Student geodezji, który pomógł stworzyć szachy. Wywiad z Szymonem Zimniakiem

Św. Barbara zamiast hetmana, Stanisław Staszic w roli króla, posągi górników i hutników jako gońce, akademiki jako wieże – to tylko wybrane ceramiczne figury szachowe, które stworzyli studenci z Koła Naukowego Ceramiki Artystycznej AGH. Nim jednak powstały formy gipsowe do odlewów, konieczne było opracowanie modeli 3D wszystkich figur. Przygotował je student kierunku geodezja i kartografia na AGH Szymon Zimniak.

Szymon Zimniak i stworzone przez niego modele figur szachowych

DAMIAN CZEKAJ: Jak to się stało, że student Wydziału Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska AGH zaangażował się w grant, którego celem było stworzenia ceramicznych szachów?

SZYMON ZIMNIAK: W ubiegłym roku na facebookowym fanpage’u Akademii Górniczo-Hutniczej można było zobaczyć mój model posągu św. Barbary znajdującego się na dachu gmachu głównego AGH, który wykonałem w ramach samodoskonalenia. To na podstawie tego wpisu dziewczyny z Koła Naukowego Ceramiki Artystycznej dotarły do mnie i poprosiły o pomoc przy tworzeniu szachów.
Po wstępnych dyskusjach podjęliśmy decyzję o wykonaniu cyfrowych bliźniaków posągów górników i hutników znajdujących się przed budynkiem głównym AGH, dinozaura Dino z Muzeum Geologicznego Wydziału Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska, lokomotywy AGH, popiersia Stanisława Staszica, patrona uczelni, oraz domu studenckiego „Babilon”. Ponadto wykorzystaliśmy wspomniany model posągu św. Barbary.


Proces tworzenia figurek przebiegał następująco: 1) stworzenie modeli 3D, 2) wydruk modeli za pomocą drukarki filamentowej, 3) wykonanie form gipsowych, 4) odlew figurek, suszenie, wypalanie na biskwit, czyli twardy półfabrykat ceramiczny, szkliwienie, malowanie i ponowne wygrzewanie (fot. AGH)

Modele 3D powstały na podstawie zdjęć z drona i naziemnych pozyskanych aparatem. Jaki sprzęt pan wykorzystał?

Ze względu na położenie obiektów w ścisłym centrum Krakowa, w miejscach o dużym natężeniu zarówno ruchu kołowego, jak i pieszego, zdecydowałem się na niewielkiego i lekkiego bezzałogowca DJI Mavic Mini pierwszej generacji. Biorąc pod uwagę, jak szybko rozwijają się technologie dronowe, może on już uchodzić za sprzęt antyczny. Mimo to dalej dzielnie spełnia swoje zadania i uciekam się do niego w sytuacjach, w których staram się jak najmniej przyciągać uwagę postronnych ludzi oraz kiedy jest duże ryzyko uszkodzenia drona.
Jeżeli chodzi o aparat, to od roku używam Sony A7RII z obiektywami 50 mm f1.8 i 28 mm f2.0. Wcześniej pracowałem na starszym Olympusie, ale wraz ze wzrostem świadomości na temat sprzętu fotograficznego i fotogrametrii przesiadłem się na aparat Sony oferujący pełną klatkę oraz 42-megapikselową matrycę. Wysoki poziom odwzorowania detali w takim aparacie znacząco redukuje liczbę zdjęć koniecznych do pozyskania w terenie.
Oba wykorzystane przeze mnie obiektywy są stałoogniskowe, ponieważ zmiana ogniskowej w trakcie wykonywania kolejnych zdjęć mogłaby uniemożliwić wykonanie poprawnych obliczeń w programie fotogrametrycznym w fazie wyrównania. Niektórzy, mimo to, stosują standardowe obiektywy i w trakcie sesji pomiarowych unieruchamiają pierścień zmiany ogniskowej taśmą klejącą. Nie uważam tego jednak za dobre rozwiązanie.


Pozyskiwanie zdjęć z wykorzystaniem drona DJI Mavic Mini

Czyli nie korzystał pan ze sprzętu uczelnianego?

Zdecydowałem się na własny sprzęt oraz oprogramowanie, choć uczelnia dysponuje wszystkim, co potrzebne, by wykonać tego typu zadanie. Chciałem po prostu przyspieszyć pracę, ograniczając formalności. Ponadto przy tak niekonwencjonalnym zastosowaniu sprzętu, wolę działać z własnym dronem i aparatem. Dodam, że na AGH studiuję zaocznie i pracuję już zawodowo.

Jak wyglądała praca w terenie?

Wszystkie zdjęcia udało mi się pozyskać w jeden dzień marca, a będąc bardziej precyzyjnym – podczas czterogodzinnej wizyty w Krakowie. Mając z tyłu głowy świadomość, że finalny produkt będzie stanowił bazę do formy, z której odlewane będą figury, nie musiałem przejmować się kwestią teksturowania modeli, co z kolei dawało mi dużą swobodę w zastosowaniu zarówno drona, jak i aparatu.
Przykładowo, posągi górników ze względów bezpieczeństwa od strony gmachu i drzew fotoskanowałem aparatem, natomiast pozostałą część danych pozyskałem z drona. Podobnie sprawa wyglądała z większością pozostałych obiektów. Gros zdjęć dostarczył dron, a dodatkowe uszczegółowiające model – aparat.
Wyjątek stanowił gmach „Babilonu”. Jest to przede wszystkim akademik, dla wielu studentów chwilowy dom, więc nie chciałem zakłócać nikomu spokoju, latając za oknem. Z pomocą przyszły mi wtedy dane z lotniczego skanowania laserowego dostępne w serwisie Geoportal.gov.pl. Umożliwiły mi one pozyskanie podstawowych wymiarów budynku, a dostępne w sieci zdjęcia oraz Google Street View okazały się wystarczające do wymodelowania wszystkich ścian.


Praca w programie Blender

Ile w sumie zdjęć pan pozyskał?

Strzelam, że było ich około kilkuset na obiekt. Przy tego typu pracach zawsze stosuję zasadę nadliczbowych obserwacji, którą od pierwszych ćwiczeń wpajał nam dr Tadeusz Szczutko. Wolę mieć 100 zdjęć za dużo niż 5 za mało. W przypadku fotografii pozyskiwanych z drona, zwłaszcza w sytuacjach, kiedy latam w pomieszczeniach albo wciskami się między pomnik i ścianę gmachu lub drzewo, 100% swojej uwagi poświęcając położeniu maszyny w przestrzeni, nie zwracam uwagi na to, czy zdjęcie wyszło rozmazane czy też nie. Dlatego dla świętego spokoju robię ich zawsze dużo więcej, niż potrzebuję.

Następnie zabrał się pan za opracowanie danych.

Był to coś, czym na co dzień zajmuję się w pracy zawodowej. Zdjęcia nienadające się do procesu wyrównania – za ciemne, za jasne, rozmyte lub nieostre – zostały odrzucone. Wyrównanie zdjęć, obliczenie gęstej chmury punktów i stworzenie podstawowego modelu wykonałem w programie Agisoft Metashape. To była ta mniej wymagająca część. Nie sztuką jest bowiem zeskanować obiekt i pozwolić aplikacji niemalże automatycznie wygenerować model. Schody zaczynają się, kiedy chcemy zredukować liczbę trójkątów modelu z kilku milionów do kilku tysięcy, nie tracąc przy tym geometrii i szczegółów modelu, lub też kiedy w modelu pojawiają się jakieś niedociągnięcia. Ostatecznego kształtu figurki nabrały w programie Blender – górnicy zostali rozdzieleni na pojedyncze postacie i zyskali podesty, a dziury w Dino, które powstały wskutek niewystarczającej liczby zdjęć, zostały załatane.


Modele figurek hutnika, Dino i świętej Barbary


Trójwymiarowy model domu studenckiego „Babilon”

Długo to panu zajęło?

Z racji tego, że jestem aktywny zawodowo, grant nie stał na pierwszym planie. Wszelkie prace kameralne wykonywałem wieczorami. Mimo to wstępne wersje modeli przedstawiłem dziewczynom z Koła Naukowego Ceramiki Artystycznej już po tygodniu od wizyty w Krakowie. Najwięcej czasu, mimo wszystko, zajął „Babilon”. Popuściłem dość mocno wodze fantazji i końcowy model swoją szczegółowością przebijał zdecydowanie możliwości zarówno drukarki 3D, jak i finalnie ceramicznego odlewu. Wprawne oko na pewno wychwyci nieścisłości modelu z oryginałem, mimo to jestem z niego bardzo zadowolony.

Rozmawiał Damian Czekaj

Modele 3D figurek szachowych wykonane przez Szymona Zimniaka


W ramach projektu powstało również pudełko na szachy, a jednocześnie plansza do gry. Co ciekawe, czarne pola powstały z pojedynczych kwadratów wykonanych z masy zawierającej fusy z kawy (fot. AGH)