Erfolgreich von 2D nach 3D

12. April 2019

von Vanessa Rasemann

Wie der Weg von der konventionellen 2D-Bildproduktion zur Erstellung von 3D-Bildern erfolgreich gelingt, demonstriert die Julius Fröbus GmbH in Köln.

Der RealScan-Aufbau bei Fröbus besteht aus drei Aufnahmeeinheiten, die wiederum aus je zwei Kameras zur Erfassung der Streifenlichtprojektion und einer hochauflösenden EOS 5DS R bestehen. Das Objekt befindet sich auf dem drehbaren Glastisch.

Das traditionsreiche Medientechnik-Unternehmen hat die Bedeutung computergenerierter Bilder für Fotostudios frühzeitig erkannt und das klassische Foto-Know-how konsequent um CGI-Kompetenzen ergänzt. Eine Entscheidung, die sich ausgezahlt hat, denn so konnten renommierte Kunden gewonnen werden. So produziert Fröbus unter anderem für die Audi AG fotorealistische Visualisierungen für Konfiguratoren. Siemens gab bei den Kölner CGI-Experten die 3D-Visualisierung der neuen ICE-Züge der Deutschen Bahn in Auftrag.

Mit der Entscheidung, 3D-Scantechnologien in der Praxis so früh wie möglich zu erproben, verfolgt Fröbus die Innovationsstrategie weiter. Mit Zeiss RealScan hat das Unternehmen seit August 2018 als weltweit erster Mediendienstleister eine neuartige 3D-Scanlösung getestet und die Praxiserfahrungen in die Optimierung des Systems einfließen lassen. Das Besondere an der neuen Lösung: Zeiss RealScan liefert 3D-Bilder in fotorealistischer Qualität und ermöglicht durch seinen hohen Automatisierungsgrad besonders effiziente Workflows.

Die Entwicklung des neuen 3D-Scanners wurde vom Virtual-Media-Bereich des deutschen Hightech-Herstellers in Oberkochen vorangetrieben. Zeiss RealScan verbindet mit der Fotogrammetrie und der Streifenlichtmethode zwei verschiedene Scanverfahren und nutzt die besonderen Vorteile beider Methoden. Das System besteht aus drei Scaneinheiten mit jeweils drei Kameras und einem Streifenlichtprojektor. Der Streifenlichtscan ermöglicht die Rekonstruktion von Oberflächen, die nur wenig Struktur aufweisen. Einfarbige, homogene oder sogar leicht glänzende Oberflächen wie weißes Porzellan lassen sich so mit hoher Genauigkeit erfassen.

Die Farben und Texturen einer Objektoberfläche werden von den Kameras jeweils separat aufgenommen. Der rotierende Glastisch bietet den Vorteil des berührungslosen Scannens. Denn durch die Scheibe lassen sich auch Objekte, die durch Drehen oder Wenden ihre Form verlieren würden, von allen Seiten erfassen – wie beispielsweise Kissen, Schals oder Food-Artikel.

Bei der Drehung des Tisches wird das komplette Objekt in der Regel in acht Schritten erfasst. Bei komplexen Formen kann die Anzahl der Erfassungsschritte auf 24 erhöht werden. Verarbeitet werden Objekte einer Größe von 10 bis 60 cm. Das System lässt sich aber auch umbauen, um Objekte mit bis zu drei Meter Breite zu scannen.

Neben der hohen Abbildungsqualität zeichnet sich die Scanlösung durch einen hohen Grad der Automatisierung des Scanprozesses aus. Aus den vom Scanner generierten Punktwolken berechnet eine Zeiss-Software über einen leistungsfähigen Algorithmus automatisch ein Polygonmodell. Der Scanvorgang verläuft damit unabhängig von der Rekonstruktion der Objektform. Objekte mit ähnlicher Form und Oberflächenbeschaffenheit können daher nach einmaliger Einrichtung des Systems zügig erfasst werden.

Die Ergebnisse des halbautomatischen Scanverfahrens bedürfen in der Regel immer noch etwas Handarbeit in der Nachbearbeitung. So müssen die 3D-Daten häufig noch korrigiert werden, Kanten müssen möglicherweise nachmodelliert und eventuelle Löcher gefüllt werden. Anschließend wird die geometrische Form um sogenannte „Maps“ ergänzt, die Informationen zu Texturen und Farben enthalten.

Im Zeiss Twin Viewer können Anwender das Scanergebnis – den sogenannten „Digital Twin“ – begutachten und verwalten. Die Software ermöglicht außerdem das Hinzufügen von Beleuchtungssituationen. Über den Twin Viewer kann der Digital Twin auch mit Kunden geteilt und mit schriftlichen Anmerkungen versehen werden.

Fotorealistische 3D-Visualisierung eröffnet neue Möglichkeiten

Der mit RealScan erzeugte 3D-Scan – auch „Digital Twin“ genannt – bietet eine Vielzahl von Einsatzmöglichkeiten. Wie in einem virtuellen Fotostudio lässt sich das 3D-Objekt nachträglich beleuchten und als Prop in unterschiedliche Motive einbauen. Lichtsetzung, Perspektive, Blickwinkel und Farbgebung können im Anschluss an den Scanvorgang am Rechner per CGI frei gewählt werden. Gegenüber der konventionellen Fotoproduktion…

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