat") для возможности повторной сборки 3D-скана (например, с другими параметрами).

• 3D-сканер - это устройство для захвата (записи) информации о сканируемом объекте. Состоит из электронных и механических узлов, обеспечивающих обзор сканируемого объекта на 360 градусов (сканирующая установка), а также нескольких сенсоров глубины и цвета (RGB-D-камер). 3D-сканер позволяет получать видеопоследовательности из кадров глубины и цвета, которые затем обрабатываются в Texel Studio 3 для получения готового 3D-скана. В ассортименте компании Texel представлены несколько моделей 3D-сканеров Texel Portal, которые обеспечивают как вращение объекта (обычно, человека), так и вращение сенсоров вокруг объекта сканирования (человек в этом случае неподвижен).

• Профиль сканирования (или профиль 3D-сканера) - это описание конфигурации конкретного 3D-сканера (положение и параметры сенсоров, размер области сканирования, данные о калибровке и другая информация). С каждым 3D-сканером Texel поставляется его настроенный профиль в формате XML, который необходимо импортировать в Texel Studio 3 перед началом работы.

• Сборка 3D-скана - это процесс построения 3D-скана из отдельных кадров глубины и цвета. Сборка 3D-скана является ресурсоёмким процессом, поэтому Texel Studio 3 использует технологию NVIDIA CUDA для быстрых параллельных вычислений на видеоадаптере (GPU). Результатом сборки является файл 3D-скана с расширением ".scan".

• Проект - это способ группировки нескольких 3D-сканов. Например, в одном проекте могут быть 3D-сканы одного человека, чтобы упростить поиск и организовать структурированное хранение данных. Имя проекта может быть любым, за исключением специальных символов недопустимых в имени файла или папки используемой операционной системы. Физически на диске проект представляет собой директорию, в которой содержатся поддиректории для 3D-сканов.

• Каталог проектов - это директория на компьютере, в которой хранятся проекты (содержащие внутри 3D-сканы). Пользовательский интерфейс Texel Studio 3 содержит панель Каталог проектов для быстрой навигации между проектами и 3D-сканами.

• 3D-модель (или Полигональная модель) - это классическое представление 3D-данных в компьютерной графике в виде полигональной сетки - множества точек, соединённых полигонами (обычно, треугольниками). Такое представление является стандартным для приложений в области 3D-графики и моделирования. К популярным форматам файлов для хранения 3D-моделей относятся OBJ, PLY, STL, FBX, glTF и другие. Texel Studio 3 позволяет экспортировать 3D-сканы во многие форматы, что обеспечивает совместимость со сторонним программным обеспечением.

• Экспорт - это процесс построения по 3D-скану полигональной модели с требуемыми характеристиками и сохранения этой 3D-модели в один из поддерживаемых форматов.

Интерфейс пользователя

Основное окно Texel Studio 3 состоит из следующих элементов:

• Строка меню, содержащая пункты Файл, Вид, Инструменты и Помощь.

• Панель инструментов, содержащая кнопки с иконками для наиболее часто используемых функций.

• Набор панелей с основным функционалом (например, Каталог проектов, Экспорт, Цветокоррекция и др.). Эти панели выполнены в стиле док-виджетов, то есть могут быть расположены в любом месте основного окна, и, в том числе, откреплены от него. При желании можно скрывать неиспользуемые панели (управлять видимость панелей можно через меню Вид, либо используя кнопки на панели инструментов). Для того, чтобы вернуть компоновку окна в изначальное состояние, можно использовать пункт меню Вид > Сбросить компоновку окна.

• Основная рабочая область окна служит для просмотра 3D-сканов (область просмотра).

Изменить язык интерфейса и тему оформления можно в Настройках (меню Файл > Настройки..., раздел Интерфейс пользователя).

3D-сканирование

Для того, чтобы провести первое 3D-сканирование, нужно выполнить следующие шаги:

• Собрать, включить и подключить 3D-сканер к ПК (согласно инструкции по сборке Вашей модели 3D-сканера). Профиль Вашего 3D-сканера должен быть добавлен в Texel Studio 3.

• Некоторые модели 3D-сканеров Texel Portal требуют начальной инициализации, чтобы определить стартовое положение. Для проведения инициализации требуется нажать на кнопку на блоке управления 3D-сканера. Texel Portal FX готов к работе сразу, инициализация не требуется.

• Запустить Texel Studio 3 и нажать на кнопку Новый скан... (на панели инструментов, на начальном экране, в меню Файл либо с помощью сочетания клавиш Ctrl+N), после чего откроется окно Новый скан:

  

• В верхней части окна расположены элементы управления для выбора текущего 3D-сканера и его параметров:

  • Выпадающий список 3D-сканер содержит распознанные Texel Studio 3 устройства, подключенные к ПК. Если список пуст, убедитесь, что питание 3D-сканера включено, а USB-кабель от контроллера 3D-сканера подключен к ПК, затем нажмите кнопку Обновить для повторного поиска совместимых устройств.

  • Выпадающий список Профиль движения содержит поддерживаемые 3D-сканером профили движения (скорость, ускорение и другие параметры). На ряде моделей 3D-сканеров Texel (таких как BX, MX и RX) настройка профилей движения недоступна, в таком случае этот параметр не будет отображаться.

  • Выпадающий список Профиль сканирования содержит активный профиль 3D-сканера, импортированный в Texel Studio 3. Texel Studio 3 поддерживает возможность использования нескольких различных профилей (например, если к ПК подключаются два сканера, либо если требуется сделать отдельный профиль с измененными параметрами).

• В центре окна в разделе Новый скан расположены элементы для ввода имени проекта и 3D-скана:

  • Поле Имя проекта позволяет задать имя нового или уже существующего проекта (начните вводить имя проекта, и всплывающая подсказка позволит выбрать уже существующий, если он есть).

  • Поле Имя скана позволяет задать имя 3D-скана. По умолчанию генерируется из текущей даты и времени, но можно указать любое.

• Кнопка Начать запись позволяет начать процесс 3D-сканирования. После нажатия на неё будет произведён обратный отсчёт (продолжительность можно изменить в настройках - меню Файл > Настройки), а затем 3D-сканер начнёт движение, а сенсоры будут записывать поступающие видеопоследовательности. Также можно загрузить уже записанные данные с помощью кнопки Загрузить запись - нужно выбрать папку, содержащую файл "scan.xml" и файлы с расширением ".dat".

• Для получения наилучшего результата необходимо сохранять полную неподвижность во время 3D-сканирования (старт и конец записи сопровождаются звуковыми сигналами). Изначально вставать лучше спиной к сенсорам, а во время движения смотреть прямо перед собой, задерживать дыхание не нужно. Во время записи на экране будет отображаться прогресс и оставшееся время (в зависимости от модели 3D-сканера и выбранного профиля движения):

  

• Нажатие кнопки Остановить запись экстренно останавливает 3D-сканер и прерывает процесс записи.

• После того, как запись данных завершится, автоматически начнётся сборка 3D-скана:

  

• После завершения сборки 3D-скан будет доступен для просмотра, экспорта и других действий.

Просмотр 3D-скана

После завершения сборки 3D-скана (либо при открытии сделанного ранее 3D-скана) его можно просматривать, приближать, поворачивать и перемещать виртуальную камеру.

• Перемещайте мышь с зажатой левой кнопкой для поворота 3D-скана. Если используется тачпад ноутбука, то перемещайте палец по тачпаду, одновременно нажимая на него.

• Используйте колёсико мыши для приближения или отдаления. На тачпаде можно использовать жест приближения (прикоснитесь к тачпаду большим и указательным пальцами и разводите их дальше друг от друга, для отдаления - наоборот, сводите их ближе).

• Перемещайте мышь с зажатым колёсиком (средней кнопкой мыши), чтобы двигать вирутальную камеру. На тачпаде ноутбука можно перемещать палец по тачпаду, одновременно нажимая на него и при этом зажимая клавишу Shift другой рукой.

• Для сброса положения камеры можно дважды щелкнуть на окне просмотра 3D-скана, либо использовать кнопку Сбросить камеру на панели инструментов, в меню Вид, в контекстном меню при нажатии правой кнопки мыши в области просмотра, либо нажать клавишу Home на клавиатуре.

• Для включения или отключения показа цвета используйте кнопку Показывать цвет на панели инструментов, в меню Вид, в контекстном меню при нажатии правой кнопки мыши в окне просмотра, либо нажмите клавишу C на клавиатуре.

Каталог проектов

Каталог проектов позволяет организовать удобное хранение и поиск 3D-сканов. Проект - это способ организовать вместе 3D-сканы (например, 3D-сканы одного человека, сделанные в разные моменты времени). В пользовательском интерфейсе Texel Studio 3 для навигации по каталогу проектов предусмотрена панель Каталог проектов:

Если панель Каталог проектов не отображается, то включить её можно на панели инструментов, в меню Вид > Каталог проектов, либо использовать сочетание клавиш Ctrl+Shift+W.

Основные возможности управления каталогом проектов включают:

• Фильтр проектов позволяет быстро искать проекты. Начните вводить часть названия проекта, чтобы найти его. Очистка поля сбрасывает фильтр.

• Для сортировки по имени или дате создания нажмите на заголовок соответствующей колонки. Повторное нажатие меняет порядок сортировки на обратный.

• Для просмотра 3D-сканов внутри проекта нажмите на значок стрелочки слева от иконки папки. Повторное нажатие снова сворачивает список 3D-сканов.

• Для открытия 3D-скана нужно дважды щёлкнуть левой кнопкой мыши на 3D-скане, либо выделить его и нажать на клавиатуре клавишу Пробел.

• Для создания нового проекта щёлкните правой кнопкой на пустом пространстве и выберите Новый проект (либо используйте сочетание клавиш Ctrl+Shift+N). Кроме того, имя проекта (нового или существующего) можно указать непосредственно в диалоге создания нового 3D-скана.

• Для переименования проекта или 3D-скана сначала выделите его, а затем еще раз нажмите левой кнопкой мыши. Также можно использовать клавишу F2, либо пункт Переименовать контекстного меню (открывается при щелчке правой кнопкой мыши на проекте или 3D-скане).

• Для удаления проекта или 3D-скана выделите его и нажмите клавишу Del, либо воспользуйтесь пунктом Удалить в контекстном меню.

• Для перемещения 3D-сканов между проектами можно перетаскивать их с зажатой левой кнопкой мыши (drag-and-drop), либо воспользоваться пунктом Переместить... в контекстном меню 3D-скана.

• Для того, чтобы отметить 3D-скан или проект необходимо выбрать пункт Поставить отметку в контекстном меню 3D-скана или проекта, либо использовать клавишу S, чтобы отметить выделенный 3D-скан или проект: отметка помогает быстро найти интересующий скан в будущем. Также отметку можно поставить, просто щёлкнув левой кнопкой мыши в колонке со значком звёздочки.

• Чтобы импортировать файл с расширением ".scan" в проект необходимо выбрать пункт Импортировать скан... в контекстном меню проекта, либо нажать Ctrl+I. Данный функционал удобен, если необходимо импортировать скачанный (например, из облака) 3D-скан, либо 3D-скан, сделанный другим программным обеспечением Texel (например, Texel AutoScan).

• Панель Предпросмотр скана в паре с панелью Каталог проектов позволяет быстро увидеть миниатюрку для выбранного 3D-скана, что обеспечивает более удобный и быстрый поиск нужного 3D-скана. Для работы данной функции генерация изображений для предпросмотра должна быть включена в Настройках (меню Файл > Настройки...).

Настройка цветокоррекции

Встроенный в Texel Studio 3 инструментарий цветокоррекции позволяет настроить оптимальное представление цветов при различных условиях освещения. Цветокоррекция в Texel Studio 3 построена по схеме Lift-Gamma-Gain (LGG), часто применяемой при цветокоррекции в видеоредакторах. Texel Studio 3 также позволяет сохранить профиль цветокоррекции для будущего использования (в том числе, в качестве профиля, который может применяться автоматически для всех новых 3D-сканов).

Если панель Цветокоррекция не отображается, то включить её можно на панели инструментов, в меню Вид > Цветокоррекция, либо использовать сочетание клавиш Ctrl+Shift+C на клавиатуре.

Основные элементы управления цветокоррекцией включают:

• Раздел Профиль содержит список сохраненных профилей цветокоррекции (профиль содержит выбранные значения параметров). Профиль <По умолчанию> означает параметры цветокоррекции, сохраненные в самом 3D-скане, профиль <Без коррекции> оставляет цвета такими, какими они были получены с цветных камер при 3D-сканировании. В Texel Studio 3 содержится ряд профилей с распространенными настройками, и первым шагом в подборе цветокоррекции может быть быстрый перебор этих профилей, а затем более тонкая настройка наиболее подходящего. Справа от выпадающего списка профилей находятся кнопки Сохранить и Удалить для сохранения и удаления выбранного профиля.

• Раздел Тёмные (Lift) содержит 3 параметра (отдельно для красного, зелёного и синего каналов), которые позволяют регулировать оттенок и интенсивность тёмных участков (теней).

• Раздел Средние (Gamma) - это параметры, которые позволяют регулировать оттенок и интенсивность средних тонов.

• Раздел Светлые (Gain) - это параметры, которые позволяют регулировать оттенок и интенсивность светлых тонов.

• Параметр Насыщенность используется для регулировки насыщенности цветов. Минимальная насыщенность даёт чёрно-белый результат.

Чтобы сохранить изменения в параметрах цветокоррекции 3D-скана используйте пункт меню Файл > Сохранить, либо сочетание клавиш Ctrl+S. Для того, чтобы профиль цветокоррекции применялся ко всем новым 3D-сканам автоматически, нужно выбрать его в Настройках: Меню Файл > Настройки..., далее Конфигурация 3D-сканера > Цветокоррекция.

Экспорт 3D-модели

Процесс экспорта 3D-модели включает в себя обработку данных (например, удаление подиума, выравнивание, заливку отверстий в поверхности), построение полигональной сетки с выбранными параметрами и сохранение полученной сетки в один из поддерживаемых форматов файлов для хранения 3D-данных. Texel Studio 3 поддерживает следующие форматы: OBJ, GLB, glTF, COLLADA (DAE), FBX, X3D, STL, 3MF, PLY, OFF. Важным различием форматов является возможность и поддерживаемые способы хранения цветовой информации: некоторые форматы вообще не поддерживают цвет (например, STL), некоторые поддерживают хранение цветов каждой вершины (например, PLY), другие же позволяют хранить цвет в текстуре (например, OBJ, FBX, GLB, glTF и другие). Различаются также принятые единицы измерения и принятая по умолчанию ориентация координатных осей.

Самый простой способ экспорта 3D-модели из Texel Studio 3 - это Быстрый экспорт (меню Файл > Быстрый экспорт..., либо кнопка на панели инструментов, либо сочетание клавиш Ctrl+E). Режим быстрого экспорта позволяет выбрать один из поддерживаемых форматов и использует оптимальные для него параметры экспорта, такие как единицы измерения, ориентацию модели, способ представления цвета и другие параметры). Для быстрого экспорта в поддерживаемые САПР можно воспользоваться меню Файл > Экспорт для САПР.

Для расширенного экспорта можно использовать панель Экспорт. Если панель Экспорт не отображается, то включить её можно на панели инструментов, в меню Вид > Экспорт, либо использовать сочетание клавиш Ctrl+Shift+E на клавиатуре.

Рассмотрим параметры экспорта более подробно:

• Выпадающий список Цветовая информация позволяет выбрать один из способов представления цвета: Без цвета, Вершинные цвета и Текстура. Экспорт без цвета целесообразен, например, для печати на FDM 3D-принтере, вершинные цвета могут быть полезны при работе в некоторых 3D-пакетах (например, ZBrush), текстура же является наиболее оптимальным способом представления цвета как в плане детализации, так и в плане размера итоговых файлов.

• Выпадающий список Размер текстуры позволяет выбрать размер изображения текстуры (в пикселях). Размер 4096x4096 обычно является оптимальным.

• Выпадающий список Формат текстуры позволяет выбрать способ сжатия файла текстуры - формат JPEG занимает меньше места на диске, но сжимает с потерями (визуально незаметными), тогда как PNG сжимает без потерь, но результирующий файл текстуры будет занимать больше места.

• Опция Встроить текстуру позволяет встроить файл текстуры в файл с 3D-моделью, если формат это поддерживает (например, FBX, glTF и GLB).

• Выпадающий список Единицы измерения служит для выбора желаемых единиц измерения в результирующем файле. Координаты точек 3D-модели будут отмасштабированы при экспорте согласно выбранным единицам.

• Параметр Число треугольников задает целевое число полигонов (треугольников) в итоговой 3D-модели. Количество треугольников влияет на детализацию и гладкость поверхности модели. Оптимальным значением для большинства применений (без цвета или с текстурой) является диапазон в 50000-500000 треугольников. Для вершинных цветов может быть необходимо большее количество, например, от 1 до 8 миллионов, чтобы обеспечить нужную детализацию цвета.

• Выпадающий список Детализация сетки позволяет добавить в геометрию дополнительные детали для лучшего визуального восприятия, однако для применений, где требуется точность и стабильность (например, обмеры тела), лучше использовать детализацию сетки По умолчанию, чтобы не привнести дополнительной погрешности.

• Выпадающий список Тип сетки определяет, будет ли полигональная сетка состоять из более-менее одинаковых равносторонних треугольников (Равномерная), либо размер и форма треугольников будут меняться для лучшего представления изгибов поверхности с учетом целевого количества треугольников (Адаптивная).

  

• Параметр Выравнивание модели позволяет выровнять модель по плоскости подиума, компенсируя возможные отклонения установки 3D-сканера от вертикального положения, а также поворачивает 3D-модель лицом по направлению оси Z (если ось Y направлена вверх), вне зависимости от того, как человек располагался на подиуме при 3D-сканировании.

  

• Параметр Обрезка подиума позволяет при экспорте обрезать подиум и заполнить получившиеся отверстия в ступнях поверхностью.

• Выпадающий список Вертикальная ось позволяет выбрать направление "вверх". Для большинства 3D-пакетов обычно ось Y является направлением "вверх", однако для ряда программ в сфере 3D-печати и САПР направлением "вверх" может быть ось Z.

• После настройки параметров экспорта нужно нажать кнопку Экспорт, при этом будут автоматически предложены только те форматы, которые поддерживают выбранные настройки (например, текстура не поддерживается в формате STL, поэтому при её выборе этот формат не будет предложен для экспорта).

• При необходимости вернуть параметры экспорта в изначальные значения, воспользуйтесь кнопкой Сбросить параметры экспорта справа от кнопки Экспорт.

Изменение настроек

Используйте пункт меню Файл > Настройки..., чтобы открыть окно конфигурации:

Рассмотрим основные возможности конфигурации:

• В разделе Интерфейс пользователя можно изменить текущий язык пользовательского интерфейса и тему оформления.

• В разделе Хранение данных можно задать директорию для хранения 3D-сканов (Каталог проектов) - например, можно хранить данные на отдельном диске.

• Раздел Запись данных позволяет включать и отключать запись исходных видеокадров на диск (для возможности последующей пересборки 3D-скана с другими параметрами), изменять продолжительность отсчёта перед началом 3D-сканирования, а также включать и выключать звуковые уведомления при 3D-сканировании.

• В разделе Обработка данных можно включать и отключать генерацию изображений для быстрого предпросмотра 3D-сканов (на панели Предпросмотр скана), а также выбрать используемый для вычислений графический ускоритель, если в системе их несколько.

• Раздел Конфигурация 3D-сканера позволяет управлять профилями 3D-сканеров, если с компьютером используется несколько устройств, либо необходимы различные конфигурации. Кнопка Изменить... позволяет редактировать профиль 3D-сканера в формате XML (для продвинутого использования). Рекомендуется всегда делать резервную копию профиля 3D-сканера, прежде чем вносить какие-либо изменения. Параметр Цветокоррекция позволяет задать профиль цветокоррекции, который будет применяться ко всем новым 3D-сканам (имеет приоритет над параметрами цветокоррекции, указанными в профиле 3D-сканера).

Для применения новых настроек необходимо нажать кнопку OK. Кнопка Отмена сбрасывает все сделанные изменения.