Wichtige Aktualisierung
Am 16. Dezember 2016 kündigte Autodesk an, alle 123D-Apps einschließlich Catch im Januar 2017 einzustellen. Das ist inzwischen geschehen: 123D Catch kann nicht mehr heruntergeladen werden.
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Nachfolgend der ursprüngliche – veraltete – Beitrag
Wer sich für 3D interessiert, kennt Autodesk. Am bekanntesten ist das Unternehmen vermutlich für seine Branchenstandards Maya und 3ds Max, doch es entwickelt noch sehr viele weitere Anwendungen für Kreative mit technischem Interesse. Autodesk Animator war tatsächlich das erste Animationsprogramm, das ich in den 1990er-Jahren auf meinem allerersten MS-DOS-Computer nutzte. Seine 8-Bit-Ästhetik erinnert mich daran, dass wir in dem von mir mitgegründeten Animationsstudio derzeit viele trendige animierte GIFs für das Online-Marketing unserer Kunden erstellen – so viel hat sich also gar nicht geändert! Autodesk entwickelt außerdem gute Smartphone-Apps: Pixlr nutze ich täglich zum Bearbeiten meiner Handyfotos.
Im Rahmen meiner neuen Erkundung des Reality Capturing teste ich in dieser Reihe drei weitere Autodesk-Lösungen: 123D Catch, ReCap 360 und Memento ReMake.
Alle drei eignen sich für Photogrammetrie, ein Verfahren, bei dem aus einer Serie gewöhnlicher Digitalfotos texturierte 3D-Objekte entstehen. Es handelt sich um unterschiedliche Oberflächen, die vermutlich dieselbe cloudbasierte 3D-Rekonstruktionsengine nutzen. Diese basiert auf der von Acute3D lizenzierten Smart3DCapture-Technologie; Acute3D gehört mittlerweile zu Bentley Systems.
Ich werde sie nacheinander betrachten und beginne in diesem ersten Beitrag mit der einfachsten Anwendung: 123D Catch.
Wenn Reality Capture und Photogrammetrie für Sie neu sind, dient dieser Test zugleich als praktische Anleitung für 123D Catch. Autodesk sieht das genauso:
Die Aufnahme
123D ist Autodesks Sammlung von 3D-Einsteiger-Apps – von webbasierten Designwerkzeugen bis zum digitalen Sculpting auf Tablets. 123D Catch übernimmt darin die Erfassung und ist für iOS, Android und Windows erhältlich. Für diesen Test habe ich die Android-Version 1.2.1 auf meinem alten Nexus 5 verwendet. Mit meinem neuen Nexus 5X ist sie wegen eines Kameraproblems nicht kompatibel.
Das verwendete Nexus 5 besitzt eine 8-Megapixel-Kamera. Nach der Upload-Geschwindigkeit zu urteilen, werden die Fotos vor dem Hochladen jedoch verkleinert. Ich fand nur Angaben zu älteren Desktop-Versionen von 123D Catch, die Bilder auf 3 Megapixel reduzierten, und vermute daher, dass dies weiterhin so ist.
Von Anfang an ist klar, dass diese App Reality Capture schnell und einfach machen soll. Nach der Anmeldung mit einem Klick über Facebook, Twitter, Yahoo – ja, Yahoo! –, Google, LinkedIn oder Microsoft erhalten Sie einige leicht verständliche Hinweise und können mit dem Fotografieren beginnen.
Die schönste Funktion von Catch ist die Aufnahmeführung: Mithilfe des Gyroskops im Smartphone erkennt die App, welche Blickwinkel bereits erfasst wurden. Zwei 360-Grad-Anzeigen begleiten den Vorgang: eine für 18 Fotos auf Höhe des Objekts und eine für 6 zusätzliche Aufnahmen schräg von oben. Die Anzeige lässt sich ausschalten; dann können Sie bis zu 70 Fotos aus beliebigen Winkeln aufnehmen.
Nach dem Antippen des Häkchens können Sie die Fotos prüfen und offensichtlich misslungene Aufnahmen wiederholen.
Wie süß! Sie scannen Ihren Teddybären!
Ja, es ist ein Teddybär, den meine Großmutter für meine einjährige Tochter gestrickt hat. Ich habe ihn ausgewählt, weil sich gestrickte Dinge und die meisten Tierfiguren gut für Photogrammetrie eignen. Das liegt an folgenden Eigenschaften:
- Völlig undurchsichtig: Transparenz und Reflexionen bringen die Rekonstruktionsalgorithmen durcheinander.
- Organische Form: Die 3D-Modelle geraten oft etwas rundlich und unförmig, wodurch gerade, kantige Objekte seltsam aussehen.
- Ausgeprägte Textur: Sie sorgt für ein realistisches Aussehen und kaschiert Unregelmäßigkeiten im 3D-Netz.
Nun wissen Sie auch, warum Autodesk in seinen Werbematerialien einen Spielzeugdinosaurier als Beispiel verwendet.
Die Verarbeitung
Jetzt werden sämtliche Fotos zur Verarbeitung in die Cloud hochgeladen. An diesem Punkt kann Photogrammetrie etwas frustrierend werden: Man weiß schlicht nicht, wie lange es dauert. Das hängt von der Komplexität der Fotos und der Warteschlange in Autodesks Cloud ab. Die Verarbeitung von Teddy dauerte etwa eine halbe Stunde. Als sie fast abgeschlossen war, erschien dann dieser Fehler.
Das Informationsfeld liefert allgemeine Tipps. Was bei dieser konkreten Aufnahme schiefging, lässt sich jedoch nicht herausfinden. Wirklich daraus lernen kann man also nicht.
Ich vermutete, dass entweder die Tischplatte zusammen mit ähnlich gefärbten Bereichen des Bären schwer nachzuverfolgen war oder mein Goldfisch Ed, dessen Aquarium auf diesem Tisch steht, meine Anweisung missachtet hatte, im Bild stillzuhalten.
Ich setzte Teddy auf einen anderen Tisch, der sich besser für eine vollständige 360°-Umrundung eignete. Als Unterlage diente ein weiterer Gegenstand meiner Tochter mit gut erkennbaren Details. Dann wiederholte ich den Vorgang. Nach ausgiebigem „Nachdenken in der Cloud“ war es geschafft!
Warten macht natürlich nie Spaß. Was Autodesks Server in Minuten berechnen, würde aber vermutlich selbst auf dem schnellsten Desktop-Rechner Stunden dauern und wäre auf einem Smartphone kaum praktikabel. Ich bin überzeugt, dass „Übung macht den Meister“ bei der Photogrammetrie voll zutrifft: Nach einigen Fehlschlägen lernt man rasch, welche Aufnahmesituation sich für welches Objekt eignet.
Ergebnis prüfen und veröffentlichen
Den fertigen Scan können Sie interaktiv in 3D betrachten. Wie unten zu sehen, hat die Cloud nicht nur Teddy rekonstruiert, sondern auch Teile meines Wohnzimmers. Im zweiten Schritt können Sie zwar einen Bildausschnitt festlegen, dieser dient jedoch ausschließlich als zweidimensionales Vorschaubild für die Online-Galerie.
Eine Bereinigungsfunktion fehlt
Ich finde es sehr unpraktisch, dass die Software nicht erkennt, dass all diese zufälligen Geometrieklumpen im Hintergrund nicht zu meinem fotografierten Modell gehören. Schließlich wird 123D Catch ausdrücklich zur Erfassung kleiner Objekte vermarktet. Auch eine einfache Möglichkeit zum Löschen unerwünschter Teile hätte mir genügt. Auf einem Touchscreen dürfte das eigentlich nicht allzu schwierig sein.
Da sich Scans nicht einfach bereinigen lassen, enthält die 123D-Catch-Galerie viele Modelle mit störender zusätzlicher Geometrie. Ich hoffe, Autodesk behebt das bald, idealerweise automatisch. Möglich ist das durchaus: Sowohl ReCap 360 als auch Memento bieten „Smart Cropping“. Darauf gehe ich genauer ein, wenn ich diese Programme im nächsten Beitrag der Reihe teste.
Externe Nachbearbeitung
Wenn Sie Ihren Scan nicht nur in der 123D-Galerie anzeigen möchten, melden Sie sich unter 123dapp.com an. Dort finden Sie alle veröffentlichten Modelle, auch privat veröffentlichte. Sie können das 3D-Modell als texturierte .OBJ-Datei herunterladen, die sich in nahezu jedem 3D-Programm öffnen lässt. Zusätzlich wird eine .STL-Datei exportiert, das Standardformat für die meisten 3D-Druckprogramme.
Leider wird die Textur als mehrere Bilder exportiert, deren UV-Zuordnung völlig zufällig verteilt ist:
Liegen die zu retuschierenden Bereiche zufällig zusammen, können Sie die JPG-Dateien in Photoshop wie gewöhnliche zweidimensionale Bilder bearbeiten. In neueren Photoshop-Versionen lässt sich aber auch die 3D-OBJ-Datei öffnen, um direkt und interaktiv auf der 3D-Oberfläche zu retuschieren oder zu malen. Denken Sie daran, 3D > Paint System > Projection einzustellen, damit Sie über die Nähte zwischen mehreren Texturen hinweg malen können.
Ergebnisse
Hier sehen Sie den Teddybären in Echtzeit-3D und können das Ergebnis genauer betrachten. Die unerwünschte Geometrie habe ich manuell entfernt. Ansonsten entspricht das Modell exakt dem Download aus 123D.
Diese Dateien ließen sich problemlos direkt auf Sketchfab hochladen, einem beliebten Onlinedienst zur Präsentation von 3D-Modellen in Echtzeit. Nach einem Klick auf die Wiedergabeschaltfläche in der Einbettung unten können Sie das Objekt frei drehen und zum Prüfen der Details heranzoomen. Über das Würfelsymbol lässt sich außerdem das Drahtgitter einblenden, sodass die von 123D Catch erzeugte Geometrie sichtbar wird.
https://sketchfab.com/models/05c3c345c62a4eb6a577866f0215eee7
Ich testete auch ein Objekt, das sich etwas weniger gut für Photogrammetrie eignet. Die historische Agfa-Kamera unten besitzt viele gerade Flächen, die etwas unförmig wurden. Außerdem konnte die Software die kleinen Schalter rund um das Objektiv nicht perfekt rekonstruieren. Der untere Teil des Objektivs fehlt naturgemäß, weil er nicht fotografiert wurde. Sowohl Geometrie als auch Textur lassen sich mit einem 3D-Sculpting-Programm und einer Texturbearbeitung wie Photoshop leicht korrigieren. Für nichtprofessionelle Anwender lohnen sich etwa 123D Sculpt für das iPad oder Meshmixer für PC und Mac.
Wenn man bedenkt, dass dieser Scan mit einem zwei Jahre alten Smartphone auf einem Esstisch in einem schwach beleuchteten Raum entstand, finde ich das Ergebnis ziemlich beeindruckend. Die Kamera stand auf dem Tischset meiner Tochter, das ich erst bei der Nachbearbeitung entfernte.
https://sketchfab.com/models/78ce5d7509af4a4ab7f032e533edf4fb
Fazit
Sowohl die iOS-Version 2.1.1 als auch die Android-Version 1.2.1 von 123D Catch wurden zuletzt im November 2015 aktualisiert. Für das nächste Update wünsche ich mir eine Bereinigungsfunktion oder automatisches Zuschneiden, eine Aktualisierung der Android-Kamera-API für mein Nexus 5X und bessere Rückmeldungen während der Cloud-Verarbeitung. Praktisch wäre außerdem eine Smartphone-Benachrichtigung nach Abschluss, damit man nicht alle 10 Minuten nachsehen muss, nur um erneut festzustellen, dass die Software noch nachdenkt – manchmal buchstäblich endlos. Falls das passiert: zum Löschen nach links wischen.
Davon abgesehen bin ich von 123D Catch sehr beeindruckt. Geometrie und Texturdetails reichen für die meisten nichtprofessionellen und sogar viele professionelle Anwendungen aus. Da sowohl die App als auch das 123D-Konto vollständig kostenlos sind, bietet 123D Catch einen hervorragenden Einstieg für Menschen, die wie ich gerade mit Photogrammetrie beginnen.
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