3DF Zephyr – Vom 2D-Foto zum 3D-Modell

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Ein erstaunliches Programm mit großem Spaß- und Nutzfaktor 

Ob lebende Person oder Keramikfigur – ab und an wäre es schön, aus ganz normalen Fotos eine räumliche, virtuelle Kopie des fotografierten Objekts zu erzeugen, um diese beispielsweise mit einem 3D-Drucker auszudrucken. Genau dies ist mit dem professionellen Programm 3DF Zephyr möglich, welches bereits in der Gratis-Version erstaunliche Ergebnisse präsentiert.

Eigentlich ist es mit normalen 2D-Fotos nicht ohne weiteres möglich, daraus räumliche Gebilde zu erzeugen. Diese Grenze haben die findigen Programmierer der kommerziellen Software „3DF Zephyr“ jedoch mittlerweile mithilfe eines Algorithmus gesprengt, was den Sprung vom 2D-Bild zum 3D-Modell erlaubt, das mit einem 3D-Drucker ausgedruckt werden kann.

Die Idee hinter diesem Geniestreich ist, von einem Gegenstand mit einer Digitalkamera ganz viele Fotos aus verschiedenen Perspektiven zu machen, die von 3DF Zephyr analysiert und zu einem räumlichen Abbild verschmolzen werden. Dazu ist es zwingend nötig, sich mit der Kamera um das Modell zu bewegen. Eine bloße Drehung des Modells, etwa mithilfe eines Drehtellers, ist nicht von Erfolg gekrönt, da der zugrundeliegende Algorithmus zwingend einen sich ändernden Hintergrund benötigt, um aus den Einzelbildern einen räumlichen Körper zu berechnen.

Werden Gegenstände lediglich gedreht und von fester Position aus fotografiert, so kann der Algorithmus kein räumliches Gebilde berechnen.

Das Resultat ist ein verwaschenes, unbrauchbares Bild

Ein korrektes 3D-Modell erstellen

Um ein brauchbares, räumliches Modell aus verschiedenen Bildern zu erstellen, müssen diese zwingend durch Umrunden des Gegenstands beziehungsweise der Person gewonnen werden.

Diese Bilder werden nun in 3DF Zephyr eingelesen, wozu zunächst über „Arbeitsablauf/Neues Projekt…“ ein neues Projekt angelegt wird.

Danach öffnet sich ein Projektassistent, in dem wichtige Tipps für optimale Fotos gegeben werden, damit die Umwandlung in ein räumliches Objekt gelingt.

Durch Klick auf den Button „Weiter“ öffnet sich ein neues Fenster, in dem die einzulesenden Bilder ausgewählt werden können. Sind diese Bilder in einem bestimmten Ordner, so kann dieser Ordner angewählt werden.

Ist die Wahl getroffen, werden die ausgewählten Bilder aufgelistet.

Per Klick auf den Button „Weiter“ kann das nächste Fenster aufgerufen werden. Dort werden die Kameraparameter angezeigt. Die dort angegebenen Werte können in aller Regel bestätigt werden.

Mittels eines Klicks auf den Button „Weiter“ wird wiederum das nächste Fenster aufgerufen, in dem die Einstellungen für die Verarbeitung der Bilder vorgenommen werden. Die Einstellungen „Menschlicher Körper“ und „Tief“ haben sich für die Hasen-Figur als optimal herausgestellt.

Nachdem die Einstellungen über den Button „Weiter“ bestätigt wurden, kann über den Button „Start“ der Rekonstruktionsvorgang gestartet werden.

Dieser Vorgang kann durchaus einige Minuten in Anspruch nehmen.

Nach Abschluss der 3D-Rekonstruktion werden diejenigen Fotos in grüner Farbe hervorgehoben, die für die weitere Bearbeitung tauglich sind. Je mehr dies sind, desto besser.

Über den Button „Abschließen“ wird der Assistenzbildschirm gelöscht und das Ergebnis der 3D-Rekonstruktion präsentiert. Zu sehen ist eine Punktewolke sowie die blau eingezeichneten Kamerapositionen, aus denen die Fotos aufgenommen wurden.

Das 3D-Modell erstellen

Auf der Grundlage der vorangegangenen Arbeiten kann 3DF Zephyr nun ein 3D-Modell des fotografierten Gegenstands erzeugen. Dazu ist zunächst der Button „3D-Modell-Erstellung“ anzuklicken.

Anschließend öffnet sich der Assistent zur 3D-Modellgenerierung. Hier werden alle Kameras ausgewählt und der Weiter-Button angeklickt.

Im nächsten Fenster werden die Einstellungen „Menschlicher Körper“ sowie „Hohe Detailgenauigkeit“ gewählt und der Weiter-Button betätigt.

Über den Start-Button wird nun die 3D-Modellerzeugung gestartet.

Der Rechner ist dabei durchaus mehrere Minuten beschäftigt, weshalb hier Geduld gefragt ist.

Das Ergebnis ist ein 3D-Körper (gelber Kreis), dem noch blau eingefärbte Kamerapositionen (gelbe Pfeile) sowie Bodenstrukturen (roter Pfeil) zugefügt sind.

Die Bodenstrukturen werden nicht benötigt, können daher gelöscht werden. Dazu wird „Bearbeitung“ angewählt, der Button „von Hand“ angeklickt, mit der Maus ein Rechteck um die zu löschenden Bereiche gezogen und im Bereich „Bearbeiten“ der Button „Löschen“ angeklickt.

Textur erzeugen

Auf das bereinigte Objekt kann nun eine Textur gelegt werden, wozu der Button „Texturierte Mesh-Erzeugung“ angeklickt wird.

Im erscheinenden Assistenten werden die Einstellungen „Allgemein“ und „Hohe Detailgenauigkeit“ gewählt.

Anschließend kann über den Button „Weiter“ in das Startfenster gewechselt werden. Hier wird über den Button „Start“ die Texturierung gestartet. Das Ergebnis ist ein nahezu reales räumliches Abbild des fotografierten Körpers.

Soll dieser in einer Animation dargestellt werden, so ist in den Reiter "Animator" zu wechseln und der Button "Alle Kamerapositionen hinzufügen" zu betätigen. Nach Klick auf den Play-Button kann als Ergebnis ein nahezu reales räumliches Abbild des fotografierten Körpers betrachtet werden.

Der Export in das OBJ-Format

Das räumliche Modell kann nun in das OBJ-Format exportiert werden. Dazu ist „Export“ anzuklicken und der Eintrag „Texturiertes Mesh exportieren…“ anzuwählen.

Im erscheinenden Fenster ist als Exportformat „ObJ/Mtl“ auszuwählen und mit Klick auf den Button „Export“ der Export zu starten.

Die erzeugte Datei ist übrigens kein Volumenmodell, kann demnach zwar beispielsweise in BeckerCAD 3D Pro importiert jedoch nicht weiterbearbeitet werden.

Den Hasen per 3D-Drucker ausdrucken

Viele Slicer für 3D-Drucker können das Obj-Format direkt einlesen, so auch Rexprint für den Drucker „Rex“. Wird die Obj-Datei importiert, so ist festzustellen, dass der Hase sehr klein ausgefallen ist. Dies ist jedoch kein Problem, da über die Skalier-Funktion der Hase auf die gewünschte Größe hochskaliert werden kann.

Damit der Druck einwandfrei funktioniert, macht es Sinn, automatisch Stützstrukturen erzeugen zu lassen.

Werden Stützen verwendet, sollte die Software angehalten werden auch ein „Raft“ zu erzeugen, damit die Stützen einen sicheren Halt finden. Dieser Raft muss später zusammen mit den Stützen manuell entfernt werden.

Rund zwei Stunden wird für den Ausdruck der Figur benötigt, wobei rund sieben Meter Filament verbraucht werden. Das Ergebnis ist ein verkleinertes Abbild des Originalhasen, das sich durchaus sehen lassen kann. Für ein noch besseres Gesamtbild des 3D-Modells müssten nur noch die Stützen vorsichtig mechanisch entfernt werden.

Video 3DF Zephyr – Vom 2D-Foto zum 3D-Modell:

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