1. Принципы работы

1.1 Существенные черты

В настоящее время существует целый ряд технологий, позволяющих создавать трехмерные образы аппаратными методами, то есть без привычного 3D-моделирования в специализированных программных пакетах. Условно разделим технологии трехмерного сканирования на два типа: контактные и бесконтактные.

Первые подразумевают наличие механического устройства - "щупа", при помощи которого в компьютер передаются координаты выбранных оператором точек. Система позиционирования и координатоисчисления таких приборов построена на основе работы механических датчиков, аналогичных тем, что используются в оптико-механических манипуляторах "мышь". Последние закреплены в каждом шарнире крепления "щупа", и именно от точности этих датчиков и зависит точность работы прибора пространственного сканирования в целом. Сегодня такие системы встречаются все реже, и, по мнению специалистов, их удел в будущем - сканирование сравнительно простых некрупных объектов.

Бесконтактные 3D-сканеры являются значительно более сложными приборами, в которых заложены весьма изощренные алгоритмы создания пространственных каркасов. Так, во многих из них используется двойная (дополняющая основную) система ввода координат тела. Многие устройства совмещают лазерные датчики (заменяющие механический "щуп" контактных 3D-сканеров) и цифровой фотоаппарат, который используют для большей точности сканирования, что позволяет получить модели объектов с наложенными текстурами.

Однако вместо лазерных датчиков пространства могут применяться и более сложные системы. Например, в последнее время начали появляться системы 3D-сканирования на базе ультразвуковых установок, преимуществом которых перед конкурентами является режим сканирования тел с внутренней структурой или тел, погруженных в однородную среду.

Активно ведутся разработки магнитных сканеров, использующих для определения пространственных координат объекта изменение его пространственного магнитного поля. Следует отметить, что ультразвуковые и магнитные сканеры крайне чувствительны к различного рода шумам. Так, первые могут реагировать на погодные явления, звуковые волны, создаваемые другим оборудованием, кондиционерами или даже флюоресцентными лампами, а источником помех для вторых могут быть металлические объекты в помещении, не говоря об электропроводке. Многообразие столь сложных устройств говорит нам об одном - без хорошего программного обеспечения и вмешательства человека данные, получаемые 3D-сканерами, все равно остаются малопригодным набором цифр.

1.2 3D-СКАНЕРЫ НА РЫНКЕ ВЫСОКОТЕХНОЛОГИЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Несмотря на довольно долгий срок существования 3D-сканеров, ситуация с ценами на оборудование данного типа почти не изменилась, т. к. они так и остались сложными оптико-механическими устройствами, требующими высокой точности исполнения, а также сопутствующего программного обеспечения, выполняющего специализированные математические расчеты во время работы сканера. Удешевить такие устройства без значительной потери качества сканирования практически невозможно еще и по причине сравнительно низкого спроса на них.

3D-сканеры в основном используют организации, обладающие достаточными финансовыми средствами: группы промышленного дизайна крупных компаний, подразделения машиностроительных компаний, кинематографические и анимационные студии, а также крупные фирмы-разработчики игр. Расширить рынок таких устройств можно только за счет более мелких фирм, а также энтузиастов трехмерной графики, число которых пока сравнительно невелико. Поэтому на сайтах производителей трехмерных сканеров цены установлены только на самые простые модели, и находятся они в интервале от полутора до трех тысяч долларов. Что касается более совершенных устройств, то их цены определяются с учетом того, что предлагаемое решение носит эксклюзивный характер. Поэтому стоимость современных полнофункциональных 3D-сканеров может достигать нескольких десятков тысяч долларов. Следовательно, рядовому пользователю подобное устройство "не по карману".