Aktualisiert am 12. Juni 2018
Dieser Test wurde zur öffentlichen Veröffentlichung von Eora Studio aktualisiert. Die vorherige Fassung beruhte auf der Betaversion der App.
Im August 2016 schrieb ich einen Beitrag über kommende, per Crowdfunding finanzierte 3D-Scanhardware für Smartphones. Eines der Produkte war Pixelio, ein Drehteller für Fotogrammetrie. Ich bin ziemlich sicher, dass das Unternehmen noch im selben Jahr aufgab. Die anderen beiden Lösungen verwenden eine Laserlinie als Lichtquelle und die Smartphonekamera zur Erfassung.
Den Bevel habe ich letztes Jahr getestet. Das ansteckbare Smartphonezubehör kostet $89 und soll 3D-Selfies ermöglichen. Mein Fazit war, dass es nicht besonders gut funktionierte. Ich konnte mir kaum vorstellen, dass Verbraucher so viel Geld ausgeben und ein Zusatzgerät mitnehmen, um unvorteilhafte, mitunter geradezu erschreckende 3D-Selfies zu erzeugen. 3D-Selfies haben durchaus Potenzial; Sony zeigte auf dem MWC 2018 allerdings, dass sie inzwischen ohne spezielle 3D-Scanhardware möglich sind. Ich habe es getestet, und es funktioniert tatsächlich recht gut.
In diesem Beitrag geht es um die dritte Lösung meiner Liste von 2016: EORA 3D. Auch sie scannt mit einem Laser, richtet sich aber auf Objekte und vermutlich auch an ein professionelleres Publikum.
Ich schildere meine Erfahrungen mit EORA 3D, um herauszufinden, ob dedizierte 3D-Scanhardware noch relevant ist, während sich die 3D-Erfassung am Smartphone zu reinen Softwarelösungen entwickelt.
Hardware und Preis
Eora3D wurde über Kickstarter finanziert. Bei einem Ziel von $80k kamen fast $600k zusammen. Derzeit kostet das Gerät $599.
Das ist deutlich mehr als die zuvor genannten $89 für den Bevel. Funktional lassen sich beide jedoch kaum sinnvoll vergleichen.
Der Preis von EORA 3D beträgt immer noch nur die Hälfte des günstigsten Desktop-Streifenlichtscanners, den ich getestet habe: des $1190 teuren EinScan-SE (Test). Allerdings enthält dieser PC-gesteuerte Streifenlichtscanner einen viel größeren Drehteller sowie zwei eingebaute Kameras. Sie müssen also keine eigene Kamera in Form eines Smartphones bereitstellen.
Zurück zu EORA: Was bekommen Sie für den Preis?
Das Hauptgerät in der EORA-3D-Verpackung ist der Scanner selbst. Er besteht aus einem schweren, gefrästen Aluminiumzylinder mit einem grünen Laser im beweglichen Kopf. Ein ausziehbarer Arm hält das Smartphone fest – so fest, dass es auch dann nicht herausfällt, wenn Sie den Scanner über das übliche Gewinde auf der Unterseite auf ein Stativ setzen.
Zwischen Gehäuse und Kopf sitzt ein halbtransparenter LED-Lichtring, dessen Farbe sich je nach Scanneraktivität ändert. Das sieht gut aus. Da man jedoch auf den Smartphonebildschirm blickt, ist sein praktischer Nutzen fraglich. Insgesamt ist EORA 3D eine beeindruckende Leistung in Industriedesign und Konstruktion. Das Gerät ist schwer, solide und wirkt sehr professionell. Apple-Fans werden es bei Nichtgebrauch ins Regal stellen, um Freunde und Kollegen zu beeindrucken.
Ein kleiner Drehteller gehört dazu. Mit nur 10 cm Durchmesser wirkt er beinahe niedlich. Auch er besteht aus gefrästem Aluminium, wobei mein Exemplar eine andere Farbgebung als der Scanner hatte.
Scanner und Drehteller werden über ein einziges Netzteil mit separatem Verteilerkabel versorgt. Die Kabel sind nach meiner Erfahrung eher kurz. Da die Aluminiumgeräte keine gummierten Unterseiten besitzen, verrutscht der gesamte Aufbau leicht, sobald die Stromkabel berührt werden.
Unpraktisch ist außerdem, dass das Smartphone flach auf dem Tisch steht. So lässt es sich nicht laden. EORA-3D-Scans leeren den Akku schnell, weil Bildschirm, Kamera, Bluetooth und praktisch die gesamte Rechenleistung des Telefons ständig genutzt werden.
Um über den Tag mehrere Testscans ohne Verrutschen oder leeren Akku durchführen zu können, musste ich den Aufbau deutlich weniger elegant gestalten:
Positiv daran: Es funktionierte, und das verwendete Smartphone lud schnell genug nach, um weiterzuscannen.
Kompatible Smartphones
EORA 3D allein ist kein vollständiger 3D-Scanner. Sie erhalten eine grüne Laserlinie als Lichtquelle. Die Software nutzt jedoch die Kamera Ihres Telefons, um sowohl die Verformung der Linie als auch Farbbilder für die Texturierung aufzunehmen. Bedienerlebnis und Scanqualität hängen daher teilweise von den technischen Daten des Smartphones ab.
Der Hersteller empfiehlt für optimale Leistung und Qualität ein iPhone 6S oder neuer. Ich verwende in diesem Test ein iPhone SE, das ähnliche Leistung im kleineren, dem iPhone 5 ähnlichen Gehäuse bietet. Im Grunde benötigen Sie ein ARKit-fähiges Telefon. Die iOS-App heißt Eora Studio und lässt sich aus dem App Store herunterladen.
Auch eine Android-App ist bei Google Play erhältlich. Sie ist derzeit aber wesentlich eingeschränkter als die iOS-Version und bietet beispielsweise noch keine Drehtellerscans. Beim Versuch auf meinem Pixel 2 gefiel mir, dass keine manuelle Bluetooth-Kopplung nötig war: Die App erkannte den Scanner automatisch und begann zu scannen. Die endgültigen Systemanforderungen kenne ich nicht. Vermutlich braucht man ein aktuelles Gerät, um EORA 3D voll auszunutzen. Ein ARCore-kompatibles Smartphone dürfte eine sichere Wahl sein.
Kalibrierung
Wie die meisten 3D-Scanner muss EORA 3D kalibriert werden: vor dem ersten Einsatz und gelegentlich danach, um die Genauigkeit zu gewährleisten. Dazu stellen Sie die mitgelieferte Kalibriertafel senkrecht auf. Interessanterweise fehlt eine Halterung; der Hersteller empfiehlt, die Verpackung als Stütze zu verwenden. Je nach Position Ihrer Smartphonekamera müssen Sie die Tafel zusätzlich erhöhen, damit sie in das Rechteck auf dem Bildschirm passt. Ich nutzte einen Stapel Visitenkarten für die richtige Höhe.
Für mich passt dieses Vorgehen nicht recht zum ausgefeilten Hardwaredesign. Positiv ist aber, dass die Kalibrierung gegenüber der Betaversion deutlich verbessert wurde. Die App erkennt die Tafel jetzt automatisch und markiert die Punkte grün, sobald sie im richtigen Abstand steht.
Wenn Sie sowohl den Standardmodus als auch den Modus hoher Qualität verwenden möchten, müssen Sie zweimal kalibrieren. Die Modi heißen 1MP, also Megapixel, und 8MP. Bereits bei der 8MP-Kalibrierung wurde deutlich, wie langsam dieser Modus ist.
Drehteller positionieren
Ich habe bereits etliche Desktop-Streifenlichtscanner mit mitgeliefertem Drehteller getestet, etwa den HP S3, EinScan SE/SP und Scan in a Box. Alle können erkennen, wo die Drehachse relativ zum Scanner liegt, entweder mit einer kleinen Kalibriertafel oder indem das Objekt einige Grad vor- und zurückgedreht wird.
Frühere EORA-3D-Appversionen verlangten, den Drehteller mithilfe des Lasers manuell an einer genau festgelegten Stelle zu platzieren. In der aktuellen Eora-Studio-App muss nur noch ein Fadenkreuz im Sucher mit einem Kreuz auf dem Drehteller übereinstimmen. Das ist viel einfacher.
Drehtellerscans funktionieren allerdings nur, wenn Scanner und Drehteller flach auf derselben Oberfläche stehen. Das schränkt stark ein, denn die meisten kleinen Objekte lassen sich aus einem leicht nach unten gerichteten Winkel besser scannen. In diesem Modus kann EORA 3D praktisch nur die Objektseiten erfassen.
Scannen
EORA 3D lässt sich mit oder ohne Drehteller verwenden. Wenn Sie ihn nicht benötigen, trennen Sie ihn einfach; die Software wechselt dann in den Einzelscanmodus. Ist der Drehteller mit Strom versorgt und gekoppelt, können Sie die Zahl der Haltepunkte zwischen 4 und 10 einstellen und durch längeres Drücken des Auslösers auf dem Bildschirm die Drehtellerausrichtung starten. Eigene Schaltflächen dafür wären mir lieber.
Der Einzelscanmodus bietet mehr Flexibilität bei Objektgröße und Positionierung. Für flache Reliefs auf ebenen Objekten kann er nützlich sein, bei gekrümmten Objekten ist er weniger brauchbar. Der Laser wandert über das Objekt. Da er schräg projiziert wird, bleiben im Scan aber immer Löcher.
Im Einzelscanmodus ist 8MP beziehungsweise Detail sinnvoller: Etwa eine Minute für einen einzelnen Scan ist noch vertretbar. Drehtellerscans mit 10 Haltepunkten dauerten mir insgesamt zu lange für einen professionellen Arbeitsablauf.
Anders als die Betaversionen ließ mich das neue Eora Studio einen Drehtellerscan mit 10 Haltepunkten im 8MP-Detailmodus problemlos durchführen. Die Punktwolke war allerdings über 200 MB groß.
Drehtellerscans im 1MP-Fast-Modus funktionierten gut und sind, wie der Name verspricht, recht schnell. Standardmäßig sind jetzt 10 Haltepunkte pro Umdrehung eingestellt. Mir gefällt, dass der Drehteller sanft beschleunigt und abbremst. Das dauert etwas länger, verhindert aber, dass empfindliche oder leichte Objekte verrutschen.
Bemerkenswert ist, dass
Ausrichtung
Anders als die meisten PC-basierten 3D-Scanprogramme richtet die EORA-App die einzelnen Drehtellerscans nicht aktiv aus. Frühere Betaversionen ordneten sie lediglich nebeneinander an. Die Ausrichtungsqualität hing dadurch stark davon ab, wie genau der Drehteller platziert war.
Die neue Eora-Studio-App hat diese Funktion aufgegeben. Stattdessen müssen Anwender für den Ausrichtungsalgorithmus 7 eindeutige Punkte in zwei selbst gewählten Scans markieren. Schon die Zahl 7 finde ich hoch; außerdem fiel mir die genaue Platzierung schwer. Selbst beim Hineinzoomen ist das Setzen mit dem Finger auf einem Touchscreen wenig präzise. Mein 4-Zoll-Bildschirm erschwerte es zusätzlich. Auf einem 6-Zoll-Telefon dürfte es etwas besser funktionieren.
Leider verwendet die App die tatsächlich ausgewählten Punkte zur Ausrichtung statt einer globalen Registrierung. Damit hängt das Ergebnis vollständig von Ihrer Auswahl ab. Gute Punkte lassen sich wiederum nur setzen, wenn das Objekt klare Merkmale besitzt. Weil jeder Teilscan nur einen sehr schmalen Ausschnitt enthält, ist es manchmal schon schwierig, überhaupt 7 übereinstimmende Punkte zu finden. Immerhin arbeitet die vorhandene Ausrichtung sehr schnell, selbst auf einem iPhone SE. Alternativ exportieren Sie rohe Punktwolken und richten die Scans in einem Desktop-3D-Programm wie MeshLab oder CloudCompare aus.
Bearbeitung
Die App enthält einfache Bearbeitungsfunktionen, die sich in der aktuellen Version auf das Entfernen unerwünschter Bereiche beschränken. Das funktioniert recht ordentlich: Statt jeden Teilscan einzeln zu bearbeiten, lassen sich jetzt per Lasso Bereiche des gesamten Modells markieren und löschen. Präzise Arbeit bleibt auf einem kleinen Smartphone jedoch schwierig. Eine automatische Entfernung von Drehteller oder Untergrund würde ich sehr begrüßen.
Export
Scans lassen sich als rohe PLY-Punktwolken für externe Ausrichtung und Netzerstellung exportieren. Eora Studio kann inzwischen auch wasserdichte, farbige Netze in PLY, STL oder OBJ erstellen. Diese haben allerdings eine sehr geringe Auflösung. Da die Farbe pro Vertex statt über UV-Texturkarten zugewiesen wird, ist auch ihre Farbqualität niedrig, wie die Beispiele im letzten Testabschnitt zeigen.
Die EORA-3D-Hilfeseiten enthalten eine Anleitung zur Netzerstellung aus einer PLY-Punktwolke in CloudCompare. Das ist recht komplex. Für diesen Test und faire Vergleiche wollte ich daher die nativen Netzfunktionen der EORA-App verwenden.
Ich exportierte meine Dateien zu Dropbox. Sie können sie auch an andere Apps weitergeben oder per E-Mail versenden. Die EORA-3D-App lässt sich mit Ihrem Sketchfab-Konto verknüpfen; dort werden aber nur Netze exportiert, keine rohen Punktwolken. Die unten eingebetteten Punktwolken habe ich in MeshLab bearbeitet, um alle einzelnen Scans in einer Punktwolkendatei zusammenzuführen.
Ergebnisse
Zuerst der Kleinkind-Sneaker, den ich häufig scanne. Die ersten beiden Einbettungen zeigen rohe, aus Eora Studio exportierte Punktwolken. Der Export besteht aus 10 separaten PLY-Dateien, die ich für die Darstellung mit MeshLab zusammengeführt habe. Die Ausrichtung erfolgte ausschließlich in der App. Der erste Scan entstand im 8MP-Detailmodus; den Drehteller entfernte ich ebenfalls in der App. Der zweite entstand im 1MP-Fast-Modus. Mit der Taste 3 können Sie die Farben ausschalten.
https://sketchfab.com/models/4dbb4fc15e404fb09dd5582ad79098a9
https://sketchfab.com/models/b04935bd2e394125a0c530b5f88c360e
Die höhere Auflösung erzeugte klar die dichtere Punktwolke: 3 Millionen statt 850 Tausend Punkte. Die Ausrichtung ist nicht perfekt, für eine schnelle Smartphone-Ausrichtung über manuell gesetzte Punkte aber ordentlich. Die vielen Sneaker-Details erleichterten die Punktwahl. Der hochauflösende Scan enthält allerdings deutlich mehr Rauschen.
Die niedrig aufgelöste Version ist durchaus detailreich und wesentlich glatter. Sie benötigt auch erheblich weniger Speicher und wäre leichter nachzubearbeiten. Beim Hineinzoomen sieht man jedoch schnell zwischen den Punkten hindurch.
Zum Detailvergleich habe ich den eingangs erwähnten Desktop-Streifenlichtscanner EinScan-SE gewählt. Dessen Ergebnis ist bereits ein Netz und keine Punktwolke; der Vergleich hinkt also etwas. Bleiben Sie trotzdem dabei.
https://sketchfab.com/models/04c5182c59f64b39b1cc4d1772d28647
Für ungeübte Augen sind Vergleich und Bewertung etwas schwierig. Im hochauflösenden Modus erfasst Eora 3D jedoch beeindruckend viele Details. Aus diesem Rohmaterial ein so glattes, ausgearbeitetes Ergebnis wie beim EinScan-SE zu machen, verlangt umfangreiche Nachbearbeitung: Registrierung, Rauschfilterung, Netzerstellung und Lochfüllung. In der EinScan-PC-Software ist das ein Ein-Klick-Vorgang. Bei Eora3D gelingt es derzeit nur über komplexe Schritte in Desktopsoftware von Drittanbietern, nicht in der mobilen Eora-Studio-App selbst – zumindest, wenn das Endergebnis hochwertig sein soll.
Die Eora-App bietet zwar Netzerstellung und Lochfüllung zu einem einzigen wasserdichten Netz, doch die Ergebnisqualität ist sehr niedrig:
https://sketchfab.com/models/2691eba4afd64f8c8321b9d462e51f53
Für mich ist das ziemlich unzureichend. Weil auch die Farbe nur pro Vertex statt über eine hochauflösende Texturkarte vorliegt, fällt mir keine sinnvolle Verwendung für dieses Ergebnis ein.
Das überraschte mich sehr, denn meine Tests mit der Betaversion waren vielversprechender. Sie konnte nur Teilscans vernetzen und nicht zu einem einzigen Netz fusionieren. Auch Einfärben war noch nicht möglich. Ich führte die Netze deshalb in MeshLab zusammen und färbte sie mit den Punktwolkendaten ein; zu diesem Ablauf erstellte ich ein Videotutorial. Das Ergebnis ist weit von perfekt entfernt, zeigte für mich aber mehr Potenzial für farbige Netze, als die aktuelle Eora-Studio-App erzeugen kann.
https://sketchfab.com/models/92f198210c58484495a321c3987d4864
Allerdings führte ich diese Schritte überwiegend in Desktopsoftware durch. Künftige Versionen von Eora Studio müssen noch beweisen, dass das auch mobil möglich ist.
Hier ein weiterer Eora3D-Beispielscan: zuerst die Punktwolke aus dem Fast-Modus mit 1MP, danach die in der App erzeugte Netzversion.
https://sketchfab.com/models/46f8c9bd01864e07b4a470a94e92f096
https://sketchfab.com/models/874240e2df7c4f3c91a907c4d930d0e3
Die Punktwolke ist nicht perfekt ausgerichtet, zeigt aber wieder schöne Details. Mir gefallen die Fast-Ergebnisse mit 1MP sogar besser als die Detail-Scans mit 8MP, weil sie für mich genügend Details besitzen und recht glatt sind. Extern ließe sich daraus ein gutes Netz erzeugen. Das App-Netz ist dagegen erneut wenig überzeugend. Bei diesem relativ hohen Modell wäre es außerdem viel besser, zwei 360-Grad-Scans fusionieren zu können.
Hier die Hundefigur aus den Screenshots. Es ist die in der App erzeugte Netzversion, direkt zu Sketchfab exportiert und hier eingebettet:
https://sketchfab.com/models/ecae988462d8423f840d41058eeadd0d
Ein wasserdichtes Netz aus einer nicht perfekt ausgerichteten 360-Grad-Punktwolke mehrerer Scans zu erstellen, hat Grenzen. Daraus entstehen Artefakte wie abstehende Geometrie. Derzeit ist Eora 3D daher keine besonders gute Lösung, um schnell eine Sammlung von Tierfiguren zu scannen und direkt zu Sketchfab zu exportieren oder etwa dreidimensional auszudrucken. Allerdings würde diese Zielgruppe vermutlich ohnehin keine $599 für einen Scanner ausgeben.
Wahrscheinlicher sind Anwender, die kleine Objekte mit einem tragbaren Gerät scannen möchten und denen ein Infrarot-Tiefensensor nicht genug Details liefert. Das trifft besonders auf ingenieurtechnische Anwendungen mit technischen Objekten zu. Hier deshalb ein 360-Scan eines Bohrers. Zur Zeitersparnis verwendete ich den Drehteller. Wegen der Objekthöhe wäre ein manueller Scan vom Stativ aus leicht nach unten gerichtet besser gewesen. Gescannt wurde im Fast-Modus mit 1MP; unten die rohe Punktwolke.
https://sketchfab.com/models/5168d5f91a474e20b734affd2ce18b5c
Abgesehen von der Ausrichtung zeigt das Ergebnis viele Details in Farbe und Geometrie. Für Anwendungen zur Qualitätsbeurteilung dürfte es ausreichen. Interessanterweise scheint die Erfassung dunkler und schwarzer Oberflächen vom Winkel zwischen Laser und Kamera abzuhängen. Durch das Etikett seitlich und vorne am Bohrer lässt sich beinahe eine Linie ziehen, ab der die schwarzen Bereiche aus der Aufnahme verschwinden.
Zum Abschluss wollte ich etwas noch Technischeres und Kleineres scannen. Unten sehen Sie die rohe Punktwolke eines einzelnen Scans eines Laptop-RAM-Moduls im Detailmodus mit 8MP.
https://sketchfab.com/models/26ef932976be41a69cd93e5268220d79
Das Objekt ist sehr klein, der Scan aber sehr detailreich. Es gibt Rauschen; das könnte an der weniger lichtempfindlichen Kamera des iPhone SE gegenüber neueren Modellen liegen. Interessant ist auch, dass der Etikettaufdruck als Tiefe erkannt wurde. Man kann „Made in Korea“ in der Geometrie lesen – das sagt etwas über den Detailgrad aus.
Fazit
Nach heutigem Stand halte ich Laser-Objektscanning am Smartphone für ein interessantes Konzept. Gerade weil mobiles Scannen zunehmend auf Echtzeit-Softwarelösungen setzt, bleibt eine Lücke für maßstabsgetreue, hoch detaillierte 3D-Modelle. EORA 3D erfasst auf den meisten Oberflächen deutlich mehr Details als ähnlich teure Tiefensensoren. Bei der reinen Geometriequalität ist es sogar mit teureren PC-basierten Desktop-3D-Scannern vergleichbar.
Das Industriedesign beeindruckt, hat aber praktische Nachteile: Gummierte Unterlagen gegen versehentliches Verrutschen von Scanner und Drehteller fehlen. Außerdem ist der Ladeanschluss des Telefons unzugänglich, wenn der Scanner flach auf dem Tisch steht. Gerade das ist entscheidend, weil Scannen und Verarbeitung den Akku schnell leeren.
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Eora Studio verbessert die zuvor getestete Betaversion, doch wichtige Funktionen fehlen weiterhin. Eine Ausrichtung über manuell ausgewählte Merkmale ist auf einem kleinen Touchscreen schwer präzise auszuführen. Bei manchen Objekten ist schon die Auswahl von 7 eindeutigen Punkten schwierig. Ohne globale Registrierung hängt eine gute Ausrichtung vom Glück ab.
Es gibt nun eine Funktion für wasserdichte Netze. Selbst aus einem gut ausgerichteten 360-Scan entstehen aber unzureichende Ergebnisse, die den hoch detaillierten Rohscans nicht gerecht werden. Die Netze kombinieren schwache Geometrie mit schwachen Vertex-Farben. UV-Texturierung wäre hier dringend nötig.
Wer mehr als Punktwolken braucht, benötigt nach aktuellem Stand Kenntnisse externer Netzbearbeitungsprogramme wie MeshLab oder CloudCompare, um aus EORA-3D-Scans brauchbare Netze zu erzeugen. Beide sind quelloffen und kostenlos, aber nicht besonders benutzerfreundlich. Gerade beim Nutzererlebnis könnten mobile Scanlösungen meiner Meinung nach den größten Mehrwert bieten.
Wenn Punktwolken genügen, insbesondere für Einzelscans, steckt viel Potenzial in diesem Scanner. Der Fast-Modus mit 1MP ist tatsächlich schnell und kann für Qualitätsbeurteilungen praktisch sein. Der Detailmodus mit 8MP liefert zwar detailreichere Scans, ist aber sehr langsam und erzeugte in meinen Tests deutlich mehr Rauschen.
Abschließend ist zu bedenken, dass dieser Test auf der ersten öffentlich verfügbaren Version von Eora Studio beruht. Qualität und Arbeitsablauf werden sich mit der Weiterentwicklung der App und ihrer Algorithmen sicherlich verbessern.
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