Voir la source de Movie2Gcode

{{Projet
|status=Prototype
|image=Horse.profil.jpg
|name=Movie2Gcode
|description=copier un film avec une imprimante 3D
|license=CC-by-sa-3.0
|contributeurs=Cedric
|ingrédients=PLA
}}


==Résumé==

à l'occasion du travail de la semaine à la fabacademy, je dois concevoir un programme qui interface un ordinateur avec un capteur ou un actionneur.

J'ai choisi de finaliser un projet qui me tiend à coeur : copier un film avec une imprimante 3D

==principe de fonctionnement==

Un film est décomposé en photogrammes qui sont induviduellement :
* vectorisés
* transformé en STL
* compilé en GCode

à la fin les Gcodes sont empilés, de manière à obtenir un objet 3D dont chaque couche est un photogramme du film.

Le résultat est une décomposition spaciale du mouvement.

===problèmes rencontrés===

Le point dur est le passage en 3D.

Il existe dans fabmodules '''gif_stl''' qui transforme un gif en stl exactement sur ces modalités.

Hélas, il produit des trous dans le maillage résultant (j'ai l'impression que ça correspond aux endroits où les couches n'ont pas le même nomre de pixels pleins).

Ce défaut n'est pas trop grave pour un objet relativement petit, mais pour un film contenant plusieurs centaines d'images, cela provoque un travail de postproduction long et compliqué.



J'ai donc envisagé d'utiliser openscad pour transformer les images en STL.

Mon but initial était de réaliser un STL global de tout le film. 

Hélas, openscad utilise beaucoup de ressources, particulièrement pour extruder des dxf. Je n'ai pas réussi à faire un calcul dans des temps raisonnables.


Finalement, je suis arrivé à une solution : openscad réalise un STL par image, puis je calcule le Gcode. à la fin, je compile tous les gcodes pour obtenir un fichier de fabrication complet.

Ce résultat a une caractéristique amusante : je construit un objet 3D sans jamais avoir de maillage global de l'objet, mais j'obtiens quand même un objet réel.


==maquette du programme en bash==

Comme la chaîne de conversion utilise de nombreux programmes, j'ai réalisé un premier programme en bash :

===extraction des images fixes===

avec ffmpeg :

<code lang=bash>fmpeg -i RaceHorseMuybridge.flv images/image-%3d.bmp</code>

le reste des transformations se réalisent en boucle pour chaque image

===boucle de traitement===

<code lang=bash>
function demon(){
    
	echo "traitement de toutes les images image-$1*.bmp";
	for i in image-$1*.bmp; 
		do 
	

        if [ -f ${i} ] 
            then
                	echo "_________________________________________________________${i}";
		potrace  -o ${i%bmp}eps -k 0.6 -t 50 -B-0.25   -e ${i};
		#potrace  -o ${i%bmp}eps -k 0.43  --tight  -M -0.41   -e ${i};
		pstoedit -dt -f dxf:-polyaslines ${i%bmp}eps ${i%bmp}dxf;	
		rm ${i%bmp}eps
		#ecrit le fichier openscad
		echo "intersection(){
translate([-4,0,-5])cube([96,63,10]);scale([15,15,1])linear_extrude(height = 0.15, center = false, convexity = 10)  import (file = \"${i%bmp}dxf\");}translate([-4,0,0])cube(0.05);
translate([91.95,62.95,0])cube([0.05,0.05,0.14]);" > ${i%bmp}scad;
		echo "calcul du ${i%bmp}STL";
		/home/cedric/soft/openscad/openscad -o ../stl/${i%bmp}stl ${i%bmp}scad;
		rm ${i%bmp}scad;
	    rm ${i%bmp}dxf;
		echo "_______________________________________${i%bmp}STL          ok";
            else
                echo ${i} existe -----------------pas;
        fi
	done
	
}</code>

====vectorisation====

Pour définir du plein et du vide à partir d'images en valeurs de lumière, je vectorise les images avec [http://potrace.sourceforge.net/ potrace]


<code lang=bash>potrace  -o ${i%bmp}eps -k 0.6 -t 50 -B-0.25   -e ${i};</code>

openSCAD n'accepte que le format DXF, et potrace en produit, mais une variante non lisible par openSCAD

Je suis donc passé par le format EPS, transformé ensuite en DXF via [http://www.pstoedit.net/ pstoedit]


<code lang=bash>pstoedit -dt -f dxf:-polyaslines ${i%bmp}eps ${i%bmp}dxf;</code>

====création du STL====

pour chaque image, je construit un STL à l'aide d'[http://www.openscad.org/ openscad] :

<code lang=C>intersection(){
  translate([-4,0,-5])cube([96,63,10]);
  scale([15,15,1])
  linear_extrude(height = 0.15, center = false, convexity = 10)
  import (file = "${i%bmp}dxf");
}translate([-4,0,0])cube(0.05);
translate([91.95,62.95,0])
cube([0.05,0.05,0.14]);</code>

le fichier est alors rendu pour produire le STL

<code lang=bash>openscad -o ../stl/${i%bmp}stl ${i%bmp}scad;</code>

===multithread quick and dirty===

Openscad est assez long à calculer les STL (avec le cheval de muybridge, environ 20sec/image), de plus il n'est pas optimisé pour les multicoeurs.

Pour profiter quand même de toutes les capacités des mon ordinateur et réduire le temps de calcul, j'ai réalisé une fonction multitâche , simplement grâce à l'option "&" des commandes consoles.

<code lang=bash>for z in {0..4}
do
echo ${z}1;
   ##lance trois demons sur différentes parties des images
demon ${z}0& 
demon ${z}1& 
demon ${z}2&
demon ${z}3;
echo "premiere fournee finie====================================================="
demon ${z}4 &
demon ${z}5&
demon ${z}6;
echo "seconde fournee finie====================================================="
demon ${z}7 &
demon ${z}8&
demon ${z}9;
echo "troisieme fournee finie====================================================="
done</code>

cette boucle traite jusqu'à 500 images avec un ordinateur 4 coeurs

et permet donc de diviser par 4 le temps de calcul global.


===calcul des Gcodes===

ils sont réalisés avec [http://slic3r.org/ Slic3r]

comme ce dernier est multicoeur, je n'ai pas intégré ce traitement dans la boucle principale

<code lang=bash>for i in image-*.stl; 
	do 
#calcul slicer
slic3r  --load ../config.25.plein.ini -o ../gcodes/${i%stl}gcode ${i}	
	echo ${i};	
	done
python mixGcode.py</code>

La dernière commande (mixGcode.py) appelle un script qui compile tous les Gcodes ensemble, en conservant que l'ente et le pied du premier, en ajoutant un ofset correspondant à l'épaisseur des couches.


les fichiers sont là [[fichier:Movie2gode.draft.zip]]

==Résultat==

J'ai testé le programme avec le cheval de Muybridge.

[[image:Muybridge_race_horse_animated.gif]][[image:Horse.gcode.jpg|300px]][[image:Horse.pers.jpg|300px]]


Le résultat est plutôt probant.

quelques défaut apparaissent :

comme il n'existe pas de STL à l'origine du GCODE, Slic3r ne calcule pas de supports : il faut donc prévoir cela dans les images 

(avec cette vidéo, je l'ai passée dans slomovidéo pour réduire les différences d'images afin qu'elles soient plus proches les unes des autres)

Je vais essayer de réaliser une interface graphique pour rendre la transformation plus généralisable, car pour l'instant, les réglages fins de vectorisation et de mise en page doivent être fais à la main.

==interface graphique==

Je démare donc la programmation de l'interface graphique pour pouvoir :
* choisir les images sources
* régler et ajuster la vectorisation
* définir la taille réelle de l'objet final
* régler les options de remplissage/gcode
* lancer le calcul

J'utilise wxpython comme librairie d'interface

http://wiki.wxpython.org/wxPython%20by%20Example


Finalement, je suis entrain de réécrire tout le programme en python, pour simplifier les futures évolutions du programme.
j'ai bien avancé mais je n'ai pas encore eu le temps de finir l'intégration de toute la chaîne.


[[image:Movie2Gcode.png|800px]]

J'ai cependant appris de nombreuses choses, comme par exemple :
* créer une interface graphique avec wxpython
* appeler des programmes externes et afficher les résultats dans le programme python
* faire du multithread (la boucle de traitement existe mais est pour l'instant vide)


voici le programme dans son état actuel :[[Fichier:Movie2gcode.zip]]

[[Catégorie:FabAcademy]]