Resumen del escáner 3D Structure Sensor

Si has leído mi anterior reseña del escáner 3D Systems Sense sabrás que me impresionó la facilidad de uso y los detalles geométricos para un dispositivo con un precio inferior a 450 euros. Sin embargo, la calidad de la información de color -o de las texturas- que captura el Sense es completamente decepcionante. Esto se ha arreglado con el Sense 2 que revisé más tarde)

En esta revisión estoy probando el sensor de estructura hecho por un Occipital. Este dispositivo también estaba disponible como 3D Systems iSense pero esa versión renombrada ha sido descontinuada*.

Conseguí mi Structure Sensor en la tienda holandesa de impresión y escaneo 3D MakerPoint.

Precios

Si vives en los Estados Unidos, un sensor de estructura cuesta 379 dólares con un soporte para iPad Air 2 en Amazon. También puedes comprarlo directamente en Occipital por ese precio y elegir entre varios soportes para el iPad y accesorios como una lente gran angular y un cable cargador profesional que puede cargar el sensor de estructura y el iPad al mismo tiempo.

Si vives en la UE y no quieres las molestias del envío internacional y los costes de aduana e impuestos añadidos, lo mejor es que consigas el sensor de estructura con el soporte de montaje en Makerpoint por 499 euros.

Es compatible con todos los iPads más nuevos que el iPad de 4ª generación y el iPad mini 2 (antes conocido como «iPad Mini con pantalla Retina») – incluyendo la compatibilidad recientemente añadida con el iPad Pro 9.7″ & 12.9″.

Lo he probado con el dispositivo compatible menos potente, el iPad mini 2, que tiene una cámara de 5 megapíxeles con una apertura de f/2.4. Dado que esta cámara se utiliza para capturar detalles de color, es seguro que el uso de un iPad más reciente dará lugar a una mejor calidad de textura. Este iPad Pro 9,7″, por ejemplo, tiene una cámara de 12 megapíxeles con una lente f/2,2 más rápida. Dicho esto, creo que las pruebas con un iPad mini 2 son un gran punto de referencia y este iPad se sigue vendiendo por 265 euros, con lo que el coste mínimo total del sensor + soporte + iPad es de 765 euros, lo que sigue siendo mucho menos que muchos otros escáneres 3D. (Todos los precios que menciono están en euros e incluyen el 21% de IVA holandés).

He probado el sensor de estructura con 3 aplicaciones diferentes, que trataré en 3 partes diferentes de esta reseña:

1. Las aplicaciones propias de Occipital para el iPad
2. La aplicación de terceros itSeez3D para el iPad que he revisado y
3. El software Skanect de Occipital para Mac y Windows (Revisión finalmente en el primer trimestre de 2017)

Configuración del hardware

Ajuste del soporte

En primer lugar, necesita fijar el sensor de estructura al soporte -ambos están disponibles con aluminio plateado o azul- para su dispositivo. El sensor incluye 4 tornillos y un destornillador. El soporte puede ser uno oficial, pero también puedes pedir versiones impresas en 3D a través de Shapeways o descargar una de Thingiverse e imprimirla tú mismo. El sensor de estructura es un sistema muy «abierto» y personalizable de esta manera. Occipital incluso ha colocado dibujos CAD en su sitio web para desarrolladores para que puedas diseñar tu propio soporte. Los desarrolladores que quieran experimentar con el sensor más allá de utilizarlo con un iPad, también pueden comprar un cable USB Hacker de 50 euros para conectar el sensor directamente a cualquier dispositivo elegido.

Impresión en 3D de una tapa de lente

Los soportes están diseñados para ser retirados fácilmente del iPad. Esto es bueno, porque como yo probablemente tendrá un caso o funda de algún tipo para proteger su iPad durante el transporte. Por desgracia, el sensor de estructura no viene con ningún tipo de funda de transporte. Y aunque el soporte con el sensor acoplado es lo suficientemente resistente como para transportarlo en uno de los bolsillos laterales de la bolsa de mi portátil, no quiero que se produzcan arañazos en el cristal. No se incluye una tapa del objetivo, así que descargué esta tapa del objetivo del sensor de estructura de Thingiverse e imprimí una yo mismo en 3D. Si no tienes una impresora 3D, probablemente vivas cerca de un centro 3D que pueda ayudarte.

Calibración del sensor

Antes de utilizar el sensor de estructura por primera vez, hay que calibrarlo. Esto se debe principalmente a que la cámara RGB nativa del iPad se utiliza para capturar la información de color y la ubicación de la cámara varía en los diferentes modelos de iPad. Por ello, hay que compensar el desfase entre la cámara del iPad y la cámara de infrarrojos del sensor de estructura.

Hay una aplicación de calibración dedicada que hace que el proceso sea muy fácil: basta con salir al exterior en un día luminoso y apuntar el sensor hacia algo con mucho detalle. La aplicación rastreará algunos detalles automáticamente para realizar la mayor parte de la calibración y le permitirá afinarla después si es necesario.

Escaneo 3D con la aplicación del escáner occipital

La aplicación nativa del escáner es bastante sencilla. Simplemente apunte a la persona u objeto que desee capturar y utilice un gesto de dos dedos para escalar el cuadro indicador de modo que coincida con el tamaño del sujeto, que también se resaltará.

Sólo hay dos opciones:

1. Escanear utilizando el «Antiguo Rastreador» que sólo utiliza información de forma o utilizar el «Nuevo Rastreador» que también utiliza información de color para realizar un seguimiento del objeto que está escaneando. No veo ninguna razón para utilizar el rastreador antiguo, porque escanear sin información de color hace difícil o imposible escanear objetos uniformes sin muchos detalles geométricos.
2. Color de «baja resolución» o de «alta resolución». Según mis pruebas, la diferencia entre ambos es que el primero da salida a un mapa de textura de 2K (2048 x 2049 píxeles – o 4,2 megapíxeles) y el segundo a una versión de 4K (4096 x 4096 píxeles – 16,8 megapíxeles).

La versión de alta resolución sí que tarda un poco más en renderizar, o calcular. Esto se hace en el propio iPad y mi iPad mini 2 es uno de los iPads compatibles más lentos. El tiempo exacto depende del tamaño y la complejidad del tema. Durante este tiempo no se puede hacer un nuevo escaneo.

Escaneado con plato giratorio

Se pueden hacer escaneos 3D tanto moviéndose libremente alrededor de un objeto como utilizando un plato giratorio. A continuación se muestra un vídeo del proceso de escaneado con la ayuda de un plato giratorio IKEA SNUDDA de 6 euros y un soporte para tabletas de 4 euros de Xenos. Se reproduce a 4 veces la velocidad original (de ahí el sonido agudo de la impresora 3D en el fondo).

Como puedes ver, puse a Teddy encima de un libro (el maravilloso The Art of The Last of Us, para ser precisos). Esto hace que sea más fácil para el rastreador RGB para rastrear correctamente el objeto mientras se gira. A la aplicación le resultó especialmente difícil seguir la vista lateral del oso sin el libro. Aparte de la luz natural de las ventanas del estudio, sólo utilicé una luz de 55 vatios con una pequeña caja de luz (visible a la derecha en el vídeo).

Cuando el renderizado está hecho, puedes previsualizar el escaneo y exportarlo por correo electrónico como un modelo 3D .OBJ con un mapa de textura separado en formato .JPG. Desgraciadamente no hay forma de guardar los escaneos en el iPad, así que necesitas tener una conexión a Internet para enviar el escaneo por correo electrónico antes de hacer uno nuevo. El .OBJ se envía por correo electrónico como un .ZIP que contiene el modelo y los archivos de textura. El .ZIP se puede subir directamente a Sketchfab:

Me sorprendió la calidad del escaneo. Sobre todo teniendo en cuenta que no tardó nada en «renderizar» la geometría y sólo un minuto en renderizar las texturas en un iPad mini relativamente lento. La calidad del color se encuentra en algún lugar entre las texturas borrosas del 3D Systems Cubify Sense (haga clic para el escaneo de referencia del mismo modelo) y el resultado más nítido de la fotogrametría con la aplicación gratuita Autodesk 123D Catch. Yo diría que un escaneo como este es utilizable para muchos propósitos no industriales y probablemente obtendría mejores texturas con un iPad de gama alta. Escaneando así desde un ángulo fijo no pude capturar debajo de los brazos de Teddy.

Escaneado libre

Para el siguiente ejemplo elegí un objeto más grande y menos esponjoso: un pequeño tambor de aceite que ha sido modificado en una cesta (en Bali a través de la tienda de Comercio Justo Jansje). Lo coloqué sobre otro de los alegres -y perfectamente rastreables- manteles individuales de mi hija en nuestra mesa de comedor y caminé libremente alrededor de él, deteniéndome de vez en cuando cuando cuando la aplicación me lo pedía. En esas paradas hace una foto para las texturas. Me sorprendió la fluidez de esta experiencia y lo bien que el software rastreó el objeto: ¡nunca lo perdió! Y esto es con la última parte de la luz del día de la tarde y dos lámparas de techo atenuadas, así que lejos de las condiciones de iluminación perfectas.

Abajo está el resultado de la sesión de rastreo anterior. Como puedes ver no capturó completamente el asa de la tapa pero las asas de los lados están bien. La textura bien, pero no tan nítida como esperaba. La costura de las texturas bastante bien, sin embargo.

Escaneando personas

Como le pedí a mi socio Patrick que modelara para la revisión del escáner 3D Cubify Sense, le pedí que llevara la misma camisa a la oficina para una comparación perfecta. Como puedes ver, quedó muy contento.

Como puedes ver a continuación, el resultado es mucho mejor que el del Sense. La resolución es un poco baja -tanto en términos de geometría como de textura- pero no requirió ningún renderizado después del escaneo para la malla y sólo un minuto para la información de la textura. En mi opinión, parece un personaje de videojuego. También hace que Patrick parezca 10 años más joven…

Escaneado en exteriores

La tecnología de luz estructurada que utiliza el sensor de estructura para capturar la profundidad es estupenda para el escaneado 3D en interiores. Al intentar capturar objetos fuera de la comodidad de mi estudio me encontré rápidamente con las limitaciones. Como se puede ver en la imagen de calibración al principio de este post, la cámara de infrarrojos tiene dificultades para capturar los detalles a la luz del sol, y mucho menos para ver el patrón láser proyectado.

Así que hice algunos experimentos en un día nublado, de los que hay bastantes en los Países Bajos. A continuación se muestra una papelera típicamente holandesa.

De nuevo me sorprendió la suavidad del seguimiento: incluso sin una superficie de suelo plana la papelera fue rastreada sin problemas. Fue un poco difícil capturar la parte trasera sin caer en el canal, pero me las arreglé bastante bien porque aparentemente no importa si el objeto se sale del marco por un momento, porque sus alrededores son rastreados también.

Abajo está el resultado del escaneo. No es ni mucho menos perfecto, pero me parece especialmente interesante que haya un agujero donde se imprime el icono. Al parecer, el verde oscuro de la papelera absorbe suficiente luz solar para que el sensor de infrarrojos detecte el patrón láser, pero el icono blanco es simplemente demasiado brillante. También hay un montón de partículas volando alrededor que estoy bastante seguro de que no estaban presentes en la realidad.

Abajo hay otro escaneo exterior de un buzón holandés cuando había un poco más de luz solar. El lado de la sombra del objeto y la pared son capturados decentemente, pero el lado que está frente al sol era totalmente invisible para el sensor de estructura. El resultado es bastante interesante, pero no utilizable, por supuesto.

Escaneado 3D de interiores con la aplicación Room Scanner

La última aplicación que cubriré en esta parte de la reseña es Occipitals Room Scanner App. Es completamente infalible: utiliza el deslizador para indicar visualmente el tamaño de la habitación que vas a escanear, pulsa escanear y muévete hasta que todas las superficies estén cubiertas por polígonos verdes. Desgraciadamente, la aplicación te obliga a quedarte más o menos en un sitio, por lo que no puedes caminar libremente por una habitación para escanear las esquinas.

Su utilidad depende en gran medida del propósito. Como se puede ver a continuación, la calidad de la salida es demasiado baja -tanto en términos de geometría como de textura- para utilizarla con cualquier propósito que necesite ser estéticamente agradable (se puede echar un vistazo en la incrustación interactiva de Sketchfab a continuación cambiando la navegación de Órbita a Primera Persona con los iconos de la esquina inferior derecha)

Sin embargo, se me ocurren algunos propósitos para los que la aplicación Room Scanner es útil. Por ejemplo, los diseñadores de niveles de juegos pueden usarlo como una referencia dimensionalmente precisa para crear un interior para un videojuego. También es muy útil para tomar mediciones rápidas, porque hacer un escaneo solo lleva un minuto y la app tiene una función de medición incorporada.

Resumiendo la primera parte

Es bueno darse cuenta de que las apps de Occipital Scanner son muestras para demostrar las nuevas características que se anuncian cada pocos meses. Por ejemplo, en marzo de 2015 se introdujo el SDK 0.4, que ofrecía el Nuevo Rastreador del que escribí antes, así como la capacidad de dar salida a mallas con textura UV. Al parecer, las versiones anteriores utilizaban una coloración por vértice que ofrecía la misma información de color de baja calidad que me decepcionó en mi revisión de 3D Systems Sense.

Así que… el sensor de estructura tiene un SDK que permite a los desarrolladores de terceros crear sus propias aplicaciones para todo tipo de fines. Por ejemplo, se puede utilizar para crear experiencias de Realidad Virtual & Realidad Aumentada. Sin embargo, para esta reseña sólo lo estoy utilizando como un escáner 3D basado en el iPad y para ese propósito sólo hay una aplicación de terceros -Seez3D- que utiliza el procesamiento en la nube para obtener escaneos más detallados.