Zuletzt hatte ich mir SCANN3D im Sommer 2016 angesehen. Damals war die App noch in Entwicklung und kostenlos. Deshalb nahm ich sie in meinen ursprünglichen Beitrag über kostenlose 3D-Scan-Apps auf.
Anderthalb Jahre später hat sich viel getan. Die inzwischen bei Version 3.1 angelangte Anwendung bietet nun einen kostenlosen und einen kostenpflichtigen Modus. Zeit für einen eigenen Test: Was ist sie, wie funktioniert sie und welche Scan-Qualität liefert sie?
SCANN3D wird von SmartMobileVision entwickelt und ist ausschließlich für Android erhältlich. Der Unterschied zu Apps wie TRNIO für iOS (Test) und dem eingestellten 123D Catch , nach dem noch immer viele fragen: SCANN3D berechnet die Photogrammetrie lokal statt in der Cloud. Vor anderthalb Jahren klang das vielleicht optimistisch, doch heutige Android-Spitzenmodelle sind recht schnell.
Ich teste auf einem Google Pixel 2 mit 4 GB RAM. Der Arbeitsspeicher begrenzt vor allem, wie viele Fotos in welcher Qualität verarbeitet werden können. Apropos Qualität: Es gibt inzwischen drei Voreinstellungen, Basic, High und Ultra.
Preise
Frühere SCANN3D-Versionen waren vollständig kostenlos, inzwischen nicht mehr. Basic bleibt gratis, High und Ultra benötigen ein Abonnement für 5,99 Euro monatlich oder 40,99 Euro jährlich, was 33 % Rabatt entspricht. Noch entscheidender: Auch zum Export von Basic-Modellen ist ein bezahltes Abonnement erforderlich. Der kostenlose Modus bietet somit wenig Nutzen. Die Preise sind allerdings überschaubar und erlauben unbegrenzte Verarbeitung. Abonnements werden bequem über Google Play verwaltet.
Warum Photogrammetrie lokal auf dem Smartphone berechnen?
Da immer mehr Smartphones hervorragende Kameras besitzen, spricht wenig gegen ihren Einsatz für Photogrammetrie. Mein Pixel 2 bietet 12,2 Megapixel, Blende f/1,8 und optische Bildstabilisierung und macht beeindruckende Fotos. Vor der Verarbeitung werden die Bilder allerdings verkleinert. Lokale Verarbeitung bedeutet, dass ich keine große Sammlung hochauflösender Fotos wie bei TRNIO in die Cloud senden, in einer Warteschlange warten und anschließend das 3D-Modell herunterladen muss. SCANN3D funktioniert vollständig offline. Der Nachteil: Photogrammetrie benötigt weiterhin viel Rechenleistung, dauert entsprechend und leert den Akku recht schnell. Mein Pixel 2 wird bei der SCANN3D-Verarbeitung heißer als mit jeder anderen App.
Der wichtigste Vorteil ist natürlich, dass kein Computer nötig ist. Programme wie Agisoft PhotoScan (Test), 3DF Zephyr (Test) und RealityCapture (Test) können beeindruckende 3D-Modelle aus Fotos erzeugen, benötigen dafür aber einen leistungsfähigen PC mit dedizierter Grafikkarte. Da immer mehr Menschen Tablets und besonders leichte Laptops nutzen, wird solche Ausstattung seltener. Smartphones werden dagegen bei jedem Gerätewechsel schneller.
Die Entwickler arbeiten vor allem daran, die Photogrammetrie-Algorithmen effizienter zu machen und die Qualität zu verbessern. Aber auch die Aufnahme hat neue Funktionen erhalten. Sehen wir sie uns an.
Unterdessen entwickeln auch andere Unternehmen mobile Photogrammetrie-Apps. Sony veröffentlichte vor Kurzem 3D Creator zusammen mit dem Spitzenmodell XZ1. Microsoft arbeitet hoffentlich weiterhin an der vor einiger Zeit demonstrierten 3D-Capture-App, auch wenn es darum sehr still geworden ist..
Geführte 3D-Aufnahme mit SCANN3D
Ein großer Vorteil professioneller handgeführter 3D-Scanner und Tiefensensoren gegenüber den meisten Photogrammetrie-Lösungen ist die Echtzeitführung während der Aufnahme. Sie führen Daten direkt zusammen und zeigen, welche Objektteile bereits erfasst sind. Nutzer erkennen so, wann alle Winkel abgedeckt wurden. Bei Photogrammetrie mit einer Kamera muss die fotografierende Person meist selbst beurteilen, ob genug Fotos für ein vollständiges 360-Grad-Modell vorliegen und sich die Bilder ausreichend überlappen.
Die neueste SCANN3D-Version löst dieses Problem teilweise durch die Verfolgung mehrerer Bildpunkte. Diese erscheinen zunächst rot und werden grün, sobald die Kamera für eine gute Überlappung weit genug, aber nicht zu weit bewegt wurde.
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In manchen Fällen funktioniert das gut und erspart viel Schätzen. In anderen verlor die App schon beim ersten Bild das Tracking. Vermutlich fehlten ausreichend kontrastreiche Bildpunkte.
Leider zeigt sie noch nicht an, ob ein vollständiger 360-Grad-Umlauf abgeschlossen ist. Das konnte das eingestellte 123D Catch bereits. Schön wäre außerdem eine automatische Aufnahme, sobald die Markierungen grün sind. Das würde den Vorgang beschleunigen, könnte bei ungeduldigen Nutzern allerdings Bewegungsunschärfe begünstigen. Ich brauchte etwa drei Minuten für 47 Fotos. Diese Anzahl beruhte allein auf meiner Einschätzung; eine Anzeige dafür gibt es nicht.
Interessanterweise sperrt die App nach dem ersten Bild weder Fokus noch Belichtung. Für gute Photogrammetrie halte ich das für unerlässlich. Die automatische Belichtung verändert dadurch die Bilder, was die Mustererkennung erschweren oder unmöglich machen kann. Selbst die standardmäßige Android-Kamera-App bietet eine Sperre.
Eigentlich sollte man mit dieser App fotografieren und die Bilder in SCANN3D laden können. In meiner Testversion funktionierte das jedoch nicht. Ich erhielt stets den unten gezeigten Fehler, sogar bei Serien mit mehr als 50 Bildern.
Verarbeitung
Sie können direkt nach der Aufnahme verarbeiten oder weitere Aufnahmen beginnen und alles später berechnen. Die Projekte sind übersichtlich als umbenennbare Bilderserien organisiert. Sinnvoll ist zunächst Basic, um zu prüfen, ob die Bilder grundsätzlich rekonstruierbar sind. Danach können Sie High wählen. Ultra ist vor allem bei mehr als 50 Fotos auf leistungsfähige Smartphones mit genügend RAM beschränkt.
Die Büste in diesem Test entstand aus 47 direkt in SCANN3D aufgenommenen Fotos. Auf meinem frisch neu gestarteten Pixel 2 mit Snapdragon-835-Achtkernprozessor und 4 GB RAM dauerte Basic vier Minuten, High zehn und Ultra 30 Minuten. Die letzte Berechnung verbrauchte außerdem 8 % des brandneuen 2700-mAh-Akkus.
Nicht alle Tests ließen sich mit Ultra verarbeiten. Manchmal meldete die App einen Fehlschlag, manchmal stürzte sie einfach ab, auch bei weniger als 50 Fotos. Ein Neustart mit ausschließlich laufendem SCANN3D und damit maximal freiem RAM half gelegentlich, aber nicht immer.
Das Ergebnis erscheint im neuen „modern viewer“, der schnell aussieht und arbeitet. Für besseren Kontrast können Sie die Hintergrundfarbe ändern und künstliche Beleuchtung ein- oder ausschalten.
Wie oben zu sehen, bietet SCANN3D weder automatischen noch manuellen Zuschnitt. Neben der Büste wurden deshalb Teile meines Büros erfasst. Das ist unpraktisch, weil externe Nachbearbeitung nötig wird. Es untergräbt auch den Nutzen des eingebauten Sketchfab-Exports, mit dem der gesamte Ablauf sonst mobil bleiben könnte: von der Aufnahme bis zum Teilen und Ansehen in VR oder AR.
Ohne automatischen Zuschnitt enthält auch die Texturdatei viel unnötige Information. High und Ultra erzeugen glücklicherweise eine 8K-UV-Textur. Mir wäre aber eine 4K-Textur nur für das Objekt lieber.
Das Modell lässt sich direkt aus der App als Mesh in STL, PLY oder OBJ exportieren. Es wird in einem eigenen SCANN3D-Ordner im lokalen Telefonspeicher abgelegt. Von dort können Sie es per E-Mail versenden oder in einen Cloudspeicher wie Dropbox hochladen. Bei neueren Android-Versionen müssen Sie im Drei-Punkte-Menü links im Dateibrowser erst „view local storage“ aktivieren. Danach erscheint der lokale Speicher in der linken Seitenleiste und Sie können zum Ordner navigieren. Das ist recht umständlich. Eine direkte Android-Teilen-Funktion für Dropbox, Google Drive und ähnliche Dienste wäre in künftigen Versionen hilfreich.
Ergebnisse
Zuerst wollte ich die Ergebnisse meines mehr als ein Jahr alten Tests mit Version 2.x oben mit der neuen Version 3.x unten vergleichen. Der erste Scan wurde auf einem Nexus 5X aufgenommen und verarbeitet, der neue auf einem Pixel 2. Beide verwendeten die damals höchste Qualitätsstufe: „Very High“ bei 2.x und „Ultra“ bei 3.x. Studiobedingungen und Fotoanzahl waren identisch.
https://sketchfab.com/models/56dc98667b17455b9667a0ea18094a55
https://sketchfab.com/models/42fcdad84730491187e7a70923082321
Abgesehen vom besseren automatischen Zuschnitt der 2.x-Version wirken die Ergebnisse auf mich gleich. Die 3.x-Version rekonstruierte allerdings die Achselbereiche etwas besser. Die Texturen sind scharf, die Geometrie aber wenig detailliert. Keine Version löste den Zwischenraum zwischen Teddys Beinen korrekt auf.
Für den Vergleich der Qualitätsstufen von 3.x exportierte ich die Ergebnisse als OBJ, bereinigte sie extern und stellte sie nebeneinander: von links Basic, High und Ultra.
https://sketchfab.com/models/8e0a88b25a4945b08e01d98a4bf926db
Schon mit Textur ist das Gesicht im Basic-Ergebnis leicht verformt. Die Texturen sind bei allen drei Modellen gut. Mit der Taste 3 wechseln Sie in MatCap und sehen die Geometrie. Das Basic-Modell mit 4.275 Polygonen hat überhaupt keine Nase. High mit 9.929 Polygonen ähnelt der Büste bereits, besteht aber aus groben Dreiecken. Erst Ultra mit 43.335 Polygonen sieht tatsächlich wie das Original aus.
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Mobile Photogrammetrie gegenüber 3D-Scans mit Tiefensensor
Geometrisch entspricht Ultra ungefähr dem Ergebnis eines günstigen Tiefensensors wie des Structure Sensor (Test). Das folgende Modell entstand damit auf einem iPad mini 2 mit Occipitals kostenloser 3D-Scanner-App, die unbegrenzte Aufnahmen ermöglicht und ebenfalls lokal rechnet. Der Scan dauerte etwa eine Minute, die Verarbeitung erfolgte fast sofort: Geometrie wird in Echtzeit zusammengeführt, die Farbzuweisung dauerte 20 Sekunden. Und das alles auf einem alten iPad.
https://sketchfab.com/models/ca1922cbc1d34134862e211ce76d32ff
Die kostenlose Structure-Sensor-App bietet, wie Sie sehen, begrenzte Texturqualität. Für bessere Texturen gibt es die kostenpflichtige itSeez3D-App für das iPad (Test).:
https://sketchfab.com/models/54c9254726bc4015880ff472a51d99b6
Dieses Ergebnis ähnelt SCANN3D stark. Die Android-Photogrammetrie-App bietet jedoch weiterhin bessere Texturen und eine bessere UV-Zuordnung. Ob das ein echter Vorteil ist, hängt vom Einsatzzweck ab. Für digitale Assets möchte ich persönlich möglichst gute Texturen ohne verzerrte Bereiche.
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Mobile und PC-basierte Photogrammetrie
Wenn Sie einen Windows-PC mit ordentlichem Prozessor und guter Grafikkarte besitzen, können Sie eine kostenlose Version von 3DF Zephyr herunterladen, die ebenfalls höchstens 50 Fotos verarbeitet. Darüber hinaus kann sie ein 40-Sekunden-Video verarbeiten, was gerade für diese Büste reichte. Hier das Ergebnis eines 4K-Videos meines Pixel 2. Den Ablauf habe ich in einer Schritt-für-Schritt-Anleitung beschrieben.
https://sketchfab.com/models/1d7bc2655c3a414eaa37d9428843e9ee
Im MatCap-Modus sehen Sie, dass ein Computer aus einer Smartphone-Aufnahme, hier einem 4K-Video, noch mehr 3D-Daten gewinnen kann. Mit hochauflösenden Fotos in solcher PC-Software wird der Unterschied deutlich größer:
https://sketchfab.com/models/1f11514804ee4b79991c6df41df300c8
Natürlich ist mir klar, dass ich hier Äpfel mit Birnen vergleiche! Ich zeige diese Beispiele, weil viele Leser die Unterschiede zwischen den verschiedenen Hardware- und Softwareansätzen zur 3D-Erfassung interessieren.
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Genug der Einschübe, weiter mit dem Test! Hier zusätzliche SCANN3D-Ergebnisse, alle direkt in der App aufgenommen. Ich wollte alles mit Ultra verarbeiten, doch bei manchen Bildserien stürzte die App ab, weshalb ich auf High zurückgriff. Sämtliche folgenden Beispiele wurden ohne externe Bearbeitung oder Zuschnitt direkt aus der App zu Sketchfab exportiert.
Da es sich um eine mobile App handelt, wollte ich draußen Gegenstände aufnehmen. Zuerst einen kleinen Holzpfosten mit Schild im Gras. Er war klein genug für 31 Fotos und ließ sich mit Ultra verarbeiten.
https://sketchfab.com/models/f0b1b438ca344560938c8a45d7c460a3
Von der Rückseite hätte ich vermutlich mehr Fotos aufnehmen sollen, denn sie wurde nicht vollständig rekonstruiert. Das Schild zeigt, dass die Texturzuordnung nicht perfekt ist. Von den Holztexturen bin ich jedoch beeindruckt. Sie können weit hineinzoomen und noch Holz- und Moosdetails erkennen. In der Geometrie fehlen diese Details, die Gesamtform des Pfostens stimmt aber.
Natürlich sind keine vollständigen 360-Grad-Aufnahmen nötig. An einem Obststand machte ich einige Fotos in einer einfachen seitlichen Bewegung. Das Ultra-Ergebnis ist recht interessant:
https://sketchfab.com/models/7aa74b5ac13747ddb4bdd5446a0b7bd5
Es basiert auf nur 25 Fotos. Mehr Bilder würden sicher mehr Details liefern, doch schon dieses Ergebnis könnte ein gutes Hintergrund-Asset für ein Spiel sein. Wieder beeindruckt mich, wie weit man in die Kreidetafel hineinzoomen kann und dabei die fotografischen Details der Buchstaben sieht.
Ein weiterer Straßenscan, diesmal ein typisch niederländischer Briefkasten:
https://sketchfab.com/models/d71ebb11275c49fd8afebfdd09cce682
Aus irgendeinem Grund erkannte SCANN3D die grauen Beine des Briefkastens nicht. Ich dachte, die Backsteinwand würde genügend Kontrast und Tracking-Informationen liefern. Vermutlich sind sie aber einfach zu gleichmäßig gefärbt, ein allgemeines Photogrammetrie-Problem.
Schließlich scannte ich meinen Geschäftspartner Patrick, weil die Leser sonst bestimmt danach fragen würden. Menschen mit nur einer Kamera per Photogrammetrie zu erfassen ist immer schwierig: Schon kleinste Bewegungen können die Algorithmen stören. Ich stellte fest, dass Basic hier am besten funktionierte. Dieser Modus analysiert vermutlich weniger Pixel pro Bild und ist dadurch unempfindlicher gegen Bewegung. High und Ultra kamen mit dieser Serie von 31 Fotos durcheinander; die Ergebnisse waren zu erschreckend, um sie zu veröffentlichen.
https://sketchfab.com/models/22a004af0f734d9aa3792d323abc4591
Schade, dass die höheren Stufen nicht funktionierten, denn Basic wirkt vielversprechend. Dem Gesicht fehlen allerdings genügend geometrische Details für ein brauchbares Modell. Immerhin wissen wir jetzt, wie eine aufblasbare Version von Patrick aussehen würde …
Bei Menschen funktioniert kontinuierliche Aufnahme mit einer Kamera deutlich besser als einzelne Fotos, weil sie viel schneller ist. Deshalb erhielt ich nur mit Video als Photogrammetrie-Eingabe akzeptable Ergebnisse.
Als letzten Vergleich sehen Sie eine „halbmobile“ Rekonstruktion aus einem 4K-Video. Aufgenommen wurde es mit dem Smartphone, verarbeitet mit 3DF Zephyr auf einem PC. Lesen Sie mein Tutorial , wenn Sie dieser Ablauf interessiert.
https://sketchfab.com/models/7dd4f6426c8d4fb883bb49c0a6049193
Ich hoffe, dass vollständig mobile Photogrammetrie bald solche Ergebnisse liefert! Vielleicht wäre Video als Eingabe auch für Apps wie SCANN3D eine gute Idee, um die Aufnahme zu beschleunigen.
Fazit
Da kostenlose mobile 3D-Scan-Apps verschwunden sind, ist das neue Abonnementmodell von SCANN3D verständlich. Es gibt zwar eine kostenlose Basic-Version, ohne Export ist sie aber wenig nützlich. Für weniger als ein Netflix-Abonnement erhalten Sie unbegrenzte High- und Ultra-Scans, ohne Cloud-Warteschlangen und Datenübertragung. Lokale Photogrammetrie hat natürlich Grenzen. Die Entwickler arbeiten jedoch erkennbar intensiv daran, ihre Android-Algorithmen effizienter und besser zu machen.
Derzeit ermöglicht SCANN3D Geometrie auf Tiefensensor-Niveau mit sehr guten Texturen, wenn Sie ein aktuelles Android-Spitzenmodell wie Pixel 2, Galaxy S8 oder ein ähnliches Gerät besitzen und die Fotoanzahl gering halten. Auch diese Smartphones werden dabei ausgereizt. Rechnen Sie mit Wärme, hohem Akkuverbrauch und Abstürzen. Selbst bei 45 direkt in der App aufgenommenen Fotos konnte SCANN3D manche Serien nicht mit Ultra abschließen.
High funktionierte dagegen immer und liefert hochauflösende Texturen auf niedrig aufgelöster Geometrie, was für einige Zwecke reicht. Mobile Photogrammetrie wird damit realistisch. Auch die Verarbeitungszeiten sind gegenüber PC-Lösungen nicht absurd lang — eine spannende Entwicklung.
Ich würde allerdings gern alles mit Ultra verarbeiten. Auf meinem neuen Pixel 2 mit 4 GB RAM ist das für professionelle Zwecke nicht stabil und vorhersehbar genug. Dafür benötigen Sie vermutlich ein Gerät mit 8 GB RAM. Davon gibt es wenige, und sie gehören nicht zum Massenmarkt. Ein Samsung Galaxy Note 8 mit 6 GB könnte ein Mittelweg sein.
Die Bedienung hat durch Tracking-Markierungen zur Aufnahmeführung Fortschritte gemacht. Das funktioniert allerdings nur mit genügend kontrastreichen Bildpunkten. SCANN3D erkennt außerdem keinen abgeschlossenen 360-Grad-Umlauf. Wesentliche Funktionen wie Fokus- und Belichtungssperre, automatischer oder manueller Zuschnitt und direkter Dropbox-Export fehlen.
Insgesamt haben die Algorithmen mit Version 3.x deutliche Fortschritte gemacht. Für eine überzeugende App für unerfahrene Nutzer fehlen aber noch einige Funktionen. Falls deren Umsetzung ein Jahr dauert, wäre das nicht dramatisch, denn lokale mobile Photogrammetrie benötigt offensichtlich leistungsfähigere Hardware als die derzeitige Generation von Spitzen-Smartphones.
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