Structure from Motion VS Gaussian Splatting: tecniche a confronto o strategie complementari?

Nel campo della fotogrammetria e della grafica 3D, sicuramente la ricostruzione di oggetti e interi ambienti tridimensionali a partire da immagini è una delle sfide più affascinanti.

Nel corso degli ultimi anni, sono state implementate diverse tecniche, che hanno rivoluzionato questo processo, portando a una qualità e a una velocità di elaborazione inimmaginabili fino a poco tempo fa.

In questo articolo esploreremo due approcci innovativi che possono essere utilizzati: Structure from Motion (SfM) e Gaussian Splatting.

Structure From Motion (SfM)

Questa è la tecnica utilizzata dai principali software di fotogrammetria come Agisoft Metashape e Reality Scan. Permette di ricostruire la geometria tridimensionale di una scena a partire da una serie di immagini 2D scattate da diverse angolazioni. Il processo inizia con il rilevamento dei punti chiave nelle immagini, seguiti poi dal calcolo delle pose della fotocamera e dalla generazione di una nuvola di punti 3D.

✅ Pro: è relativamente veloce e non richiede di avere un hardware avanzato. È molto utile per ottenere una ricostruzione geometrica dettagliata e può essere applicata anche a scenari poco strutturati.
❌ Contro: la qualità della ricostruzione dipende molto dalla qualità delle immagini e dalla presenza di texture nella scena. Soffre particolarmente l’elaborazione di soggetti complicati come vegetazione o superfici trasparenti o speculari.

Gaussian Splatting

Questa è una tecnica abbastanza recente che rappresenta una scena 3D attraverso l’utilizzo di Gaussiani volumetrici sparsi nello spazio e non usando i classici triangoli o mesh. Ogni Gaussiano ha un insieme di proprietà, come ad esempio colore, posizione, opacità, e durante il rendering questi punti vengono “sparati” sullo schermo, proiettandosi in modo sfocato per generare immagini 3D fotorealistiche.

✅ Pro: è davvero molto veloce da elaborare e consente rendering in tempo reale. Bisogna poi considerare che è anche capace di produrre immagini di altissima qualità ma con una gestione ottimizzata della memoria.
❌ Contro: il processo può diventare complesso quando si tratta di scene di grandi dimensioni.

È evidente come ognuna di queste tecniche sia decisamente innovativa e abbia i propri punti di forza e di debolezza.

Quando allora utilizzare l’una o l’altra?

SfM è ideale quando necessitiamo di una ricostruzione geometrica precisa e non necessariamente fotorealistica. È molto utile quando abbiamo a disposizione molte immagini 2D e quando sono fondamentali la geometria della scena e l’accuratezza delle posizioni delle fotografie. Inoltre, questa tecnica è eccellente per realizzare mappature di ambienti, in modo da avere una struttura solida da usare come base per altre applicazioni ed elaborazioni.

Gaussian Splatting è ideale quando abbiamo bisogno di un rendering in tempo reale con qualità fotorealistica. Questa tecnica è perfetta per applicazioni interattive, come videogiochi o realtà aumentata, in cui la velocità di rendering è cruciale ma non si vuole compromettere la qualità visiva.

Man mano che queste tecniche si integreranno nei flussi di lavoro di artisti, ricercatori e sviluppatori, il confine tra realtà e rappresentazione digitale si farà sempre più sottile. Il futuro della modellazione 3D non è solo più realistico, ma anche più accessibile, più dinamico e più intelligente.

Che tu sia un appassionato, un professionista o semplicemente curioso, questo è il momento ideale per esplorare, sperimentare e lasciarsi ispirare da ciò che la nuova generazione di tecnologie 3D ha da offrire.