3D-Scans verwalten, nutzen und analysieren in BLENDER 3D

Nach hunderten gescannten Objekten in Museen und für Grabungsfirmen sehe ich das Hauptproblem nicht in der Objekterfassung selbst, sondern in der Nutzung der Daten.

Jeder kann relativ einfach 3D-Scans erstellen, vor allem nach einem kurzen Workshop zum Thema. Die Nutzung der Daten scheint aber immer noch eine Hürde darzustellen.

Doch warum?

Daten sind unübersichtlich, fremde Formate, 3D-Software wirkt einschüchternd!

Die allermeisten Modelle, die ich bisher erfasst habe, waren Teil von Präsentationsprojekten (z. B. Online-Ausstellungen) oder zur einmaligen Dokumentation wichtiger oder einzigartiger Objekte. Da ich immer neben den 3D-Daten auch verzerrungsfreie Renderbilder und Schnittbilder in meine Protokolle einarbeite, werden die eigentlichen Daten nicht angefasst, sondern nur archiviert.

Schlimmer noch: Der größere Teil der online gezeigten Modelle wird nach dem Ende der Ausstellung/Projekts wieder depubliziert. Daten geraten mitunter in Vergessenheit und Objekte werden unter Umständen erneut gescannt.

Der Umgang mit den 3D Daten ist einfach noch zu ungewohnt, die abgeleiteten simplen Renderbilder ausreichend, und wenn neue Abbildungen benötigt werden, wird das originale Objekt wieder aus dem Magazin geholt und fotografiert, anstatt neue hochauflösende 3D-Renderings anzufertigen.

Der etablierte Arbeitsablauf ist so stark eingeübt, dass viel Potenzial ungenutzt bleibt.

Wie können 3D Modelle leichtern nutzbar werden

Die größte Hürde ist die Menge an Daten, die nach einem 3D-Scan anfällt.

• Rohdaten (Bilder oder Punktwolken in verschiedenen Formaten)
• 3D-Daten wie OBJ, FBX, GLTF und die dazugehörigen Indizes und Texturen
• fertige Renderings
• Schnitte als Vektordaten (SVG)
• Arbeitsprojekte im Metashape-Format oder anderen exotischen Formaten
• STL und 3mf Daten für eventuelle 3D-Drucke

Der Großteil der späteren Nutzer verwendet eine Windows Version auf ihren Geräten, die meist von Dritten verwaltet wird. Viele dieser Dateien lassen sich nicht ohne die korrekte Zusatzsoftware auf Windows öffnen. Es müssen also Programme zusätzlich installiert und gelernt werden, doch welche? Was soll ich von meinem Admin installieren lassen? Kostet das etwas? Werden weitere Programme für die anderen Daten gebraucht?

Um diese Hürden ein wenig abzubauen, plädiere ich für ein frei verfügbares Programm, mit dem die meisten Probleme gelöst werden können.

Blender als Container

Seit Jahrzehnten existiert die frei verfügbare Software Blender 3D und wird kontinuierlich weiterentwickelt. Mittlerweile ist die Benutzung der Oberfläche stark vereinfacht worden, sodass auch ungeübte Personen leichter ihre ersten Schritte am Modell unternehmen können.

Das Programm ist fast eine Art Schweizer Taschenmesser für Kreative, denn es enthält zahlreiche Fähigkeiten wie 3D-Modellierung, 2D-Zeichentools, Scripting, Audiobearbeitung und Videoschnitt und einiges mehr.

Die Blender-Projektdateien sind aber in allererster Linie ein Container für unterschiedliche Medien. So kann ich neben den 3D Daten auch zusätzliche Bilder, PDFs und Texte direkt in der .blend-Datei ablegen.

Im Folgenden möchte ich die wichtigsten Funktionen für archäologische und Museumsobjekte vorstellen, wie sie in Blender zur Verfügung gestellt werden können. Ohne Tage und Wochen damit zuzubringen, alle Aspekte der Software zu lernen.

3D Daten

Der Hauptzweck einer .blend-Datei ist natürlich, 3D‑Daten zu visualisieren und nach Bedarf zu manipulieren.

Seit Version 3 von Blender haben wir mehrere Schaltflächen, um den 3D Viewer einfach mit der Maus zu verwenden, ohne auf komplexe Tastaturkürzel zurückgreifen zu müssen.

Im 3D-Viewer haben wir oben rechts ein Koordinatengizmo. Dieses rotiert mit der Ansicht und dient als Orientierungshilfe. Die 3 Achsen sind mit X, Y und Z beschriftet und können angeklickt werden. Um die Ansicht auf die jeweilige Richtung zu fokussieren. (Alternativ Mausrad drücken zum Rotieren oder die Zahlen auf dem NUM Block für feste Ansichten)

Darunter haben wir eine Lupe, mit der wir herein- und herauszoomen können. (Alternativ durch Drehen des Mausrads oder durch Halten der STRG-Taste + Drücken des Mausrads)

Und eine Hand, um die Ansicht zu verschieben. (Alternativ Shift + Mausrad drücken)

Dies sind die grundlegenden Bedienungen für den 3D-Viewer als Einstieg.

Text und Kontext

3D-Funde benötigen immer auch Kontext, Dafür ist es wichtig, beschreibende Elemente mit in der 3D-Datei zu haben. So entfällt die Zeit, nach der korrekten Dokumentation des Objektes zu suchen und ein zweites oder drittes Fenster zu öffnen.

Blender verfügt über einen internen Texteditor, grundlegende Funktionen mitbringt.

Dieser kann über ein Unterfenster eingebunden werden. Hier habe ich eine bestehende Objektbeschreibungsvorlage direkt integriert.

Es können beliebig viele Texte in Blender integriert werden.

Alternativ können auch Abbildungen und Referenzbilder importiert werden.

Einzelne Bereiche der Objekte können auch direkt mit dem Annotation-Tool markiert und für später gespeichert werden. So können Details hervorgehoben oder Fehlstellen markiert werden.

Messen

Auf den Modellen können direkt Messungen und Anmerkungen vorgenommen werden. Dafür ist in Blender standardmäßig ein Messtool (linker Bildschirmrand) vorhanden.

Weitere Messungen wie Volumen und Oberflächen können mithilfe des Blender-eigenen 3D Print Toolbox-Addons berechnet werden.

Schnitte

Mithilfe boolscher Operationen lassen sich schnell Bereiche aus den Modellen heraustrennen oder einzelne Querschnitte erzeugen.

Diese Profile können mit wenigen Klicks gerendert werden oder als Kurven exportiert und in Vektorprogrammen (InDesign, Affinity Designer, CAD …) weiterverwendet werden.

Rendern

Von Haus aus verfügt Blender über drei unterschiedliche Render-Engines. Die realistischsten Ergebnisse erreicht man mit Cycles, welches aber relativ ressourcenintensiv ist. Auch Eevee kann fotorealistische Ergebnisse erzielen, benötigt aber mehr Finetuning in den Einstellungen. Dafür verkürzt sich die Renderzeit stark.

Cycles Render

Workbench Render

Für Oberflächen Renderings, die nur die Struktur des Objektes wiedergeben, eignet sich die Workbench-Engine am besten. Hier liegt die Renderzeit bei nur wenigen Sekunden.

Normalerweise rendere ich 4–8 Ansichten pro 3D-Scan in Cycles und einmal in der Workbench-Engine. Diese dienen eher nicht zur direkten Publikation, sondern der Bebilderung des Protokolls und als Vorschaubilder.

Line Art Render

Die genauen Rendereinstellungen werden in einem Folgebeitrag vorgestellt.

Asset Browser

Eine wichtige Neuerung in Blender ist der Asset-Browser. In diesem können Bibliotheksverzeichnisse bestimmt werden, in denen 3D-Modelle zentral gespeichert werden können. Diese können jederzeit direkt in neue Dateien importiert werden.

Durch diese zentrale Aufbewahrung können Grabungen und Sammlungen komplett gesichert und im schnellen Zugriff gehalten werden.

Ausblick

Diese Funktionen sind nur ein kurzer Einblick in die Möglichkeiten von Blender in Forschung und Visualisierung in Blender 3D.

Der Hauptvorteil liegt für mich darin, dass eine .blend-Datei ein komplettes Objekt und dessen Referenzen sowie schriftliche Dokumentation enthalten kann. So ist alles Benötigte schnell zur Hand. Gleichzeitig lässt sich das komplette Interface auch zusätzlich anpassen und viele Funktionen automatisieren.

In folgenden Beiträgen gehe ich genauer auf 3D Rendern, die Benutzung des Asset-Browsers, Schnitte und Rekonstruktionen sowie weitere Funktionen in Blender 3D ein.