Wie der 3D-Druck vor einigen Jahren ist inzwischen auch 3D-Scanning für Privatnutzer und kleine Unternehmen erschwinglich geworden. Wer in die dreidimensionale Erfassung einsteigen möchte, kann heute mit kostenlosen Photogrammetrie-Apps oder günstigen 3D-Scannern für Smartphones und Tablets experimentieren.
Hier sind sechs Anschaffungen, mit denen Sie die Ergebnisse Ihrer 3D-Scans deutlich verbessern können:
1. Licht, Licht und noch mehr Licht
Während industrielle 3D-Scanner meist eine eingebaute LED-Lichtquelle besitzen, fehlt diese bei preiswerten Infrarot-Tiefensensoren wie dem Structure Sensor oder Sense 2. Die Scanqualität hängt deshalb stark von der Beleuchtung ab. Bei Photogrammetrie ist die Lösung einfach: Nehmen Sie das Objekt im Freien auf, am besten an einem bewölkten Tag mit schönem diffusem Licht. Auch ein 3D-Scanner, der eine sichtbare Laserlinie projiziert, kann draußen funktionieren. Arbeitet Ihr Scanner dagegen mit unsichtbarem Infrarotlicht, müssen Sie in Innenräumen scannen.
Oft möchte man ohnehin drinnen arbeiten, um die Beleuchtung kontrollieren zu können. Dann lohnt sich eine Studiolicht-Ausrüstung. Gemeint sind keine Fotoblitze, sondern Dauerleuchten, wie sie bei Videoproduktionen eingesetzt werden. Solche Sets enthalten meist 3 Leuchten mit Softboxen und Stativen. Je nach Budget können Sie LED-Leuchten oder eine günstigere Variante mit Leuchtstofflampen wählen. Wie viel Licht nötig ist, hängt vom Motiv ab. Achten Sie auf eine Farbtemperatur von 5500 Kelvin, also Tageslicht.
Ich beleuchte meine 3D-Scan-Motive auf drei verschiedene Arten:
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Kleines Beleuchtungsset
Dieses gut transportierbare Set besteht aus zwei oder drei kleinen Schirm-Softboxen mit jeweils einer Lampe. Meist gehört eine Tragetasche dazu. Es eignet sich gut zum Scannen kleiner Objekte, etwa des Teddybären, den Sie häufig auf meinem Blog sehen.
Normalerweise stehen die Leuchten in einer Ecke meines Büros. Ich verwende sie auch für die meisten Fotos auf dieser Website.
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Großes Beleuchtungsset
Ich besitze außerdem ein größeres Set mit 5 einzeln schaltbaren Lampen und insgesamt 2500 Watt Lichtleistung. Es wird zwar mit einer Tasche geliefert, doch ich nenne diese nicht ohne Grund Leichensack. Deshalb bleibt das Set im Studio und kommt meist bei Ganzkörperscans zum Einsatz.
Vielleicht ersetze ich es eines Tages durch eine LED-Version. Diese wäre erheblich leichter und würde außerdem viel Strom sparen.
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Mobile LED-Leuchte
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Wenn Sie mit einem Structure Sensor vollständig mobil bleiben möchten, können Sie eine kleine tragbare LED-Leuchte kaufen, die sich hinten am iPad befestigen, in den Kopfhöreranschluss stecken oder am Stativgewinde montieren lässt. Bei spontanen Aufnahmen unter schlechten Lichtbedingungen hilft das durchaus. Mein Structure Sensor und eine solche Leuchte sind immer in meiner Tasche. Perfekt ist die Lösung nicht: Farbtexturen werden normalerweise über einen größeren Bildwinkel erfasst, als die Leuchte ausleuchten kann. Außerdem müssen Sie einen gleichmäßigen Abstand zum Motiv halten, damit nicht noch mehr Helligkeitsunterschiede entstehen. Aber es ist besser als nichts.
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2. Ein Drehteller
Der große Vorteil eines Drehtellers besteht darin, dass Sie nicht um das Motiv herumlaufen müssen. Dadurch benötigen Sie weniger Platz und weniger Leuchten; teilweise lässt sich sogar der 3D-Scanner fest montieren. Als Berater für 3D-Technik und 3D-Scanning beschäftige ich mich intensiv mit der Technologie und habe viele Menschen aus diesem Bereich kennengelernt. Dabei fiel mir auf, dass fast alle einen IKEA-SNUDDA-Drehteller für 6,99 € besitzen. Keiner scheint ganz sauber zentriert zu sein – letzte Woche habe ich 20 getestet –, dennoch nutze ich meinen häufig zum Scannen kleiner Objekte.
Wenn Sie größere Objekte oder Menschen scannen möchten, brauchen Sie etwas Robusteres. Ich besitze einen elektrischen Drehteller des niederländischen Herstellers Pre-Motion mit einer Tragfähigkeit von bis zu 100 Kilogramm. Es gibt zwei Varianten mit unterschiedlichen festen Drehgeschwindigkeiten. Ich habe beide getestet und festgestellt, dass die langsamere Version mit 0,8 Umdrehungen pro Minute hervorragend für 3D-Scanning geeignet ist. In das Stromkabel habe ich einen einfachen Fußschalter eingebaut. So kann ich zunächst in Ruhe die Vorderseite und den Kopf einer Person scannen und den Drehteller anschließend per Fuß einschalten, um den Rest in angenehmem Tempo zu erfassen. Das GIF unten läuft mit vierfacher Geschwindigkeit. Ein solcher Drehteller ist weder besonders günstig noch leicht: Er wiegt 15,5 Kilogramm. Aber wenn Menschen auf einer rotierenden Plattform stehen sollen, sollte diese ordentlich gebaut sein, oder?
3. Markierungen
Damit Geometriedaten aus unterschiedlichen Blickwinkeln zu einem nahtlosen Modell zusammengefügt werden können, nutzen alle 3D-Erfassungsprogramme Merkmalserkennung und Tracking. So erkennen sie, welche Teile wohin gehören. Einige Lösungen berücksichtigen dafür ausschließlich geometrische Merkmale aus der Schwarzweiß-Tiefenkarte. Andere nutzen zusätzlich Farbinformationen, was als RGB+Depth-Tracking bezeichnet wird. Die erste Methode kann deshalb einen völlig glatten Globus wegen seiner gleichförmigen Kugelgeometrie nicht erfassen. Die zweite kann es, weil sie eindeutige Merkmale der aufgedruckten Karte erkennt.
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Beim RGB+Depth-Scanning lassen sich die meisten Tracking-Probleme lösen, indem Sie Ihrem Objekt markante sichtbare Merkmale hinzufügen. Manche Scanner enthalten dafür spezielle Marker-Aufkleber. Meist werden aber auch gewöhnliche kontrastreiche Aufkleber erkannt. Ich habe immer einige Packungen kleiner fluoreszierender Avery-Aufkleber zur Hand, wie sie jeder Bürobedarfsladen anbietet. Wenn Sie neben der Form auch die Farbe erfassen möchten, platzieren Sie die Marker so, dass sie sich später leicht aus der Textur entfernen lassen. Mit Photoshops Reparaturpinsel geht das in den meisten Fällen recht schnell.
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4. Mattierungsspray
Sowohl 3D-Scanner als auch photogrammetriebasierte Software nutzen eine Form des maschinellen Sehens. Entweder projizieren sie sichtbares oder unsichtbares Licht auf ein Objekt und erfassen das Ergebnis mit einer Kamera, oder sie schätzen die Tiefe mithilfe von Algorithmen aus Bildern. In jedem Fall versucht der Computer zu verstehen, was er sieht. Für einige Oberflächeneigenschaften, die Menschen selbstverständlich erkennen, ist er aber noch nicht ausreichend gerüstet: Transparenz und spiegelnde Reflexionen.
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Durchsichtige und glänzende Objekte lassen sich deshalb in ihrem ursprünglichen Zustand grundsätzlich nicht erfassen. Wenn es Ihnen nur um die geometrische Form und nicht um das Erscheinungsbild geht, gibt es jedoch eine Lösung: Machen Sie das Objekt undurchsichtig und matt. Dafür eignet sich ein helles, mattierendes Spray, in vielen Fällen vermutlich sogar nur vorübergehend. Es gibt spezielle 3D-Scan-Sprays, doch oft erfüllen auch preiswerte Alternativen ihren Zweck, von Kreidespray über wasserlöslichen Sprühkleber bis zu Haarspray. Verwenden Sie solche Mittel allerdings nicht auf empfindlichen Materialien.
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Beim Scannen von Menschen können glänzende Gegenstände wie Brillen Probleme verursachen. Benötigen Sie ein 3D-Modell einer Person, die normalerweise eine Brille trägt, können Sie sie ohne Brille scannen und diese später ergänzen. Dafür brauchen Sie natürlich ein 3D-Modell der Brille, deren separater Scan sehr schwierig ist. Zum Glück gibt es viele Marken und Modelle zu vernünftigen Preisen auf 3D-Modellplattformen wie Turbosquid. Achten Sie darauf, dass das Dateiformat zu Ihrer vorgesehenen 3D-Modellierungssoftware passt.
5. Gute Software
Manche 3D-Scanner funktionieren nur mit der mitgelieferten Herstellersoftware. Günstige Tiefensensoren wie Structure Sensor und Microsoft Kinect oder Scanner auf Basis von Intels RealSense-Hardware lassen sich dagegen mit verschiedenen Programmen nutzen.
Beim Test des Structure Sensor stellte ich beispielsweise fest, dass die iPad-App itSeez3D eines Drittanbieters besser für Personenscans geeignet ist, während die Scanner-App des Geräteherstellers mehr Flexibilität bei Objekten bietet. Für noch mehr Kontrolle können Sie die Daten des Structure Sensor drahtlos vom iPad an Skanect für Mac und PC übertragen. Von dieser Software teste ich gerade eine neue Betaversion. Sie bietet zahlreiche professionelle Scan- und Nachbearbeitungsfunktionen in einer kostenlosen und einer Pro-Version. Außerdem unterstützt sie viele weitere Tiefensensoren, darunter Microsoft Kinect und den inzwischen eingestellten PrimeSense Carmine, dessen Hersteller zu Apple gehört.
Für RealSense-basierte Scanner wie den kürzlich von mir getesteten XYZ 3D Scanner entdeckte ich die kostenlose Software Sense for RealSense von 3D Systems. Sie bietet eine ordentliche Auswahl an Scan- und Nachbearbeitungsfunktionen, die besonders für Einsteiger interessant sein können.
Auch für Photogrammetrie gibt es zahlreiche Programme. Die meisten bieten eine kostenlose Version oder Testphase, damit Sie die Ergebnisse ausprobieren können. Wenn Sie vollständig kostenlos und mobil bleiben möchten, beginnen Sie mit diesen kostenlosen Smartphone-Apps.
6. Ein Sketchfab-Konto
Wenn Sie Ihre 3D-Scans mit der Welt teilen möchten und nicht das Geld haben, alle Modelle auszudrucken und an Freunde und Familie zu verschicken, gibt es dafür eine besonders stilvolle Möglichkeit: Sketchfab. Die Website ist schnell zum YouTube der 3D-Modelle geworden. Sie macht es einfach, Scans im Web, in sozialen Netzwerken und sogar in Virtual Reality zu veröffentlichen und zu teilen. Ein manueller Upload ist meist nicht nötig, weil fast jede 3D-Scan- und Photogrammetrie-Software direkt in Ihr Sketchfab-Konto exportieren kann.
Die Nutzung ist kostenlos. Wenn Sie Ihre Arbeit ernst nehmen und die Weiterentwicklung dieses großartigen Dienstes unterstützen möchten, kann ich das Pro-Konto aber sehr empfehlen. Am häufigsten nutze ich die Möglichkeit, Modelle privat zu veröffentlichen und den Hintergrund stärker an meinen eigenen Auftritt anzupassen. Ja, auch auf Sketchfab können Sie mir folgen! Zudem überschreiten einige meiner Scans die Dateigrößengrenze von 50 MB der kostenlosen Version.
https://sketchfab.com/models/5d9045be3b4a427cb2e5577bf23e1027
Die Statue oben wurde photogrammetrisch mit einer Sony RX100 M2 auf einem Einbeinstativ und Autodesk ReMake erfasst. Diese Software werde ich demnächst testen.
Vielen Dank fürs Lesen. Ich hoffe, dieser Beitrag hilft Ihnen beim Einstieg ins 3D-Scanning, den ich Ihnen nur empfehlen kann. Wenn er auch für Ihre Freunde und Follower nützlich wäre, teilen Sie ihn über eine der Schaltflächen in Ihrem bevorzugten sozialen Netzwerk!
