Gut im Bilde

Eine herausragende Stärke des Schreiner- und Tischlerhandwerks ist die individuelle Planung und Herstellung, beispielsweise von Möbeln oder Innenausbauten. Die Möglichkeit, exakt auf die Wünsche und Vorstellungen des Kunden eingehen zu können, verschafft dem Handwerk einerseits entscheidende Marktvorteile gegenüber der Industrie. Andererseits scheint es jedoch schwer bzw. unmöglich, dieses immense „Produktspektrum“ dem Kunden gegenüber aufzuzeigen. Es gilt hier, den Möbelhäusern mit ihren teilweise riesigen Ausstellungsflächen Paroli zu bieten. Diese Möglichkeit haben Handwerksbetriebe in der Regel nicht oder nur in sehr begrenztem Umfang. Trotz allem will der Kunde heute zuerst sehen, was er kauft – auch beim Schreiner und Tischler.

Eine Möglichkeit besteht nun darin, mit Bleistift und Papier einen Entwurf anzufertigen und zu präsentieren. Hier ist das Vorstellungsvermögen des Kunden jedoch stark gefordert. Möchte er schließlich weitere Ausführungsvarianten sehen, muß der Planer evtl. im großen Stil radieren und/oder neuzeichnen – ein mühsames Geschäft.

Andere bzw. erheblich erweiterte Möglichkeiten in diesem Zusammenhang bietet die fotorealistische Präsentation am Computer. Im Bereich der Küchenplanung und -präsentation ist dies übrigens heute Standard (Küchen lassen sich allerdings zum Großteil ohne eigentlichen Konstruktionsaufwand aus hinterlegten Bibliotheken am Bildschirm „zusammenbauen“).

Voraussetzung für fotorealistische Präsentation ist ein 3D-CAD-System. Hat man damit beispielsweise ein Möbel gezeichnet bzw. geplant, ist die Basis für eine anschließende fotorealistische Präsentation bereits geschaffen. Viele branchenspezifische 3D-CAD-Programme bieten die Möglichkeit, das Geplante mit „Leben“ zu erfüllen. Einige beinhalten diese Option standardmäßig, bei anderen gibt’s entsprechende Zusatzmodule. So können z.B. Oberflächen farbig angelegt oder mit beliebigen Holzstrukturen versehen werden. Auch Griffe und andere Beschläge lassen sich in unterschiedlichen Design-, Material- und Farbvarianten am Möbel darstellen.

Als Ergebnis steht ein mehr oder weniger realitätsnahes, virtuelles Abbild des fertigen Möbels zur Verfügung. Dem Kunden kann dieses dann quasi per Mausklick in unterschiedlichen Designvarianten am Bildschirm präsentiert werden. Er betritt sozusagen gemeinsam mit seinem Schreiner oder Tischler dessen virtuelle Ausstellung und wird zum aktiven Mitplaner.

Neben der erzielbaren hohen Qualität der Darstellung – im Extremfall kann der Kunde am Bildschirm durch sein neu eingerichtetes Wohnzimmer „spazieren“ – sind es vor allem zwei Punkte, die für die fotorealistische Darstellung am PC sprechen: Designvarianten lassen sich innerhalb kürzester Zeit generieren, und die erstellten Daten des Möbels können im Auftragsfall bereits eine Basis für Arbeitsvorbereitung und Fertigung sein. Was den erforderlichen Aufwand und die erzielbare Qualität einer fotorealistischen Präsentation angeht, unterscheiden sich die am Markt erhältlichen Programme. Das liegt zum Teil daran, daß unterschiedliche technische Verfahren zum Einsatz kommen, die ihrerseits über jeweils spezifische Möglichkeiten verfügen.

Ein Anwender sollte daher vor dem Kauf eines 3D-CAD-Systems wissen bzw. hinterfragen, worauf es ihm, falls er es wünscht, bei der fotorealistischen Präsentation ankommt: Soll das Ergebnis perfekt, von einem Foto kaum mehr zu unterscheiden sein, oder reicht vielleicht die etwas einfachere Variante? Welches Präsentationsergebnis erreiche ich mit welchem Aufwand?

Um den Einstieg in die Thematik zu vereinfachen, werden die unterschiedlichen Verfahren nachfolgend angesprochen und ihre Möglichkeiten beschrieben.

Bei dieser Art der farbigen Darstellung einer 3D-Szene werden die Flächenfarben über den Mittelwert der Helligkeiten an den Eckpunkten der Fläche berechnet. Das bedeutet, daß eine Lichtquelle ihr Licht auf eine Fläche wirft und je nach dessen Einfallswinkel die Beleuchtungsintensität der Fläche variiert. Dieses Verfahren bietet einen sehr schnellen Eindruck des dargestellten Möbels, ist qualitativ aber nicht unbedingt für Kundenpräsentationen geeignet. Eine echte Schattenberechnung sowie die Berechnung von Spiegelungen sind nicht möglich.

Das Schattieren einer Szene mit Open GL setzt voraus, daß der Anwender eine spezielle Hardware und ein für Open GL geeignetes Betriebssystem einsetzt. Die Voraussetzungen: Windows NT als Betriebssystem und eine sogenannte 3D-Grafikkarte, die Open GL unterstützt. Heutzutage sind solche Grafikkarten bereits ab DM 300,- im Handel erhältlich. Vorteile von der Darstellung mit Open GL sind die Geschwindigkeit, mit der eine Szene gerechnet werden kann und die Möglichkeit, sich im Raum bzw. um das Möbel herum zu bewegen. Open GL bietet auch die Möglichkeit, Texturen (z.B. Holz) darzustellen. Dies setzt allerdings eine geeignete Hardware (Grafikkarte mit Texturspeicher) voraus. Open GL hat allerdings den Nachteil, daß Schatten und Spiegelungen nicht dargestellt werden können.

Das zur Zeit gängigste Verfahren zur Berechnung fotorealistischer Computergrafiken ist das Raytracingverfahren. Raytracing (= Strahlverfolgung) beruht auf dem Prinzip der Umkehrbarkeit eines Lichtstrahls. In der Natur sendet eine Lichtquelle einen Lichtstrahl aus, dieser Strahl trifft irgendwann auf eine Oberfläche und wird von dieser reflektiert. Der reflektierte Strahl trifft nun auf ein weiteres Objekt oder ins Auge und wird dort als Farbpunkt wahrgenommen. Beim Raytracing wird nun vom Auge aus ein Sehstrahl durch ein Gitter (Bildschirm) geschickt, der dann auf eine Oberfläche trifft. Jeder Punkt der Oberfläche hat nun durch die gesetzten Lichtquellen eine bestimmte Helligkeit und Farbe, die dann dem entsprechenden Punkt auf dem Bildschirm zugeordnet wird.

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So setzt sich ein Raytracingbild aus vielen Bildpunkten (Auflösung) zu einem Gesamtbild zusammen. Mit dem Raytracingverfahren ist es möglich, Texturen (z.B. Holzmaßerungen), exakte Schattenwürfe und auch Spiegelungen zu berechnen. Dadurch wirkt ein solches Bild fotorealistisch. Moderne Raytracer bieten zur Ausleuchtung der Szene verschiedene Lichtquellentypen, wie z.B. Spots und ausgedehnte Lichtquellen, um die Ausleuchtung noch effektiver und realistischer gestalten zu können.

Das Radiosity-Verfahren ist das modernste und auch realistischste Verfahren zur Erzeugung fotorealistischer Präsentationen. Bei diesem Verfahren kann man von einer fotorealistischen Szene (nicht nur fotorealistisches Bild) reden, da man sich in einem mit einem modernen Radiosity Programm berechneten Raum frei bewegen kann. Das Verfahren ist auf dem PC sehr neu und erfordert eine entsprechend leistungsstarke Hardwareausstattung. Radiosity zeichnet sich durch die Berechnung realistischer Ausleuchtungen aus, da Licht nicht nur von bestimmten Punkten, sondern von Flächen abgestrahlt werden kann. Hierdurch bekommt man realistische, weiche Schattenränder und Farbschattierungen. Nachteil dieser Art der Darstellung ist, daß Spiegelungen nicht dargestellt werden können. Moderne Programme bieten jedoch die Möglichkeit, diesen Effekt per Raytracing nachzurechnen.

Wie bei Open GL und Radiosity angedeutet, kann man eine Szene auch „begehen“. Animationen sind vom Computer erzeugte Videos. Diese Videos werden meist mit dem Raytracingverfahren berechnet und können auf fremden Rechnern abgespielt oder auch mit zusätzlicher Hardware auf eine Videokassette aufgespielt werden.

Bei der Präsentation von fotorealistischen Bildern oder Animationen sollte man auch das Präsentationsmedium sorgfältig wählen. So ist es z.B. notwendig, das gerechnete Bild auf einen Drucker auszugeben, um es dem Kunden vorzulegen. Hierfür gibt es verschiedene Verfahren: Das am häufigsten verwendete Verfahren ist das Tintenstrahlverfahren. Tintenstrahldrucker gibt es in verschiedenen Größen von DIN A4 bis DIN A0. Zu Präsentationszwecken eignet sich ein DIN A3-Tintenstrahldrucker am besten, da das A3 Format gut zum Kunden transportiert und auch auf jedem Tisch präsentiert werden kann. DIN A4 ist oftmals zu klein, um Details darstellen zu können, und sollte daher nicht verwendet werden.

Eine fotorealistische Präsentation lebt durch den Einsatz von echten Texturen. Dazu ist es erforderlich, eine Textur (Materialoberfläche) als Datei in den Computer zu bekommen. Viele Programme bieten bereits eine umfangreiche Texturbibliothek. Es ist allerdings von Vorteil, eigene Materialien erzeugen zu können, damit bei einer Präsentation auch genau das richtige Material verwendet werden kann. Diesen Zweck erfüllen Scanner. Mit einem Scanner kann man ein Furnier oder ein Foto einer großen furnierten Fläche in den PC einlesen und als Datei speichern. Digitale Kameras erfüllen zwar den gleichen Zweck, sind aber meist nicht so gut in der Bildqualität.

Viele 3D-CAD-Systeme haben keine Möglichkeit, fotorealistische Bilder zu berechnen. Sie dienen ausschließlich der Erzeugung von dreidimensionalen Objekten im Computer. Um nun ein solches 3D-Modell zu präsentieren, benötigt man spezielle Renderingprogramme (Render-Bildberechnung). E

Diese lesen die Daten von einem 3D-CAD-System über eine spezielle Schnittstelle ein und bieten dann die Möglichkeit, Materialien zu vergeben, Lichtquellen zu setzen und eine Perspektive einzustellen. Da bei diesen Programmen das eigentliche 3D-CAD-System verlassen wird und die Materialzuordnung im Renderprogramm erfolgt, ist es sehr umständlich, eine neue Variante des Möbels bei veränderter Geometrie zu berechnen. Sinnvoller ist hier der Einsatz eines 3D-CAD-Systems mit integriertem Renderer. Programme, in die der Renderer integriert ist, haben den Vorteil, daß Materialzuordnungen schon in der Konstruktionsphase gemacht werden können und dies bei einer Veränderung der Geometrie des Möbels nicht erneut geschehen muß.

Da die fotorealistische Präsentation in einer Phase erfolgt in der noch nicht sicher ist, ob der Kunde einen Auftrag erteilt, sollte eine 3D-Konstruktion und Präsentation so schnell wie möglich erstellt werden können. Es gilt vor allem darauf zu achten, daß das 3D-CAD-System eine schnelle Präsentation der Planungen ermöglicht und die Einstellung der Perspektive sowie das Setzen der Lichtquellen auf einfache Art und Weise geschehen. Von großem Vorteil ist es, wenn man bei der Einstellung der Perspektive das Objekt sofort schattiert beobachten kann, ohne nach jeder Veränderung der Kameraposition eine Darstellung berechnen zu müssen. Auch sollten Lichtquellen beim Setzen sofort beurteilt werden können. Wichtig ist auch die Möglichkeit einer Voransicht. Da für ein Raytracingbild mitunter mehr als 20 Minuten Rechenzeit erforderlich sein können, sollte die Software eine Vorschau anbieten, mit der man die Szene, Materialien und Lichtquellen beurteilen kann, bevor das endgültige Bild gerechnet wird.

Der Computer bietet also schon heute die Möglichkeit, dem Kunden seine neue Einrichtung so zu präsentieren, daß er genau weiß, was er später bekommt. Die Erfahrung zeigt, daß eine solche Präsentation das Niveau eines Verkaufsgesprächs deutlich verändert. Auf einmal ist nicht mehr der Preis das vorrangige Thema, vielmehr wird jetzt über sachliche Dinge wie Holzart, Farbe und Design diskutiert.

Daß eine fotorealistische Präsentation in 2-3 Jahren von jedem Kunden erwartet wird, dürfte sicher sein. Also sollte man sich schon heute mit diesem Thema auseinandersetzen, um den zeitlichen Vorsprung zu nutzen. Durch diese hochwertige Art der Präsentation geht der Kunde natürlich auch von einer hochwertigen Fertigung aus und ist sicher, entsprechende Qualität zu bekommen. Und zwar von Anfang an. n