Mischmasch-Mesh

3D-Modelle aus Fundstücken collagieren

@ctmagazin | Wettbewerb

Wer sich kreativen Freiraum in der dritten Dimension schaffen will, kann auf eine Fülle von fertigem und freiem Material zurückgreifen – nach dem Motto: klauen und kombinieren statt bauen und modellieren. Das geht schnell, macht Spaß und bringt Ihnen mit etwas Glück einen Preis ein.

Humor hat es schwer in der bildenden Kunst, besonders in der Bildhauerei: „Für einen Lacher lohnt es sich nicht, monatelang an einem Stein herumzuhämmern“, hielt Robert Gernhardt fest [1]. Wer trotzdem komische Plastiken schafft, fängt selten mit einem Marmor- oder Holzblock an, sondern greift eher zu gefundenen Objekten: So montierte Picasso aus einem Fahrradlenker und einem Sattel einen Stierschädel zusammen, Arman schweißte aus einem Haufen Schraubenschlüsseln einen gewichtigen Stegosaurus.

Es ist nicht ehrenrührig, sich fremden Materials zu bedienen. Zudem spart es eine Menge Zeit, wenn man die Elemente seiner Assemblage nicht erst von Grund auf selbst modellieren muss. Die eigene Idee nimmt flott Gestalt an und man gewinnt mehr Spielraum für die kreative Kombination des vorgefundenen Materials.

Benutzt man statt realer Objekte elektronische Fundstücke, die man am Rechner mit kostenloser Software zu neuen 3D-Modellen zusammenfügt, hat man es noch einfacher: Man darf die Gesetze der Schwerkraft ignorieren, braucht weder Schweißgerät noch Sekundenkleber und kann die einzelnen Teile mit gedrückter Maustaste in die gewünschte Größe und Proportion ziehen oder stauchen. Nicht zuletzt braucht man keinen Keller oder Dachboden voller Gerümpel als Fundus, aus dem irgendwann noch mal Kunst werden könnte.

Stattdessen findet man im Internet Tausende von 3D-Modellen zum Herunterladen von der Inbusschraube über die Batman-Büste bis zur kompletten Titanic samt Inneneinrichtung (wahlweise im Werftzustand oder als Wrack). Viele 3D-Enthusiasten bauen ihre detaillierten Modelle zum Spaß und geben sie anschließend im Internet unter einer Creative-Commons-Lizenz frei.

Geladen

Online-Communities wie Thingiverse und BlendSwap halten ihre Mitglieder dazu an, veränderte 3D-Modelle anderer Urheber erneut hochzuladen und auf das ursprüngliche Objekt zu verlinken. Bei Thingiverse kann man so wie in einem Stammbaum nachverfolgen, was die Vorfahren eines Modells waren (Derived from …) und welche Nachkommen es gibt (Remixes). Technische Dinge wie Gurtschließen oder Ersatzteile für 3D-Drucker werden so im Lauf der Generationen in Details verbessert, an Schwachpunkten verstärkt oder für die Produktion auf speziellen Rapid-Prototyping-Maschinen angepasst.

Um die dekorativen bis plakativen Objekte hat sich eine eigene 3D-Mashup-Kultur entwickelt: So gibt es etwa von der Gangsta-Figur des Thingiverse-Users yzorg über zwanzig Varianten, von der Kreuzung mit der Freiheitsstatue über Einhorn- und Nilpferd-Metamorphosen bis hin zum kompletten Schachfigurenset (siehe c’t-Link). Eine 3D-Büste des US-Satirikers Stephen Colbert baute die Community beispielsweise zum Kaffeebecher, zum Plätzchenausstecher und zum PEZ-Spender um oder kombinierte das Konterfei mit dem Körper eines Tyrannosaurus Rex, eines Teddybären oder dem des berühmten Stanford Bunny – eine Hasenfigur, die seit den neunziger Jahren eines der Standard-Testobjekte für 3D-Software ist.

Vermixt

Die nötige Software für die 3D-Collagen und die Arbeit an deren Polygon-Oberflächennetzen (Meshes) gibt es kostenlos – Downloads finden Sie über den c’t-Link. Natürlich brauchen Sie sich nicht in alle im Folgenden erwähnten Programme einzuarbeiten. Für die meisten Montagen reichen ein oder zwei davon – Sie haben die Wahl.

Bei MeshMixer ist der Name Programm: In diese Software lädt man 3D-Formen aus OBJ-, PLY- oder STL-Dateien und lässt per Drag & Drop vorbereitete Teile auf deren Oberfläche fallen, etwa Hasenohren, Kamelköpfe oder Reliefporträts von Beethoven. Diese Teile sind keine geschlossenen Objekte, sondern haben eine Kante, an der entlang die Software sie ins Polygonnetz des Zielobjekts einknüpft.

Die Palette der so applizierbaren Teile lässt sich um individuelle Stücke erweitern, die man selbst aus importierten Meshes herausschneidet. Klicken Sie dazu nach dem Start von MeshMixer auf Import und suchen Sie die gewünschte 3D-Datei heraus. Mit gedrückter mittlerer Maustaste dreht man die Ansicht. Drückt man gleichzeitig Shift, verschiebt man sie, mit Strg stellt man den Zoomfaktor ein.

Klicken Sie dann auf Select/s, um mit der Maus als Pinselspitze den Bereich anzumalen, den Sie gerne als Teil isolieren wollen. Mit dem Mausrad verstellt man den Durchmesser des Pinsels. Hält man Shift gedrückt, wird der Pinsel zum Radiergummi, mit dem man seine Auswahl korrigieren kann. „Edits/Convert to Part“ löst das ausgewählte Teil vom Rest des Objekts, ein Klick auf Accept fügt es oben in die Palette der platzierbaren Mesh-Fragmente ein.

Importieren Sie das Objekt, auf das Sie Ihr frisch vorbereitetes Teil setzen wollen. MeshMixer fragt dann, ob Sie den neuen Import an das bereits geladene Objekt anfügen (Append) oder dieses ersetzen wollen (Replace). Auch wenn es der Intuition zuwiderläuft – wählen Sie hier letztere Alternative. Das eben zugeschnittene Teil bleibt in der Palette erhalten und ist übrigens auch nach dem nächsten Programmstart noch da.

Laden Sie Ihr Zielobjekt, ziehen Sie Ihr vorbereitetes Stück Oberflächennetz aus der Palette und lassen Sie es am gewünschten Ort fallen. Größe, Position und Ausrichtung kann man nachträglich noch korrigieren. Beim Mixen von Meshes hilft es unserer Erfahrung nach, wenn man den geplanten Landeplatz etwas vorbereitet. Glätten Sie die Fläche beispielsweise mit dem Smooth Brush [2] oder malen Sie eine Auswahl auf die Stelle und wählen dann die radikale Glättung über „Edits/Erase & Fill“.

Kombiniert

Manchmal möchte man nicht Oberflächennetze aneinander nähen, sondern geschlossene Volumen ohne weiche Übergänge miteinander verschweißen oder eine Form aus der anderen ausstanzen. Hierfür bietet MeshMixer boolesche Operationen.

Importieren Sie nacheinander zwei 3D-Objekte und bringen Sie beide zueinander in die gewünschte Konstellation. Markieren Sie dazu eines mit einem Linksklick und wählen Sie Edits/Transform. Es erscheint ein blau-rot-grünes Koordinatensystem aus Pfeilen, Bögen und Quadraten. An den Pfeilen entlang zieht man das Objekt mit der Maus durch den Raum, über die Bögen versetzt man es in Rotation. Ziehen an den Quadraten verändert die Größe in der jeweiligen Richtung. Die Esc-Taste nimmt alle Transformationen auf einmal zurück. Passen Lage und Größe beider Objekte zueinander, verlässt man den Transform-Modus über einen Klick auf Accept.

Wählen Sie dann die beiden Objekte gemeinsam aus, indem Sie Shift gedrückt halten und nacheinander beide anklicken. Die drei booleschen Operatoren finden Sie im Edits-Menü: Union bildet die Vereinigung, Intersection den Schnitt, wie in der Mengenlehre. Difference spart aus der zuerst ausgewählten Form die zweite aus.

MeshMixer findet und repariert auch Problemstellen im Polygonnetz. Nach einem Klick auf Analysis/Inspector markiert die Anwendung kritische Punkte mit stilisierten Stecknadeln: Blaue zeigen auf Löcher. Rote markieren geometrisch nicht eindeutige Stellen (non-manifolds), verursacht etwa durch Überschneidungen und offene Kanten. Pinkfarbene Nadeln verweisen auf abgelöste Teile des Netzes. Nach Klick auf den jeweiligen Stecknadelkopf repariert MeshMixer die jeweilige Problemzone automatisch, nach Klick auf „AutoRepair all“ versucht sich die Anwendung nacheinander an allen.

Gemischt

Weit mehr Konstruktions- und Modellierwerkzeuge für die Arbeit am eigentlichen Polygonnetz bietet das Open-Source-3D-Paket Blender [3]. Fürs 3D-Remix sind hier die Importfilter für Dateiformate wie OBJ, STL, PLY, Collada, VRML, X3D und 3DS interessant. Weitere kann man als Add-ons nachrüsten. Beim Export zeigt sich Blender ähnlich flexibel. Die Software rendert zudem schicke Bilder und Animationen von 3D-Objekten und Szenen – so können Sie Ihr Werk beispielsweise effektvoll ins Spotlicht setzen, mit Metallglanz oder einer Marmorstruktur versehen und wie auf einem Drehteller vor der virtuellen Kamera rotieren lassen [4].

Das Blender-Projekt lebt von seiner aktiven Community. In ihr sind nicht nur die Software-Entwickler wichtig, sondern auch die vielen Anwender, die ihre 3D-Modelle, Materialien, Animationen und Render-Setups über Online-Plattformen wie BlendSwap austauschen. Fremde Blender-Dateien kann man als Bibliothek einbinden und aus ihnen gezielt einzelne Objekte ins eigene Projekt kopieren – wie das genau geht, lesen Sie in unseren Blender-FAQ auf Seite 162.

Skizziert

Einladender als der horizontlose Anthrazit-Raum in Blender erscheint vielen 3D-Einsteigern die grüne Pixelwiese von SketchUp. Das 3D-Zeichenprogramm ist auch nach dem Besitzerwechsel von Google zu Trimble weiterhin in einer leicht eingeschränkten Version kostenlos zu bekommen, die seit Kurzem SketchuUp Make heißt. Mit der Software kommt man mit wenigen Klicks zu ersten Erfolgen etwa in Form von Gebäudemodellen [5]. Die Software bewältigt aber durchaus auch anspruchsvolle Aufgaben wie die Konstruktion eines trojanischen Pferdes mit verborgenem Mechanismus, der ein Geheimfach freigibt, wenn man seinen Schwanz nach oben zieht [6].

Was SketchUp zum heißen Kandidaten für 3D-Collagen macht, ist seine direkte Anbindung an die 3D-Galerie. Diese Online-Datenbank für 3D-Modelle hat Google aufgebaut, Trimble betreibt sie weiter. Nach einem Klick auf „Datei/3D-Galerie/Modelle übernehmen“ öffnet sich direkt aus SketchUp heraus eine Suchmaske, über die man Zugriff auf viele Tausend detaillierte Objekte bekommt. Hat man das Passende gefunden, holt man es mit einem Klick auf „Modell herunterladen“ direkt in die 3D-Ansicht des Programms.

Die kostenlose SketchUp-Version unterstützt keine booleschen Operationen wie Blender oder MeshMixer und speichert nur ins KMZ- sowie ins Collada-Format. Die Software lässt sich allerdings durch Plug-ins erweitern [7,8]. Einen kostenlosen Exportfilter für STL-Dateien finden Sie über den c’t-Link.

Spezialisiert

Nützliche Spezialisten fürs Zuschneiden, Vereinfachen und Flicken von Oberflächennetzen sind beispielsweise die Programme MeshLab und netfabb Studio. Letzteres finden Sie als kostenlose Spezialversion auf der Heft-DVD zu c’t 6/13. Diese bietet im Vergleich mit der kostenlosen Basisausgabe zusätzliche geometrische Primitive – etwa parametrisierbare Schrauben, Muttern und Zahnräder [9]. Außerdem speichert sie mehrere Bauteile gemeinsam als STL-Datei und kann daher ebenfalls für räumliche Collagen eingesetzt werden. MeshLab eignet sich unter anderem als universeller Betrachter und Konverter für 3D-Modelle in vielen gängigen Dateiformaten, schließt aber auch Löcher im Netz, entfernt lose Fragmente und reduziert die Polygonzahl. Spezialisten wie MakeHuman[10] oder DAZ Studio [11] erzeugen menschliche Figuren und bringen sie in die gewünschte Pose – auch sie lassen sich als Mesh exportieren und in 3D-Montagen integrieren.

Material und Werkzeug warten auf Sie – legen Sie los! Wenn Sie Spaß am räumlichen Collagieren finden und uns Ihr persönliches 3D-Mashup schicken, können Sie mit Ihrer Kreativität und etwas Glück auch noch gewinnen. Mehr dazu lesen Sie auf der Seite gegenüber. (pek)

Literatur
  1. [1] Robert Gernhardt, 10 Sätze betr. Komik, komische Zeichnung, bildende Kunst und Literatur nebst einem Zusatz, in: Hier spricht der Zeichner, Reclam Verlag, 2005
  2. [2] Peter König, Heinrich Hink, Datenmetz, 3D-Scans mit Gratis-Software aufpolieren, c’t 18/12, S. 158, aktualisierte Online-Fassung siehe c’t-Link
  3. [3] Heinrich Hink, Eintauchen in 3D, Blender-Workshop für Einsteiger, c’t 21/12, S. 164
  4. [4] Heinrich Hink, Animieren in 3D, Blender-Workshop für Einsteiger, Teil 2, c’t 22/12, S. 172
  5. [5] Peter König, Weltverbesserung, 3D-Gebäude für Google Earth selbst bauen und hochladen, c’t 12/07, S. 88, aktualisierte Online-Fassung siehe c’t-Link
  6. [6] Gerald Himmelein, 3D-Dressur, Modelle für den 3D-Druck mit SketchUp konstruieren, c’t 15/11, S. 96
  7. [7] Jan Krutisch, Konstruieren mit Code, Eigene Werkzeuge für SketchUp programmieren, c’t 2/11, S. 158
  8. [8] Jan Krutisch, Konstruieren mit Klasse, Eigene Werkzeuge für SketchUp programmieren, Teil 2, c’t 3/11, S. 180
  9. [9] Peter König, Eingemascht, Objekte in 3D scannen und ergänzen, c’t 7/13, S. 174
  10. [10] Gerald Himmelein, Puppenformer, c’t 24/11, S. 64
  11. [11] Gerald Himmelein, Gratis mit Haken, c’t 16/11, S. 62
Online-Stoff

Einen zentralen Ort für 3D-Material gibt es im Web nicht – wenn Sie ein bestimmtes Objekt in einem bestimmten Dateiformat suchen, müssen Sie unter Umständen mehrere Online-Datenbanken ansteuern. Zwei interessante Quellen stellen wir hier kurz vor, Links und Bilder zu weiteren finden Sie über den c’t-Link. Manchmal ist eine kostenlose Registrierung nötig, um Dateien herunterladen zu können, manche Betreiber wie TurboSquid bieten neben Gratis-Modellen auch kostenpflichtige an. Bevor man Teile eines heruntergeladenen Modells seinem eigenen 3D-Werk einverleibt, sollte man allerdings die Lizenz prüfen – manche Creative-Commons-Variante schreibt beispielsweise vor, dass der Urheber des Ausgangsobjekts genannt wird.

30 Jahre – 3 Dimensionen

Markenzeichen sind zwar geschützt, aber zur Feier des Jahres machen wir eine Ausnahme: Laden Sie sich über den c’t-Link die 3D-Version unseres c’t-Logos herunter, nehmen Sie es auseinander, verziehen und stauchen Sie die Buchstaben, kombinieren Sie diese neu und mit interessanten Fundstücken aus dem Web, eigenen 3D-Scans oder selbst konstruierten Teilen und schicken Sie uns den fertigen 3D-Cocktail als Ihren Beitrag für unseren Jubiläumswettbewerb 30 Jahre – 3 Dimensionen.

Neben unserem Logo dürfen Sie alles an 3D-Rohmaterial verwenden, was Sie im Netz finden, sofern dessen Lizenz die Wiederverwendung erlaubt und Sie uns Ihre Quellen angeben. Wenn Sie Teile selbst modelliert oder gescannt haben, bitten wir ebenfalls um einen kurzen Hinweis. Thematisch sind Ihrer Fantasie keine Grenzen gesetzt: Ob Sie das Logo einer selbst geschaffenen Chimäre auf die Brust setzen, es zu Maschinenteilen in einem biomechanischen System umwidmen, das C als Henkel für ein Ufo-Mutterschiff in Teekesselform verwenden oder in einen 3D-Wortwitz einbauen – wir freuen uns jetzt schon auf Ihre plastisch-fantastischen Beiträge.

Bei der Software haben Sie freie Wahl – wichtig ist nur, dass sie am Ende ein Polygonmodell in einem der vier Dateiformate STL, OBJ, PLY oder Collada produziert und tatsächlich etwas zu sehen ist, wenn man die fertige Datei im kostenlosen 3D-Viewer MeshLab öffnet.

Farbe oder Oberflächentexturen sind allerdings überflüssig – wie eine Marmorplastik oder ein Bronzeguss sollte Ihr 3D-Beitrag seine Wirkung rein über die Form entfalten. Der Grund: Wir möchten gerne ein paar besonders gelungene Objekte auf einem der 3D-Drucker in der Redaktion materialisieren, diese Maschinen drucken allerdings nur einfarbig. Auch für die Abstimmung im Web werden die Wettbewerbsbeiträge ohne Textur und Farbe erscheinen.

Ihr fertiges 3D-Modell mailen Sie bis spätestens 4. September um 23:59 Uhr an die Adresse 3dmashup@ct.de, sofern es als ZIP oder anderes Archiv komprimiert nicht größer 10 MByte ist. Für größere Modelle schicken Sie uns bitte einen Download-Link. Nach einer Vorauswahl durch unsere Redaktionsjury werden die eingereichten 3D-Objekte kurz danach im Browser zu bewundern und von allen Seiten zu inspizieren sein. Dann ist die heise-online-Community dran und kürt die schönsten und originellsten 3D-Mixobjekte.

Video: 30 Jahre - 3 Dimensionen

Die oder der Erstplatzierte gewinnt wahlweise ein iPad 4 (16 GByte) oder ein Nexus 10 (32 GByte). Für den zweiten Platz gibt es ein iPad mini (16 GByte, WLAN) oder ein Nexus 7 (32 GByte, UMTS). Wer einen der drei ersten Plätze erringt, kann sich zudem jeweils ein Jahresabo eines Magazins aus dem Heise Zeitschriften Verlag aussuchen, bekommt das c’t-Gesamtarchiv c’t rom auf Blu-ray Disc nebst externem BD-Laufwerk und wird auch noch zu unserer Geburtstagsparty am 1. November nach Hannover eingeladen – Anreise innerhalb Deutschlands und Hotelzimmer gehen ebenfalls auf unsere Kosten.

Unter den anderen Teilnehmern am Wettbewerb und der Online-Abstimmung verlosen wir weitere Einladungen zur Party, allerdings müssten Sie Anfahrt und Übernachtung selbst übernehmen; um vergünstigte Hotelkontingente kümmern wir uns.

Die Teilnahmebedingungen und alle weiteren Details zum Wettbewerb finden Sie im Web unter:

www.ct.de/mitmachen

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