Разбираемся в LiDAR-сканерах 3DMakerPro

Ещё пару лет назад LiDAR-сканирование пространств было уделом геодезистов с оборудованием за десятки тысяч долларов и архитектурных бюро с отдельным бюджетом на это дело. Сегодня в эту игру все увереннее заходят компании потребительского сегмента - и 3DMakerPro один из самых ярких примеров такого перехода. За последний год бренд успел выпустить сразу три линейки LiDAR-устройств - Eagle, Raven и Hawk - которые закрывают потребности в диапазоне от «попробовать» до «снимать промышленные объекты на выезде». Разбираемся, чем они отличаются и кому что подойдет, опираясь не только на официальные характеристики, но и реальный опыт их использования.

Зачем вообще LiDAR, если есть фотограмметрия

Фотограмметрия - метод построения 3Д-модели по серии обычных фотографий объекта или сцены, снятых с разных ракурсов. Долгое время это был основной доступный способ сканирования объектов и пространств: профессиональные LiDAR-сканеры существовали и раньше, но стоили как автомобиль, поэтому массовый пользователь снимал всё на камеру или дрон и собирал модель в софте вроде Reality Capture или Metashape.

Но у этого метода есть свои минусы. Фотограмметрии нужно хорошее и равномерное освещение - в темноте или при резких перепадах света алгоритм не может точно сопоставить кадры между собой. Однородные и блестящие поверхности вроде голых стен, стекла или воды тоже проблема: без уникальных визуальных деталей программе не за что «зацепиться», и геометрия начинает плыть или разваливаться. Съемка больших пространств требует огромного количества кадров и часов на обработку, а итоговый масштаб и пропорции без дополнительных меток или GPS-привязки остаются не совсем точными.  

Процесс фотограмметрии

LiDAR же не боится плохого освещения, однородных поверхностей и больших расстояний: лазерный дальномер просто отправляет импульс и измеряет время его возврата - и делает это сотни тысяч раз в секунду. Итог - плотное и метрически точное облако точек, которое затем можно раскрасить камерой и превратить хоть в BIM-модель, хоть в Gaussian Splatting сцену (технология создания фотореалистичных 3Д-сцен из облака точек, позволяющая рассматривать пространство с любого ракурса) для VR. Именно поэтому LiDAR постепенно перестаёт быть привилегией профессионалов с большим бюджетом - и на этот сценарий целится вся линейка 3DMakerPro.

Процесс LiDAR-сканирования

Raven и Raven Max - LiDAR, который помещается в рюкзак

Raven - самый доступный релиз бренда за последнее время: попытка взять технологии более профессиональных устройств и упаковать их в более лёгкий и дешёвый формат специально под создателей контента, а не только инженеров. Вес устройства - около 1,1 кг, а стартовая цена на раннем этапе продаж была заметно ниже, чем у Eagle и тем более Hawk.

Особенности

• 12-мегапиксельная RGB-камера (а в Raven Max - сразу две) для цветных облаков точек и 4K-съёмки;

• частота сканирования - около 150 000 точек в секунду, поле обзора 360° × 40°;

• модульная система батарей «Swap & Go» на 12 000 мАч - до двух часов работы на комплект с возможностью мгновенной замены;

• лазер безопасного 905 нм класса 1 - можно использовать в помещениях с людьми;

• дальность сканирования - до 100 метров;

• фирменная Ray Studio с поддержкой Gaussian Splatting и цветных облаков точек.

Для каких целей подойдёт

• Raven создан для тех, кому важны легкость, автономность и работа с трендовыми форматами вроде Gaussian Splatting для VR/AR и игровых движков - контент-мейкеров, небольших студий, архитекторов на старте практики. Это первый по-настоящему доступный автономный LiDAR-сканер такого уровня - не нужен ни ноутбук, ни телефон для съёмки.

Кейс использования

Наглядный пример возможностей Raven в сложных условиях - история использования сканера не в стандартной обстановке вроде офиса или квартиры, а под землей, в туристической шахте.

Здесь всплывает сразу несколько возможных вызовов для сканера: узкие извилистые туннели без GPS-сигнала, повышенная влажность, однотипные повторяющиеся поверхности стен и слабый естественный свет в некоторых местах - то есть ровно те условия, в которых фотограмметрия или обычная камера практически бессильны. LiDAR же не зависит от освещения и продолжает уверенно строить облако точек даже в полной темноте, а отсутствие GPS компенсируется за счёт SLAM-алгоритма, ориентирующегося по самой геометрии пространства.

На выходе получаем точный впечатляющий скан всех извилистых поворотов, ответвлений и выпуклостей шахты, а также подтверждение того, что при весе всего около 1,1 кг руки за долгую съемку под землей не устают - устройство можно нести часами, не переключаясь на штатив или дополнительные крепления.

Скользкие моменты

• Главная тема обсуждений в комьюнити - сам LiDAR-модуль: по отзывам он более простой, чем у Eagle и тем более Hawk, из-за чего плотность облака точек ниже (150 000 против 200 000 точек в секунду), а вертикальный угол обзора уже - 40° против 59° (у Eagle). На практике это означает больше проходов при съёмке высоких помещений, потолков или тесных пространств.
• Не совсем удобный софт: Ray Studio ещё не назовёшь отполированным продуктом, а поддержки macOS у него по-прежнему нет.
• Полноценная обработка Gaussian Splatting также требует достаточно мощного ПК - рекомендуется как минимум видеокарта уровня RTX 4060.

Eagle - первый шаг компании в пространственный LiDAR

Eagle стал точкой входа бренда в сегмент пространственного сканирования и до сих пор остаётся крепким середняком линейки. Устройство сочетает SLAM-навигацию и LiDAR-модуль, весит около 1,5 кг и ориентировано на дизайн, картографирование и смежные задачи.

Особенности

• дальность сканирования - до 140 метров, точность около 2 см на 10 метрах и до 5 см на 50 метрах;

• частота облака точек - порядка 200 000 точек в секунду;

• поле обзора - 360° по горизонтали и 59° по вертикали;

• обработка данных - фирменная Ray Studio с AI-шумоподавлением, SLAM-коррекцией и экспортом в PLY, OBJ и Gaussian Splatting.

Для каких целей подойдёт

• Хороший вариант для тех, кто снимает интерьеры, фасады, локации для контента или небольшие участки местности и хочет получить результат точнее, чем со смартфона с LiDAR, но пока не готов переплачивать за промышленный функционал. 

Скользкие моменты

Обозреватели сходятся в паре повторяющихся претензий:

• вентилятор охлаждения довольно шумный и заметен в тихом помещении

• место под карту microSD расположено неудобно

• у корпуса нет защиты от воды и пыли, поэтому дождь и сильную влажность лучше исключить

• для тонких работ, требующих инженерной точности - регуляторных отчётов или BIM-конвертации - заявленных 2 см уже может не хватать, к тому же при съёмке протяжённых сцен возможен небольшой дрейф SLAM, требующий совмещения нескольких сканов вручную

• передача данных по Wi-Fi у части пользователей работает нестабильно, надёжнее пока экспорт через USB или SD-карту.

Hawk - флагман для тех, кому нужна промышленная точность

Если Eagle и Raven - про доступность, то Hawk - заявка на профессиональный сегмент всерьёз. В основе - гибридный твердотельный LiDAR-модуль с мультиэхо-технологией, что заметно повышает надёжность съёмки на сложных и неровных поверхностях.

Особенности

• точность около 1,5 см на 10 метрах, 3 см на 20 метрах и 5 см на 40 метрах;

• скорость сбора данных - почти 480 000 точек в секунду, примерно вдвое быстрее Eagle;

• поле обзора - 360° по горизонтали и расширенные 63,5° по вертикали;

• корпус с защитой IP65 - устойчив к воде, пыли и ударам, вес около 900 г;

• две 13-мегапиксельные камеры с дюймовым сенсором и NIR-модуль для трекинга в сложном освещении;

• сменный аккумулятор на 12 000 мАч с быстрой зарядкой 65 Вт (около часа работы на одной батарее);

Для каких целей подойдёт

• Hawk целится в задачи, где ошибка в пару сантиметров действительно имеет значение: инженерные изыскания, строительный контроль, промышленные объекты, дорожное картографирование, создание цифровых двойников. Это уже рабочий инструмент, который берут с собой на объект каждый день - отсюда и защищённый металлический корпус, и запас автономности с быстрой заменой батарей.

Скользкие моменты

• Главный барьер - его цена, которая выводит его из категории «попробовать» в категорию «осознанная инвестиция под конкретные задачи».

• Час автономной работы на одной батарее - не рекордный показатель, и без запасных аккумуляторов на полный день съемки рассчитывать не стоит.

• Софт остаётся общим для всей линейки, поэтому те же вопросы к зрелости Ray Studio актуальны и здесь.

Сравнение линейки одним взглядом

Так какой сканер выбрать?

• Eagle - если хотите универсальный инструмент для интерьеров, дизайна и небольших территорий и делаете первые шаги в пространственном сканировании, не переплачивая за промышленный функционал.

• Hawk - если сканирование - часть вашей профессиональной работы и точность в сантиметрах решает, стоит ли доверять модели: инженерные изыскания, стройконтроль, промышленные объекты. Сразу закладывайте в бюджет запасные батареи и время на тестирование RTK-модуля под свои задачи.

В любом случае интересно наблюдать, как компания, начинавшая с настольных сканеров объектов, всего за пару лет выстроила целую экосистему LiDAR-устройств - от легких и доступных до по-настоящему промышленных. Перед покупкой также стоит закладывать время на привыкание к софту, независимо от выбранной модели.