סריקה של ההשפעה הבונה של LiDAR

ישנה אמונה שטכנולוגיה לא הופכת לנחלת הכלל עד שהיא נמצאת בסמארטפון. טכנולוגיית LiDAR הגיעה לנקודה זו כאשר אפל הציגה את iPhone 12 Pro ו־iPhone 12 Pro Max. ההצגה של טכנולוגיית זיהוי והערכת מרחק באמצעות אור (Light Detection and Ranging) אינה מפתיעה בהתחשב בכך שהמצלמה היא התכונה המרכזית שמניעה את העניין הצרכני במכשיר נייד.

ל־LiDAR הייתה השפעה מהפכנית על תעשיות רבות, כולל אפקטים חזותיים. חברות כמו Direct Dimensions מספקות סריקות תלת־ממד מתקדמות והופכות נתוני ענן נקודות גולמיים למודלים מדויקים ברזולוציה גבוהה בתבנית CAD עבור רכבים צבאיים ומסחריים. במקביל, חברות כמו Virtual Production Partners ו־Clear Angle Studios פיתחו מוניטין בסריקת סטים, לוקיישנים ואביזרים עבור קולנוע וטלוויזיה כדי לסייע בתהליך הפוסט־פרודקשן. חברת The Third Floor שדרגה את תהליך הוויזואליזציה באמצעות LiDAR כדי להבטיח שמנעו טעויות יצירתיות וטכניות יקרות.

חברת Leica Geosystems, שמייצרת סורקי LiDAR, מציעה קווי מוצרים המשקפים את היישומים המגוונים של הטכנולוגיה. לבסוף, לקוחות כמו מפקחי אפקטים חזותיים רואים ב־LiDAR חלק בלתי נפרד מארגז הכלים שלהם, כדי להבטיח שאפקטים דיגיטליים ישתלבו בצורה חלקה עם אלמנטים פיזיים ליצירת תמונה משכנעת.

לפני כ־25 שנה, פותחה טכנולוגיית LiDAR לצרכים תעשייתיים. "מתקני גז ונפט, כמו אסדות נפט ימיות, הם מקומות מורכבים, ענקיים ומרשימים, והם כל הזמן מבצעים שיפוצים ושדרוגים," אומר מייקל רפאל, מייסד ומנכ"ל Direct Dimensions. "הרעיון של להחזיק נתוני תלת־ממד הוא בעל ערך רב עבורם. כאשר חברות גז ונפט נחשפו לראשונה ל־LiDAR, הן מימנו חברות מחקר ופיתוח כדי להפוך את הטכנולוגיה לקטנה יותר, קלה יותר ומהירה יותר, וזה דחף את הפיתוח שלה. בסופו של דבר, טכנולוגיית LiDAR אומצה על ידי מודדים האחראים למדידת שטח ומבנים לצורכי בנייה. כנראה שלפני שמונה עד עשר שנים, היא אומצה גם בעולם הרכב האוטונומי ובאוטומציה בכלל. כיום, היא משולבת בכל מיני תחומים כולל הפקת סרטים. כ־80% מהשוק הוא בתחום האדריכלות, ההנדסה והבנייה (AEC). הרעיון של סריקת 'העולם כפי שנבנה' הוא עצום. אם אתה אדריכל ששכרו אותך לשפץ בניין, תבצע סריקת LiDAR כדי ליצור מודל 'as-built' כך שתוכל לתכנן את השיפוץ במחשב. הרעיון של סריקת בנייה אפילו גדול יותר. חברות בנייה סורקות כל כמה ימים או שבועות במהלך הבנייה, כדי לתעד איפה כל דבר נמצא בתוך הקירות ובתוך המבנה. אם אתה סורק את הבניין בזמן שהוא נבנה ומאגד את כל הנתונים בסוף התהליך, אז כשהבניין הושלם – זה כמו שיהיה לך סריקת CT של גוף האדם."

מגוון, ולא התמחות, שולט בחברת Direct Dimensions. "אנחנו עושים הרבה דברים שונים, אבל ביסודו של דבר – אנחנו סורקים הכל. כל יום, אנחנו הולכים בשישה כיוונים שונים, וזה קשה, אבל זה מה ששמר על הגמישות שלנו כששוק העבודה משתנה בכיוונים שונים."

סורקי LiDAR נכנסו לעולם הניידות. "הסורק המקורי היה קופסה ענקית שהייתה מונחת על חצובה גדולה, היה צריך לחבר אותה למחשב וליחידת עיבוד עם כבלים שהיו צריכים להיות מסודרים במעגל גדול," אומר אנדי פונטנה, שיווק מוצר ב־Leica Geosystems. "זה היה בתחילת שנות ה־2000. היום יש לנו סורק LiDAR שיכול לבצע הרבה יותר, והוא בגודל של פחית קולה. כמות אדירה של חדשנות וטכנולוגיה נדחסה לתוך חבילה קטנה יותר. בנוסף, המחיר והנגישות לטכנולוגיה ירדו, כך שהשוק נפתח ללקוחות שבעבר לא יכלו להרשות לעצמם את זה – וכיום גם משתמשים מתקדמים עצמאיים (prosumer) יכולים להשתמש בזה בעבודתם."

ישנם רמות שונות של סורקי LiDAR. "בייצור, רמת הדיוק מגיעה עד למיקרונים – רמת דיוק שאינה נחוצה כלל לרוב התעשיות בעולם. יש אנשים שסורקים גשרים או פרויקטי תשתית ענקיים וזקוקים לסורק LiDAR עם טווח של חצי מייל ודיוק של פחות ממילימטר. סורקים כאלה עולים בין 150 ל־200 אלף דולר, הם גדולים, כבדים ומיועדים לאתרי בנייה. בצד השני, יש לך משהו כמו הסורק BLK שלנו, שבו תשתמש לתצפית מוקדמת (scouting), והוא עולה בערך 20 אלף דולר. הטווח שלו הוא כ־30 עד 50 רגל. אתה סורק חלל פנימי או אזור חיצוני קטן ועדיין מקבל תמונה נהדרת של הסביבה. אתה לא צריך סורק עוצמתי, מה שמוזיל את העלות, מצמצם את כל הרכיבים והופך אותו למשהו שאתה יכול לשים בתרמיל."

המבנה של המכשיר השתנה. פונטנה מציין, "באופן מסורתי, ל־LiDAR היו הרבה חלקים נעים, שרגישים לנזק. מה שאנחנו עושים עם הסורקים החדשים שלנו הוא להפוך את ה־LiDAR למוצק (solid state), כך שאין חלקים נעים. הוא הרבה יותר עמיד ויחזיק מעמד הרבה יותר זמן."

הפקה וירטואלית הפכה את סריקות LiDAR לכלי חיוני ביצירת גרסאות וירטואליות של לוקיישנים אמיתיים. "הפקות יכולות כעת ללכוד נתוני LiDAR וצילומים מפורטים כדי לייצר סביבות דיגיטליות פוטוריאליסטיות," אומר דומיניק רידלי, במאי ומייסד שותף של Clear Angle Studios. "זה מאפשר לבמאים ולצוותים לחקור לוקיישנים וירטואליים ב־VR לפני שהצילומים בפועל מתבצעים – מציע רמת גמישות ותכנון חדשה. זה שימושי במיוחד עבור סרטים שזקוקים להרחבות סט מורכבות או סביבות בקנה מידה גדול, כאשר בניית הכל פיזית תהיה לא מעשית או בלתי אפשרית. באמצעות סיור וירטואלי ב־LiDAR, יוצרים יכולים לקבל החלטות טובות יותר בנוגע למיקום מצלמה, תאורה ועיצוב הסצנה – מה שחוסך זמן ומשאבים בהפקה. היכולת לנווט בסביבות אלה גם מסייעת לדמיין ולכוונן סצנות הרבה לפני שמגיעים לסט."

עם זאת, קיימות מגבלות בכל הקשור לרזולוציית צבע וטקסטורה. רידלי מציין, "זה יכול להגביל את השימוש בטכנולוגיה ביישומים שבהם פרטים חזותיים חשובים, כמו הדמיות אדריכליות מפורטות או בהפקות קולנוע. בהתאם לציוד, הרזולוציה וצפיפות הנקודות עלולות להיות בעיה – במיוחד עם מערכות LiDAR ניידות, שבהן לעיתים מוותרים על רמת פירוט כדי להשיג ניידות. אתגר נוסף הוא שדרישות לסריקה ברזולוציה גבוהה יכולות להאט את תהליך האיסוף או לדרוש ציוד מתקדם ויקר יותר. מכיוון ש־LiDAR מייצרת כמות אדירה של נתונים, ניהול ועיבוד שלהם עשוי להיות אינטנסיבי מבחינת משאבי מחשוב. בתעשיות כמו אפקטים חזותיים או רכבים אוטונומיים, זה יכול להאט עיבוד בזמן אמת, וקבצים גדולים יוצרים אתגרי אחסון וניהול מידע."

סמארטפונים עם LiDAR שימושיים מאוד. "אם אנחנו פתאום בבעיה, וזו סצנה שלא ציפיתי שנצטרך בה משהו, ופתאום צריך להוסיף X, Y ו־Z – במקום להזמין צוות LiDAR, אני מבצע סריקה מהירה בטלפון שלי," אומר מארק ראסל, במאי ומפקח אפקטים חזותיים. "לפחות זה מספק את הגיאומטריה הבסיסית של הסצנה – וזה עוזר מאוד ביצירה מחודשת של דברים. יש אפליקציה בשם Polycam שהיא מדהימה לזה."

שירותי ענן מסייעים בעיבוד, שיתוף וניידות. "בהפקה האחרונה שעשיתי, אחסנו הכל בענן, והשתמשנו בזה כדי להפיץ את החומר ולעבד מחדש חלק מענני הנקודות. אבל הכל יכול להתבצע גם על מחשב מקומי. פשוט קל יותר בענן – לא צריך לשאת איתך את הכל. מחשוב ענן משנה את התחום על ידי שימוש בפוטוגרמטריה כדי להשלים או אולי להחליף את LiDAR. אתה מפעיל אלגוריתמים כבדים שמסיקים את הגיאומטריה של סצנה מ־50 תמונות. LiDAR עדיין אמין, מהיר ומדויק יותר – אבל כשצריך אלתור, הפתרונות האחרים מנצלים יותר את מחשוב הענן."

הרצון תמיד הוא לתמונה באיכות הגבוהה ביותר. "המטרה היא תמיד לאסוף כמה שיותר נתונים, ואז להבין מה באמת צריך. היום אתה יכול להשתמש בסריקות LiDAR ולהכניס את ענן הנקודות לתוכנת מעקב מצלמה – וזה עוזר לתנועה המדויקת של המצלמה במחשב. ככל שהנתונים טובים יותר – כך התוצאה הסופית טובה יותר."

לידאר LiDAR הופך לטכנולוגיה נפוצה יותר בתהליך ההפקה הקולנועית. "בהתחלה רק קומץ חברות ידעו מה לעשות עם הנתונים מסריקת LiDAR מתקדמת. היום – כולם יודעים. מחלקות הארט משתמשות ב־LiDAR לבניית סטים או לתכנון לוקיישנים. אם אני יודע שנצלם במקום מסוים, אני תמיד מנסה להגיע לשם מוקדם – כי כולם לאורך הדרך יכולים להשתמש בנתונים, וזה מעולה."

חלק מהשימושים של LiDAR הפתיעו אפילו את המומחים. "אחת התגליות המהפכניות עבורי הייתה האפשרות לחלץ נקודות בודדות מתוך Leica Cyclone Register 360 Plus," מספר קייסי שאץ, ראש תחום הפקה וירטואלית ב־The Third Floor. "LiDAR לא מזהה סימוני טוש או סרטי סימון על הקרקע. ועדיין, אלו הסימונים שבעזרתם אנחנו מסמנים מיקומים קריטיים. חשבתי שאני חייב להניח אובייקט פיזי כלשהו כדי שיזוהה, אבל ב־Register 360 אפשר להיכנס לספירה הפנורמית, לבחור את הנקודה – ולקבל קואורדינטה מדויקת ברמת מילימטר. זה יוצא כקובץ טקסט, שאפשר לייבא לתוך תוכנות תלת־ממד."

"שימוש מעניין נוסף הוא מחלקות התאורה והבמה – שיכולות לבדוק את הסט ממקומות גבוהים, בלי צורך במנוף. בסריקות 360 אתה מקבל הכל – כולל מסילות, שרשראות, מלגזות וכל מה שצריך כדי להפעיל סט קולנועי."

בזמן צילומי סרטי ההמשך ל־Avatar, LiDAR היה קריטי. "מערכת ה־eyeline הייתה מסך קטן ורמקול שנעו מעל הסט בעזרת כבלים – כמו מצלמת־כבל במשחקי ספורט. זו הייתה דרך יצירתית להציג את הדמות הדיגיטלית לשחקנים בזמן אמת. הייתי סורק את הסט כמעט כל שעה ומריץ סימולציות כדי לוודא שהכבלים לא מתנגשים – זה איפשר לזהות בעיות מראש ולבצע התאמות."

העתקים דיגיטליים של אתרים מרוחקים נוצרו עבור הפקות – כך שהצוותים יכלו לגשת אליהם מרחוק. "יצרנו העתקים גם עבור אמנים וגורמים נוספים – זה הפך לדבר מקובל בתעשיית האפקטים, ועכשיו תעשיות נוספות מבינות את הערך," מציין קונרד קרטיס, מייסד שותף של Virtual Production Partners ועוזר במאי שני. "אחד הציטוטים האהובים עליי הוא של ג'נסן הואנג, מנכ"ל ומייסד שותף של Nvidia: ‘תאומים דיגיטליים עוזרים לחברות לבנות דברים מורכבים בצורה מושלמת כבר מהפעם הראשונה.’ הוא מתכוון לתעשייה הכבדה – לא לבידור. אבל זה בדיוק הכוח של זה."