Aby zacząć swoją przygodę z fotogrametrią podwodną i zrealizować swój pierwszy podwodny projekt fotogrametryczny, będziesz potrzebować trochę sprzętu, oprogramowania, trochę umiejętności i trochę czasu. Jeśli dobrze się do tego przygotujesz, to zmaksymalizujesz szansę na sukces, albo przynajmniej dużo się nauczysz przed kolejnymi próbami. W tym artykule dam Ci kilka wskazówek, jednak będziesz również potrzebować poczytać o fotogrametrii podwodnej w sieci oraz pooglądać kilka filmów.
Zdobądź aparat lub kamerę z obudową podwodną
GoPro lub inna kamera akcji w fotogrametrii podwodnej
Wbrew pozorom do fotogrametrii podwodnej nie potrzebujesz drogiego i skomplikowanego sprzętu. Najłatwiej jest zacząć z małą kamerką sportową, taką jak GoPro. Ja do dziś pod wodą używam głównie GoPro nawet przy bardzo skomplikowanych projektach. Wiąże się to przede wszystkim z tym, że ta kamerka jest prawie niezniszczalna, o ile obudowa pozostanie szczelna i może fotografować godzinami zanim skończy się jej bateria. Nie angażuje tak bardzo, bo możne robić zdjęcia automatycznie w interwałach, a szerokokątna soczewka zapewnia ostrość obrazu od mniej więcej 40 cm do nieskończoności, więc nie trzeba ustawiać ostrości przy każdej fotografii. Poza tym jest lekka, wszędzie się z nią zmieszczę, a jeśli trzeba, mogę ją przyczepić do zdalnie sterowanego pojazdu.
Lustrzanka w fotogrametrii podwodnej
Jeśli nawet masz lustrzankę z obudową podwodną, to nie zalecam jej przynajmniej do Twoich pierwszych modeli fotogrametrycznych. Lustrzanką świetnie robi się pojedyncze zdjęcia, ale w przypadku fotogrametrii podwodnej musisz ich zrobić co najmniej setki, a zwykle tysiące. Jeśli masz ręcznie naciskać tyle razy spust i za każdym razem łapać ostrość, to może się to okazać problematyczne.
Aparat kompaktowy lub bezlusterkowy w fotogrametrii podwodnej
Rozwiązaniem pośrednim może być też aparat kompaktowy czy bezlusterkowy. Są mniejsze, przez co wygodniejsze w użyciu pod wodą, ale dalej pozostaje kwestia ustawiania ostrości oraz możliwości robienia zdjęć automatycznie w interwałach. Nie wszystkie takie aparaty to potrafią. A jeśli już potrafią, to prawdopodobnie kosztują więcej niż kamerka sportowa. Ja w fotogrametrii podwodnej używam rzadko aparatu kompaktowego i raczej jako drugiego.
Telefon w fotogrametrii podwodnej
Pozostaje jeszcze kwestia robienia zdjęć do fotogrametrii podwodnej telefonem w obudowie podwodnej. Telefonem można często robić zdjęcia seryjne, ale z automatycznym łapaniem ostrości bywa różnie. Tu również pojawia się kwestia szybko wyczerpującej się baterii. Nie chcesz przecież kończyć nurkowania tylko dlatego, że wyładowała się bateria. No i na koniec pytanie… Czy na pewno chcesz zabierać swój najnowszy telefon z kartą sim, bankowością, cyfrowym dowodem osobistym i innymi ważnymi rzeczami pod wodę? Możesz go tam przecież zniszczyć, zalać lub zgubić. A jeśli to nie jest nowy telefon, tylko stary, do którego chcesz dokupić specjalną obudowę, to zastanów się czy nie będzie taniej zainwestować w GoPro. GoPro prawdopodobnie oferuje lepszą jakość zdjęć za niższą cenę i od razu umożliwia wszystko to, co w przypadku komórki trzeba by było rozwiązywać dodatkowymi płatnymi aplikacjami.
Zdobądź odpowiednie oświetlenie do fotogrametrii podwodnej
Musi być na tyle mocne, żeby nawet w najciemniejszych miejscach mieć wystarczająco światła, aby kamera mogła robić zdjęcia przy maksymalnej czułości (ISO) 400. Większe czułości powodują zwykle duży szum na zdjęciach, co będzie się negatywnie odbijać na różnych etapach ich przetwarzania, a także na jakości końcowego modelu. Fotogrametria podwodna wymaga dobrej jakości fotografii z dużą ilością szczegółów, a to można osiągnąć tylko gdy obiekt jest dobrze oświetlony.
Lampy video w fotogrametrii podwodnej
Ja używam głównie światła stałego, czyli podwodnych lamp wideo. Dają one równomiernie oświetlony obszar i w czasie płynięcia na bieżąco widzę co jest fotografowane. A w fotogrametrii podwodnej to ważne, żeby się nie zatrzymywać i nie powtarzać ujęcia, tylko płynąć dalej i robić kolejne zdjęcie. Takie lampy mogą działać na maksymalnej mocy przez około 2h, co w moim przypadku oznacza zmianę baterii co dwa nurkowania. Są też stosunkowo tanie. Jedną taką lampę można już kupić za około $50.
Lampy błyskowe w fotogrametrii podwodnej
Można też używać podwodnych lamp błyskowych. Używam takiej lampy z aparatem kompaktowym. Ale to wiąże się z kilkoma problemami. Przede wszystkim takie lampy nie są stworzone po to, aby robić z ich użyciem setki zdjęć jedno po drugim. Lampy błyskowe nagrzewają się przy każdym błysku i potem potrzebują się ochłodzić. Jeśli zajmujesz się fotografią podwodną, to zwykle zrobisz kilka zdjęć i zmieniasz pozycję, czy szukasz innego obiektu do fotografowania. Wtedy lampa ma czas ostygnąć przez kilkadziesiąt sekund. W przypadku fotogrametrii podwodnej nie będzie tego czasu, co może się źle skończyć dla lampy. A nowa to wydatek rzędu $400.
Zbierz dane do fotogrametrii podwodnej, czyli zrób zdjęcia
Dobry plan
Zbieranie danych do fotogrametrii podwodnej należy zacząć od dobrego planu. Trzeba wiedzieć co się fotografuje, jak duży jest ten obiekt i jakie przeszkody lub problemy mogą nas tam spotkać. Ilu ludzi będzie potrzeba? Czy coś nas ogranicza? Jaka jest tam widoczność? Czy będzie wystarczająco światła? Czy mamy odpowiedni sprzęt fotograficzny? Czy damy radę sfotografować wszystko za jednym razem? A może pozyskiwanie zdjęć trzeba będzie rozbić na kilka etapów? Jeśli tak, to na ile i które części chcemy fotografować pierwsze, a które ostatnie?
Na takie pytania trzeba sobie odpowiedzieć zanim w ogóle zaczniemy cokolwiek fotografować pod wodą. Inaczej całe przedsięwzięcie może okazać się stratą czasu, bo wrócimy albo bez zdjęć, albo z niewystarczającą ich ilością. Najlepiej zacząć planować małe projekty, w miejscach, które już znamy, a potem na tak zdobytych doświadczeniach stawiać sobie coraz większe wyzwania.
Dobre zdjęcia do fotogrametrii podwodnej
Jeśli chodzi o to jak robić dobre zdjęcia do fotogrametrii podwodnej, to jest kilka podstawowych zasad, których trzeba się trzymać, aby nasz projekt fotogrametryczny zakończył się sukcesem.
Zdjęcia muszą być ostre
Pierwszym etapem każdego projektu fotogrametrycznego jest ułożenie zdjęć w wirtualnej przestrzeni 3d tak, aby jak najdokładniej odpowiadały temu, gdzie znajdowała się kamera względem obiektu w prawdziwej przestrzeni. Jeśli jedno ze zdjęć jest nieostre lub poruszone, to program może się pomylić i źle umiejscowić to zdjęcie lub też w ogóle nie będzie potrafił go umiejscowić i w najlepszym przypadku stworzymy wtedy niepełny model. Tak więc jeśli zdjęcie nie jest ostre, to po prostu go nie używamy.
Zdjęcia muszą być dobrze naświetlone
Tylko wtedy będziemy mieli minimalny szum oraz odpowiednią ilość szczegółów, aby program mógł te zdjęcia ze sobą powiązać. Za ciemne lub za jasne zdjęcia zostaną albo odrzucone, albo co gorsze, zostaną na wstępnym etapie zaakceptowane przez oprogramowanie. Jeśli w porę tego nie zauważysz, to z pewnością spowodują problemy z jakością na końcu i będzie trzeba zaczynać projekt prawie od nowa.
Zdjęcia muszą być robione na zakładkę
Czyli każde zdjęcie musi mieć coś wspólnego z innym zdjęciem, bo komputer będzie je ze sobą porównywał i szukał różnych punktów widzenia na te same elementy skanowanego obiektu. Zwykle w fotogrametrii podwodnej przyjmuje się 60% zakładki, więc każde kolejne zdjęcie powinno w 60% zawierać ten fragment obiektu, co poprzednie.
Zdjęcia muszą być do siebie podobne
To znaczy muszą być wykonane w podobnych warunkach oświetleniowych i podobnej widoczności pod wodą. Jeśli robisz je podczas jednej misji, to zwykle nie ma z tym większego problemu. Ale jeśli rozkładasz fotografowanie obiektu na kilka razy, musisz tam wracać w takie dni, w których warunki są podobne do dni poprzednich. Inaczej ryzykujesz, że na etapie przetwarzania część zdjęć zostanie przez program zupełnie odrzucona, bo będą się za bardzo różnić od innych.
Nurkowanie – fotogrametria podwodna
Aby bezpiecznie zaplanować i zrealizować nurkowanie, na którym będziemy wykonywać zdjęcia do fotogrametrii podwodnej, trzeba mieć odpowiednie kwalifikacje i umiejętności nurkowe. Jako instruktor nurkowania mogę powiedzieć, że trzeba mieć przynajmniej certyfikat Open Water Diver z dowolnej organizacji i doświadczenie około 10-20 nurkowań. Trzeba również umieć dobrze utrzymywać pozycję w wodzie, dobrze się orientować i nie musieć ciągle używać rąk, bo będą one potrzebne do fotografowania. Ponieważ jedną z podstawowych zasad w nurkowaniu jest system partnerski, zadbaj o to, aby nurkował z Tobą ktoś tak samo, lub bardziej doświadczony. To będzie osoba dbająca o Twoje bezpieczeństwo, gdy Ty skupisz się na robieniu zdjęć.
ROV – fotogrametria podwodna
Alternatywnie, można użyć sterowanego z powierzchni pojazdu (ROVa), którym wykonamy zdjęcia bez wchodzenia do wody. Jego przewagą jest to, że może pracować pod wodą dłużej niż nurek i głębiej. Tylko tak jak z każdym pojazdem, najpierw trzba się dobrze nauczyć nim kierować, aby nim niczego nie uszkodzić i żeby nie zaplątać o coś kabla. Bo inaczej trzeba będzie po niego nurkować, o ile w ogóle głębokość jeszcze na to pozwoli.
W dodatku wiele z dostępnych obecnie na rynku tego typu pojazdów ma dość niskiej jakości kamery, prze co fotografie czy filmy nimi wykonane mogą nie nadawać się potem do fotogrametrii. Dlatego jeśli planujesz zakupić ROVa do fotogrametrii podwodnej, sprawdź czy parametry kamery odpowiadają przynajmniej parametrom GoPro i czy można do niego doczepić dodatkowe oświetlenie. Do tego sprawdź, jak zachowuje się w środowisku morskim, a zwłaszcza przy falowaniu i w lekkim prądzie, żeby kupić taki pojazd, który faktycznie się sprawdzi. Każdy komercyjnie sprzedawany ROV ma jakieś recenzje wideo, więc czeka Cię dzień na Youtubie.
Zdobądź w miarę dobry komputer do fotogrametrii
Komputer potrzebny do przetwarzania fotogrametrii powinien mieć dobry procesor (CPU), dużo pamięci operacyjnej (RAM) oraz dedykowany procesor graficzny (GPU). Jeśli twój komputer ma procesor Intel i5, a najlepiej i7 (lub odpowiadające im procesory AMD), co najmniej 8 GB a najlepiej 16 GB pamięci RAM oraz kartę graficzną Nvidia Geforce GTX 2060 lub nowszą (seria RTX), to w zupełności wystarczy na proste i bardziej zaawansowane projekty fotogrametryczne. Do przetwarzania fotogrametrii świetnie nadają się kilkuletnie laptopy dla graczy. Sam takiego używam. Jeśli twój komputer nie spełnia tych parametrów, wciąż możesz spróbowac. Wielokrotnie przetwarzałem fotogrametrię podwodną na słabszych komputerach. Przygotuj się jednak, że wszystko długo potrwa, więc tym bardziej zaczynaj od małych projektów i eksperymentów.
Zainstaluj oprogramowanie do przetwarzania fotogrametrii podwodnej
Agisoft Metashape
Jednym z najpopularniejszych programów do przetwarzania fotogrametrii podwodnej jest Agisoft Metashape Standard. Jest on używany na całym świecie od lat i wciąż rozwijany. Jedną z jego największych zalet jest licencja. Płacisz za nią raz i używasz potem latami korzystając z darmowych aktualizacji i tak jest od lat. Ja sam używam go na tej zasadzie już chyba z 10 lat. A z każdą aktualizacją program ma nowe funkcje oraz przetwarza lepiej i szybciej. Program Agisoft Metashape możesz pobrać w wersji testowej i używać go bezpłatnie przez 30 dni. Potem możesz kupić jego wydanie standardowe licencją normalną lub tańszą – edukacyjną, która ma pełną funkcjonalność, ale nie może być używana do projektów komercyjnych.
RealityCapture
Drugim programem sprawdzającym się w fotogrametrii podwodnej jest RealityCapture, który ma podobne możliwości co Agisoft Metashape. Jednak nawet dla mnie, po latach spędzonych na przetwarzaniu fotogrametrii i przy dużym zrozumieniu procesu, RealityCapture jest wciąż dość nieintuicyjny, przez co mnie odrzuca. Jego największą zaletą jest obecnie to, że można go używać za darmo, o ile nie zarobi się na tym miliona dolarów w ciągu roku. Brzmi świetnie, prawda?
No właśnie… brzmi bardzo marketingowo. Obecna licencja to już kolejny pomysł na przyciągnięcie większej ilości użytkowników do tego programu. Zaczęło się od tego, że za program płaciło się około $100 co 3 miesiące, co zachęcało do tworzenia w nim projektów nawet przez pasjonatów. Kiedy tysiące ludzi z całego świata już go używało i miało w nim gotowe projekty, których nie dało się przenieść nigdzie indziej, producent nagle zmienił licencję ogłaszając koniec promocji i postawił użytkowników w nieciekawej sytuacji. Musieli płacić więcej, aby wciąż mieć możliwość pracy nad starymi projektami. Później była licencja, w której można było przetwarzać projekt bezpłatnie, ale płaciło się przy jego eksporcie na koniec i to w zależności od czasu przetwarzania. Czyli im dłużej ktoś pacował nad modelem, tym więcej musiał na koniec za niego zapłacić. Dlatego teraz, kolejny już pomysł, tym razem z bezpłatną licencją odbieram jako coś znowu tymczasowego i niepewnego, ale przede wszystkim jako powtórkę pierwotnego pomysłu z ograniczoną w czasie „promocją”. Dlatego go nie używam.
Przetwórz model ze zdjęć
To jest ta część fotogrametrii podwodnej, która zwłaszcza na początku, zajmie Ci najwięcej czasu. W tym artykule mogę Ci jedynie podpowiedzieć gdzie szukać wskazówek odnośnie obsługi oprogramowania, ale wiedz, że obecnie masz więcej mozliwości niż ja, gdy zaczynałem. Przygotuj się na serię ekesprymentów, małych sukcesów i małych niepowodzeń. Ale przede wszystkim ubroj się w ceirplowiść!
Przeczytaj instrukcję
Po pierwsze możesz użyć instrukcji dostarczonej przez producentów oprogramowania. Zarówno Agisoft Metashape, jak i Reality Capture mają swoje instrukcje i przykłady. To może być dobry start, choć nie każdy przepada za czytaniem instrukcji. Poza tym instrukcje są zwykle tworzone dla fotogrametrii naziemnej i nie wszystko co tam jest opisane można bezpośrednio przełożyć do fotogrametrii podwodnej. Jednakże warto zacząć od instukcji.
Tutoriale z Youtuba
Możesz też sugerować się tutorialami z Youtuba. Kiedy ja zaczynałem, nie było takiej możliwości, ale teraz jest. Na pewno można się czegoś z nich nauczyć, ale od razu ostrzegam, że bardzo duża ilość tych filmów przedstawia przeterminowaną wiedzę. Zdarza się też, że osoby prowadzące tutorial nie bardzo same znają się na fotogrametrii podwodnej, czy też fotogrametrii jako takiej, a po prostu zależy im na popularności. Tak więc wiedza tam jest, tylko trzeba umieć ją przefiltrować i przyswoić tylko tę właściwą.
Media społecznościowe
Możesz też szukać informacji na grupach na mediach społecznościowych. Istnieje wiele takich grup, w tym kilka dotyczących właśnie fotogrametrii podwodnej. Jednak jak to na grupach, osoby które chętnie udzielają odpowiedzi to nie zawsze te, które powinny ich udzielać i których warto posłuchać. Za to trudno będzie Ci uzyskać szczegółowe instrukcje od fachowców, bo tacy kształcą się latami i zrozumiałym jest, że nie bardzo chcą wszystkim rozdawać wiedzę za darmo. Dadzą Ci jedną czy dwie wskazówki, ale nie możesz oczekiwać, że ktoś nauczy Cie tam fotogrametrii podwodnej od zera do bohatera.
Kurs fotogrametrii podwodnej on-line
Możesz też wziąć udział w jednym z moich kursów fortogrametrii podwodnej, które od lat z sukcesem oferuję on-line. Nauczę Cię na nim wszystkiego tego, co niezbędne w Twoich pierwszych projektach fotogrametrycznych. Kurs trwa około 12h nauki na żywo ze mną, a do tego około 30 – 50 h Twojej pracy własnej. Jeśli zajmujesz się archeologią podwodną lub dokumentacją podwodnego dziedzictwa, to mam też specjalny kurs na ten temat, który jest rozszerzoną wersją kursu podstawowego i trwa kilka godzin dłużej. Mamy też inne kursy dla osób zajmujących się ochroną dziedzictwa kulturowego.
Poniżej możesz zobaczyć galerię z modelami wykonanymi przez moich byłych studentów, którzy zajmują się teraz fotogrametrią podwodną zawodowo lub hobbystycznie.
Underwater models by my students by Mariusz Milka on Sketchfab
Podsumowanie
Fotogrametria podwodna to ciekawa i wciąż rozwijająca się dziedzina. Daje ogromne możliwości w obrazowaniu, dokumentowaniu i badaniu podwodnego świata. A rozwijają ją zwykle pasjonaci, głownie nurkowie. Być może i Ty jesteś jedną z tych osób, która rozwinie ją jeszcze bardziej? Chyba każdy kto obecnie zajmuje się fotogrametrią podwodną zawodowo, czy ramach projektów, zainteresował się nią najpierw jako hobby. Tak więc jeśli interesuje Cię fotogrametria podwodna lub naziemna, to po prostu jej spróbuj i doświadcz. A jeśli podoba Ci się ten artykuł, to udostępnij go innym i poczytaj inne moje artykuły na tej stronie.
Mariusz Milka
Specjalista z zakresu Dziedzictwa Cyfrowego i Fotogrametrii Podwodnej