Preservación de documentación 3D en patrimonio.

Si ya hemos superado el proceso de modelar nuestros objetos o escenarios por técnicas de SfM o fotogrametría, quizás nos veamos en la dificultad de elegir el formato de exportación más adecuado para la distribución y archivo de nuestros modelos o documentos 3D.

La gran variedad de formatos y opciones que nos ofrecen las herramientas de modelado 3D o fotogrametría en general aplicadas a la digitalización o documentación 3D de patrimonio nos sumergen en diversos paradigmas relativos no sólo a la distribución y publicación de nuestros modelos 3D sino que también entorno a la preservación de dichos documentos en un tiempo futuro.

Tanto si trabajamos por técnicas de fotogrametría, SfM o escáneres laser nuestro formato de partida serán las nubes de puntos, con o sin información colorimétrica. En el caso de la fotogrametría también dispondremos de información sobre la posición de las cámaras y por supuesto las propias fotografías de esas cámaras. A partir de las nubes de puntos podemos desarrollar modelos basados en mayas a los que podemos aplicar texturas por diversos métodos. A nivel de documentación 3D y preservación de cierta información que describa aspectos relevantes de nuestras escenas u objetos a modelar las nubes de puntos, aunque no tan legibles o vistosas como las mayas con texturas fotorealísticas, constituyen lo que podríamos denominar la información RAW de nuestros modelos, ya que las mayas son deducidas por diversos algoritmos a partir de los puntos y no siempre tienen porque ajustarse fielmente a la realidad, ya que depende en cierta manera de la topología de las nubes y los algoritmos. El modelado de mayas con sus correspondientes texturas realísticas es el terreno de la virtualización de patrimonio, proyectos que no siempre buscan la fidelidad, por lo que debemos ser cautos con el umbral entre documentar en 3D y virtualizar en 3D.

Todos los productos que participan en el proceso de la documentación 3D del patrimonio, constituyen lo que se denominan assets (activos) o conjuntos de documentos íntimamente relacionados de forma que constituyen una única entidad, por lo que deben ser gestionados con especial cuidado con el fin de no romper las relaciones entre ellos.

A lo largo de este artículo se realizan algunas revisiones de los formatos de intercambio de información 3D más comunes y accesibles para la publicación y archivo de modelos 3D.

Formatos de archivo

Más allá de los formatos propietarios de algunas herramientas comerciales, existen algunos formatos, que podemos definir como estándares abiertos, ya que su formato se encuentra correctamente documentado por los organismos que los han propuesto. El trabajo con estándares abiertos, nos asegura en cierta forma la legibilidad de dichos documentos en un tiempo futuro, ya que la estructuración de los datos que estos contienen se suele encontrar correctamente documentada de forma pública.

Stanford Triangle Format

Quizás uno de los formatos más extendidos para el intercambio de datos de modelos 3D sea el conocido como Polygon File Format o .ply, también conocido como el Stanford Triangle Format, que como su nombre indica fue propuesto por la Universidad de Stanford, a mediados de la década de los 90. Inicialmente fue propuesto para el almacenamiento de datos de escáneres 3D, en forma de nubes de puntos, pero que también puede ser usado para describir superficies formadas por polígonos. Uno de los aspectos relevante de este formato, es la posibilidad de ser codificado en forma binaria o en ASCII, o simple texto plano, por lo que el acceso a sus datos es muy rápido.

En un archivo PLY codificado en ASCII donde se describe una nube de puntos, el modelo de datos es muy simple ya que organiza en filas con el formato de columnas: X Y Z R G B

De forma que cada línea describe un punto o vértice de nuestra nube de forma que además de conocer su posición en el espacio podemos saber su información colorimétrica en el modelo RGB, por lo que dicho formato es uno de los más usados para intercambio general de información 3D entre escáneres, herramientas de fotogrametría y editores 3D o herramientas topográficas o GIS.

Wavefront file

Otro formato de archivo que debemos tener bastante presente es el conocido como Wavefront file o .obj, el cual esta codificado en texto plano y de forma similar al PLY pero mucho más completo en descripciones contiene la información de coordenadas de vértices, valores colorimétricos de texturas, normales, etc... El formato OBJ fue desarrollado por la empresa Wavefront Technologies,  la cual se constituyo como una pieza decisiva en la evolución de los efectos visuales 3D en el cine a principios de los años 90, Wavefront Technologies después de los habituales vaivenes del mercado, pasó a manos de Autodesk. Dicho formato quizás junto con PLY es el más habitual para el intercambio de datos entre herramientas de modelado y edición 3D, siendo por ejemplo uno de los pocos formatos soportados por Adobe Photoshop para el trabajo con modelos 3D. Al formato .obj suele acompañarlo de forma intrínseca un archivo .mtl descrito por el parámetro mtllib de las cabeceras del archivo .obj, los cuales contienen información relativa a los materiales de nuestros modelos, incluida la ruta al archivo de textura.

Universal 3D File

Una de las apuestas más recientes y fuertes en el ámbito de la estandarización para el intercambio de información 3D es la que surge entorno a 2003 con el apoyo de las principales empresas e industrias del mercado como nVidia, ATI, Adobe, Boeing, Cinema 4D, Intel y Microsoft entre otros muchos. El formato U3D se trata de un modelo binario que se encuentra regulado por la norma TC43 del ECMA. Uno de los aspectos por los que más se ha dado a conocer dicho formato, es por ser el único aceptado por Adobe para poder incrustar objetos 3D en la herramienta Acrobat, quizás una de los pocos medios disponibles actualmente para distribuir y publicar modelos 3D en formato de documento de cierta accesibilidad, igualmente es uno de los pocos formatos soportados por Photoshop para importación-exportación y edición de modelos 3D.

Las últimas versiones de MeshLab permiten la exportación a U3D, sin embargo sólo podemos usar texturas que vayan proyectadas sobre las caras, no siendo posible usar texturas en archivos de imagen externos.

Existen algunos visores gratuitos como el Instant Player de la empresa InstantReality http://www.instantreality.org que permiten la visualización de este tipo de modelos.

X3D

X3D se trata del formato sucesor del conocido VRML (Virtual Reality Modeling Language) lanzado a mediados de la década de los 90. X3D se trata de un formato interesante por que se sustenta sobre el estándar XML, por lo cual lo hace de muy fácil acceso. Se trata de un estándar sustentado por el Web3D Consortium que cómo su nombre indica trabajan en la línea de los gráficos 3d aplicados a la web. Desafortunadamente en la actualidad es necesario de diversos plugins o exploradores específicos para poder visualizar dichos modelos  vía web. Por ejemplo, el visualizador Instant Player, permite acceder vía URL a modelos X3D.

COLLADA

Quizás la propuesta más reciente en el ámbito del intercambio de información 3D fue la liberación en 2011 del formato COLLAborative Design Activity, conocido por COLLADA o la extensión .dae (Digital Asset Exchange), por parte del consorcio Khronos Group dedicado al desarrollo y promoción de estándares abiertos como el popular OpenGL. Una de las excelencias de dicho formato, es que al igual que X3D esta basando en el estándar XML, lo cual lo convierte en un formato fácilmente accesible.

Collada ha sido adoptado por numerosas herramientas tales cómo Adobe Photoshop, Cinema4D, Maya, etc... pero sin embargo la mayor característica en cuanto a la integración de  este formato, ha sido el soporte nativo de este modelo de datos por parte de la herramienta Vista Previa a partir de la versión Snow Leopard de Mac OsX.