Vor einiger Zeit entdeckte ich den Orangemonkie Foldio360, einen „intelligenten Drehteller“, der per App über Bluetooth gesteuert wird. Er kostet 165 Euro ohne Mehrwertsteuer in der EU und 139 US-Dollar in den USA.
Wie der Name nahelegt, ist der Foldio360 eigentlich für 360-Grad-Produktfotografie gedacht. Mich interessierte, ob er sich auch zur Automatisierung von Photogrammetrie verwenden lässt. Deshalb kontaktierte ich den niederländischen Händler Benèl BV , der mir freundlicherweise ein vollständiges Set bereitstellte: Foldio360, ein tragbares Lichtzelt mit weißen, schwarzen und grünen Hintergründen sowie ein Smartphone-Stativ. Die Teile sind einzeln oder als Set erhältlich.
Ich denke, das liegt im Budget vieler Kreativprofis und anderer professioneller Nutzer, die mit 3D-Erfassung experimentieren möchten. Sogar für Hobbyanwender und Bildungseinrichtungen ist es erschwinglich.
Die entscheidende Frage lautet natürlich: Funktioniert es für Photogrammetrie? Finden wir es heraus!
Warum teste ich das?
Für die 3D-Erfassung kleiner bis mittelgroßer Gegenstände gibt es inzwischen zahlreiche Desktop-3D-Scanner. Die meisten lassen sich mit einem elektrischen Drehteller kombinieren, der vollständige 360-Grad-Scans wesentlich einfacher automatisiert. Solche Scanner werden ständig besser, einfacher bedienbar und günstiger. Ein All-in-One-Streifenlichtscanner wie der EinScan-SE (Test) ist ab 1.199 US-Dollar erhältlich.
Eine andere Methode zur dreidimensionalen Erfassung der Wirklichkeit ist Photogrammetrie: Sie erzeugt aus einer Reihe gewöhnlicher 2D-Fotos ein 3D-Modell. Beliebte Programme dafür sind Agisoft PhotoScan (Test), RealityCapture (Test) und 3DF Zephyr (Test). Von Letzterem gibt es eine kostenlose Version. Außerdem erhalten Sie einen Rabatt auf die Lite-Version für bis zu 500 Fotos auf meiner Angebotsseite.
Alle diese anspruchsvollen Programme können beeindruckend detaillierte Modelle erzeugen. Sofern Sie aber nicht genug Geld für einen Aufbau mit 100 Kameras haben, kostet Photogrammetrie mit einer einzigen Kamera viel Zeit. Das kann zum Problem werden, wenn Sie viele Objekte scannen oder mit volumetrischer 3D-Stop-Motion-Animationexperimentieren möchten.
Ich hoffe, mit dem Foldio360 einen Aufbau ähnlich einem Desktop-3D-Scanner realisieren zu können, der jedoch Photogrammetrie verwendet.
Hardware und Software
Auf den ersten Blick ist der Foldio360 ein gewöhnlicher elektrischer Drehteller: 25 cm Durchmesser, weiß und sehr leicht. Unspektakulär — doch unter der Haube stecken einige interessante Funktionen, die ihn für diesen Zweck ideal machen.
Erstens lässt er sich über Bluetooth mit einer ansprechend gestalteten und einfach bedienbaren App für Android oder iOS steuern. Dort legen Sie fest, wie oft der Drehteller bei einer vollständigen Umdrehung stoppt: 24-, 36- oder 48-mal. Auch die Geschwindigkeit lässt sich einstellen.
Neben den Drehoptionen gibt es einen Regler für das Lichtsystem HALO EDGE. Was das ist? Tatsächlich so futuristisch, wie es klingt! Hinten am Drehteller sitzt ein transparenter Streifen, der wie der Millennium Falcon leuchten kann. Auf einer Hohlkehle, also einem knickfreien Fotohintergrund, beleuchtet HALO EDGE den Hintergrund.
Kombinieren Sie dieses Rücklicht mit den beiden dimmbaren LED-Leisten im mitgelieferten Lichtzelt oder mit anderen nach vorn gerichteten Dauerleuchten, scheint das Objekt in einer vollständig weißen Umgebung zu stehen. Der Helligkeitsregler der App verstärkt diesen Effekt. Insgesamt lässt sich das so selbst für Anfänger sehr intuitiv erreichen.
Smartphone-Modus und 360-Grad-Produktfotografie
Eine 360-Grad-Fotosequenz erstellen Sie direkt in der App, indem Sie einfach die Aufnahmetaste drücken. Danach können Sie das Ergebnis kostenlos zu Orangemonkies Dienst Spinzam hochladen. Von dort lässt es sich in sozialen Netzwerken teilen oder in eine Website einbetten, wie im zweiten Bild unten.
Zum Drehen das Bild unten anklicken und ziehen
Das ist sicher ein schneller, einfacher Weg zu grundlegenden interaktiven 360-Grad-Ansichten. Viel mehr bieten sie aber nicht. Beispielsweise kann die App keine Umläufe aus verschiedenen Höhen zu einer stärker dreidimensionalen Präsentation kombinieren.
Das ist alles schön, aber mich interessiert 360-Grad-Fotografie eigentlich nicht, zumindest nicht als Endergebnis. Ich wollte die Fotos aus dem Foldio360 exportieren und in Photogrammetrie-Software laden, um echte volumetrische 3D-Präsentationen zu erstellen.
Leider haben die exportierten Fotos nicht die volle Auflösung, sondern nur 1080 × 1080 Pixel. Für manche Fälle ist das nicht völlig unbrauchbar; darauf komme ich gleich zurück. Zuerst möchte ich jedoch die entscheidende Photogrammetrie-Funktion des Foldio360 vorstellen: die Fernsteuerung einer DSLR.
DSLR-Modus und Photogrammetrie
Schade, dass die Smartphone-App keine Fotos in voller Auflösung speichert. Für die bestmöglichen Photogrammetrie-Ergebnisse ist eine bessere Kamera aber ohnehin sinnvoll. Deshalb ist der DSLR-Modus des Foldio360 besonders erfreulich.
In diesem Modus steuern Sie den Drehteller weiterhin per Bluetooth über die App. Bei jedem Halt sendet jedoch eine LED an der Vorderseite einen Auslösebefehl an eine externe Kamera. So können Sie Fotos in voller Auflösung mit allen gewünschten Einstellungen aufnehmen.
Im DSLR-Modus speichert die App die Bilder natürlich nicht; Sie müssen sie selbst von der SD-Karte holen. Moderne DSLRs wie die Canon Rebel T6i können Bilder per WLAN auf den Computer übertragen. Wenn Ihre Kamera das nicht kann, ist auch eine SD-Karte mit WLAN eine Möglichkeit..
Die Fernsteuerung arbeitet mit Infrarot. Meine üblicherweise verwendete Sony RX100M2 unterstützt das nicht. Deshalb nahm ich meine alte Einsteigerkamera Canon EOS 550D, auch Rebel T2i genannt, mit Kitobjektiv. Die App bietet Steuerprofile für alle großen DSLR-Marken. Ich musste jedoch „refresh list“ antippen und „Canon-2“ auswählen, damit es funktionierte. Das war bei jedem App-Start erneut nötig, weil sie die Auswahl nicht speichert. Die Auslösung funktioniert zuverlässig, allerdings unterbrechen manche Kamerawinkel und -positionen die Sichtverbindung zwischen dem Infrarotsender des Foldio360 und dem Empfänger der EOS.
Aktualisierung vom Oktober 2018: Extension Kit
Für größere Gegenstände auf dem Drehteller hat Orangemonkie das Extension Kitangekündigt. Es enthält eine größere Scheibe mit 49 cm beziehungsweise 19 Zoll Durchmesser, die über den vorhandenen Teller gelegt wird. Mit dem beiliegenden Spiegel und der verspiegelten Unterseite der Platte gelangt das Infrarotsignal über den Rand hinaus. Ein großer weißer Hintergrund gehört ebenfalls dazu. Für Photogrammetrie-Nutzer ist das eine erfreuliche Nachricht.
Das Extension Kit wird 89 US-Dollar kosten, ist aber zeitlich begrenzt für 59 US-Dollar vorbestellbar.
Die DSLR-Funktion des Foldio360 ist in drei Punkten ideal für automatisierte Photogrammetrie:
- Sie können Fotos in voller Auflösung mit den präzise steuerbaren Einstellungen einer DSLR aufnehmen.
- Sie können RAW-Fotos aufnehmen, um verbleibende Schatten leichter in Photoshop zu entfernen. Für die meisten Photogrammetrie-Programme speichern Sie sie anschließend als JPG.
- Mit zwei oder drei DSLRs können Sie gleichzeitig aus mehreren Winkeln fotografieren. Die Infrarotsteuerung ist passiv, sodass alle Kameras gleichzeitig auf die Signale reagieren.
Für den geringen Preis ist das eine sehr interessante Funktion. Bevor ich die Ergebnisse zeige, möchte ich aber den übrigen Aufbau vorstellen.
Das Lichtzelt
Das Foldio-Lichtzelt gibt es inzwischen in mehreren Größen.
- Foldio 2 — 15 Zoll für $69
- Foldio 3 — 25 Zoll für $139 oder 159 US-Dollar mit zusätzlichen separaten LED-Halo-Bars
Für meine Tests verwendete ich das kleinere Zelt, und es ist tatsächlich recht klein. Ich empfehle deutlich eher das 25-Zoll-Foldio-3, damit die Ränder des Hintergrunds nicht im Bild erscheinen.
Für Produktfotografie gibt es natürlich viele Alternativen. Beispielsweise faltbare Lichtzelte aus Stoff mit eingebauter Beleuchtung, wie dieses 25-Zoll-Modell von AmazonBasics für 135,99 US-Dollar. Oder Sie kombinieren Dauerleuchten auf Stativen mit einem Fotohintergrund. Ein Set mit Leuchtstofflampen gibt es schon für 57 US-Dollar , ein Set aus LED-Panels für 150 US-Dollar.
Marker verwenden
Keine der hier eingesetzten Anwendungen benötigt zwingend Marker. Bei den meisten Objekten funktioniert allein die weiße Foldio360-Platte einwandfrei. Wenn Sie die Bodenfläche ohnehin abschneiden, ist ein Untergrund mit erkennbaren Mustern für Photogrammetrie aber sinnvoll. Dafür eignet sich vieles. Da der Drehteller rund ist, wollte ich etwas speziell Passendes gestalten.
Die PDF-Datei unten habe ich mit generierten 12-Bit-Zielmarken erstellt. Agisoft PhotoScan Pro und die Vollversion von RealityCapture können diese Marker jeweils direkt erkennen.
Druckbare Marker als PDF herunterladen
Ergebnisse
Nun zum vermutlich spannendsten Moment: Funktioniert es? Ja! Hier sehen Sie die Hundefigur, aufgenommen mit 48 DSLR-Fotos, in drei beliebten Programmen verarbeitet. Das ist nicht unbedingt ein direkter Qualitätsvergleich der Anwendungen, denn ihre unterschiedlichen Qualitätseinstellungen beeinflussen geometrische Details und Verarbeitungszeiten.
3DF Zephyr
3DF Zephyr (Test) ist die einzige kommerzielle Photogrammetrie-Software mit einer kostenlosen Version für höchstens 50 Fotos. Anders als RealityCapture benötigt sie keine Nvidia-Grafikkarte. Sie können daher grundsätzlich jeden modernen Computer verwenden, je nach GPU allerdings mit begrenzter Geschwindigkeit. Für mehr als 50 Fotos, etwa bei größeren Objekten oder den später gezeigten vollständigen „360 × 360“-Aufnahmen, gibt es Zephyr Lite mit einem Limit von 500 Fotos.
Rabatt auf 3DF Zephyr Lite sichern
Über die Schaltfläche unten können Sie die Lite-Version mit 10 US-Dollar beziehungsweise 10 Euro Rabatt bestellen!
https://sketchfab.com/models/348d6e3b479840abb4b14d162d6ac572
Agisoft PhotoScan
Sie können Agisoft PhotoScan (Test) als Standardversion für 179 US-Dollar oder als Pro-Version für 3.499 US-Dollar kaufen. Nur Pro unterstützt eine native Markererkennung vor der Verarbeitung. Wie bereits erwähnt, sind Marker für die meisten Objekte nicht erforderlich, schon gar nicht für diese detailreiche Hundefigur. Sie können den Ablauf aber zuverlässiger machen, besonders bei weniger detailreichen Gegenständen.
https://sketchfab.com/models/0af78f92b6384316b856f22f35800cd3
RealityCapture
RealityCapture (Test) ist vermutlich das schnellste Photogrammetrie-Werkzeug auf dem Markt. Die Promo-Version gibt es bei Steam für 39,99 US-Dollar monatlich oder 109 US-Dollar für drei Monate. Sie ist auf 2.500 Fotos begrenzt, was für den Foldio360 und allgemein für kleine bis mittelgroße Objekte mehr als ausreicht.
https://sketchfab.com/models/e3a7a95445154c22bcca5d5c119370ec
Das Modell oben wurde in Normal-Qualität verarbeitet und war in nur 24 Minuten fertig. Ja, RealityCapture ist schnell!).
Etwas Größeres erfassen
Hier weitere Aufnahmen unterschiedlich großer und geformter Gegenstände, die auf verschiedene Weise mit dem Foldio360 entstanden sind. Alle Fotos wurden mit Agisoft PhotoScan Pro in hoher Qualität verarbeitet, weil ich diese Software gerade teste und gern effizient arbeite.
Die gedruckten Marker auf der Platte unterbrechen gewissermaßen den Effekt des unendlich weißen Hintergrunds. Photogrammetrie mit einem Drehteller und feststehender Kamera benötigt einen vollkommen gleichmäßigen Hintergrund. Je nach Objektfarbe kann eine der anderen mitgelieferten Hintergrundfarben besser geeignet sein. Mit einer DSLR ist es sogar einfacher, einen schwarzen Hintergrund vollständig schwarz abzubilden. Dafür genügt etwas Unterbelichtung, die sich nach Erzeugung der Textur leichter korrigieren lässt.
Bei schwarzem Hintergrund können allerdings die weißen Seiten des Lichtzelts ins Bild geraten. Insgesamt ist das Zelt dieses Sets im Verhältnis zum Drehteller etwas klein. Es eignet sich nur für Objekte bis zur Größe der zehn Zentimeter breiten Hundefigur.
Für größere Gegenstände ließ ich das Lichtzelt deshalb ganz weg und verwendete lediglich einen schwarzen Fotohintergrund sowie zwei Dauerleuchten.
Wie Sie sehen, bleibt der äußere Markerring wegen der kleinen Standfläche der Büste sichtbar. Da die meisten Objekte keine Marker benötigen, ist es aber meist kein Problem, wenn diese verdeckt werden. Achten sollten Sie darauf, dass Gegenstände bei einer nach unten gerichteten DSLR nicht über den Rand des Drehtellers hinausragen. Sie können sonst den Infrarotsender verdecken und die Auslösung verhindern. Ob der sehr leichte Foldio360 überhaupt sehr große und schwere Objekte tragen kann, weiß ich nicht.
Von der Büste oben nahm ich zwei Umläufe mit je 48 Fotos aus verschiedenen Winkeln auf. Danach wollte ich einige Bilder direkt von oben machen, doch aus diesem Winkel funktionierte die Infrarotauslösung nicht. Als Ausweg nutzte ich die dritte Option der Foldio-App: die manuelle Drehung um einen festgelegten Winkel. Ich stellte 60 Grad ein und machte sechs Fotos von Hand mit Selbstauslöser, um Kamerabewegungen zu vermeiden.
Alle unbearbeiteten JPGs lud ich in PhotoScan. Wie unten zu sehen, funktionierte das recht gut — bei einem Bruchteil der Aufnahmezeit gegenüber dem Fotografieren derselben Büste beim Herumgehen.
https://sketchfab.com/models/0c3eac07a49347f4b520be9ffe647cce
Eine vollständige „360 × 360“-Aufnahme erstellen
Bei kleinen Objekten liegt der große Vorteil von Foldio360 und Lichtzelt im bereits beschriebenen unendlich weißen Hintergrund. Mit richtig eingestellter Kamera können Sie diese unverändert stehen lassen und mehrere Umläufe mit unterschiedlich ausgerichtetem Objekt aufnehmen. Das ist besonders hilfreich, wenn Sie auch die Unterseite erfassen möchten.
Aus Gründen der Effizienz und Geschwindigkeit, um die es in diesem Beitrag schließlich geht, wollte ich alles direkt in der Kamera erledigen und die Fotos nicht bearbeiten müssen. Das funktioniert nur bei dunklen Objekten. Werden helle Gegenstände überbelichtet, gehen in den JPGs Details verloren. Bei ihnen bleibt nur die Nachbearbeitung der RAW-Dateien.
Denken Sie aber daran, dass Sie bei einer festen Kameraposition auch direkt in Agisoft PhotoScan eine einzige Maske für alle Fotos erstellen können.
Ich wählte die alte Agfa-Clack-Kamera unten, weil sie eine interessante Unterseite hat — nun ja, egal. Außerdem kombiniert sie helle und dunkle sowie glänzende Bereiche. Ich fotografierte vier Umläufe mit je 36 Bildern; 48 schienen etwas übertrieben. Die Kamera stand dabei nacheinander auf Unterseite, Oberseite, Rückseite und Vorderseite:
Die dichte Punktwolke verarbeitete ich mit der Einstellung High Quality und bearbeitete das Mesh nicht. Lediglich die Tonwerte der Textur passte ich an, um die Überbelichtung der Originalfotos auszugleichen. Hier das Ergebnis:
https://sketchfab.com/models/cd588b0eb2804943bdb7fad1e66afa0f
Mit dem Ergebnis bin ich sehr zufrieden, sogar überrascht! Dass die kleinen Hebel am Objektiv richtig rekonstruiert wurden, ist einfach großartig. Ebene Bereiche wie der Sucher und die Fläche um das Objektiv rauschen zwar etwas. Das ist jedoch ein allgemeines Photogrammetrie-Problem bei strukturlosen Oberflächen. Die Details sind jedenfalls vorhanden, sowohl geometrisch als auch in der Textur!
Fazit
Der Foldio360 begeistert mich für Photogrammetrie, besonders angesichts seines günstigen Preises. Die App hat einige kleine Fehler, funktioniert ansonsten aber hervorragend. Der größte Nachteil: Im Smartphone-Modus werden keine Fotos in voller Auflösung gespeichert. Egal wie gut die Smartphone-Kamera ist, ein vollständig mobiler Ablauf lässt sich damit nicht realisieren.
Für ernsthafte Anwendungen werden Sie wahrscheinlich ohnehin eine professionellere Kamera verwenden. Der DSLR-Modus ist die entscheidende Stärke dieses Geräts. Der Infrarotsender hat Grenzen bei der Reichweite, besonders bei Aufnahmen von oben, arbeitet sonst aber zuverlässig. 48 Fotos pro Umlauf sind schön, doch für die meisten Gegenstände genügen 36, was Verarbeitungszeit spart.
Die Halo-Edge-Hintergrundbeleuchtung funktioniert hervorragend mit einem kleinen Lichtzelt. Wenn Sie die manuelle Einstellung einer DSLR beherrschen, die für Photogrammetrie ohnehin unerlässlich ist, erzeugen Sie bereits in der Kamera einen unendlich weißen Hintergrund. So reichen die JPGs aus, um Gegenstände effizient vollständig in 360 × 360 Grad zu erfassen.
Mir gefällt, dass Orangemonkie die Möglichkeiten des Foldio360 ständig durch Zubehör erweitert, etwa größere Lichtzelte, Halo Bars und das neu angekündigte Extension Kit.
Bei größeren Gegenständen funktioniert der Foldio360 weiterhin vor einem gleichmäßigen Fotohintergrund. Für breitere Objekte ist es praktisch, dass das neue Extension Kit die Reichweite des Infrarotsenders erweitert. Aber selbst ohne automatische Auslösung spart es Zeit, den Teller um einen festen Winkel drehen zu lassen und von Hand auszulösen.
Mein persönlicher Funktionswunsch wäre die Unterstützung WLAN-gesteuerter Kameras wie meiner Sony RX100M2. Das würde den Aufbau kompakter und die Kameraposition flexibler machen.
Angesichts des günstigen Preises sprechen nur wenige Gründe gegen den Kauf eines Foldio360 zur Automatisierung von Photogrammetrie kleiner bis mittelgroßer Gegenstände. Er macht Spaß, ist einfach zu bedienen und vielseitig einsetzbar.
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