CAD2Pict. Vollautomatische Erstellung von Grafiken und Produktfotos aus 3D - CAD Daten

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1 Vollautomatische Erstellung von Grafiken und Produktfotos aus 3D - CAD Daten

2 Warum Bilder aus 3D-CAD-Daten Immer mehr Konstruktionsdaten werden in 3D erstellt. Zugleich ist auch die 3D - Modellierung am DTP - PC salonfähig geworden. Dies führt zwangsweise zu Überlegungen, solche Daten für die Erstellung von hochwertigen Zeichnungen und Bildern zu verwenden. Der Erstellungsprozess soll automatisiert ablaufen, weil viele zeitraubende, immer wiederkehrende Einzelschritte dazu nötig sind. Grundkonzept für diesen Prozess: Einzelne Programme lösen nicht alle geforderten Aufgaben. Für jede Teilaufgabe kann die Software verwendet werden, die den Anforderungen am besten entspricht (z.b. Photoshop für Druckdatenaufbereitung). Vorrausetzungen für diesen Prozess, die heute bereits erfüllt werden: Hohe Prozessorleistung für CAD-Modellkonvertierung und Radiosity-Rendering. Entsprechende Programme am Softwaremarkt vorhanden. API- und Scriptschnittstellen der einzelnen Programme. Praktischer Nebeneffekt: Die Konstrukteure werden nicht mit exotischen Aufgaben belastet. Volle Gestaltungsfreiheit für Grafiker, Katalogersteller, (technischen Redakteur); traditionelle Produktfotografie überflüssig?!

3 Weshalb den Prozess automatisieren Erzeugung großer Mengen an Bildern und Zeichnungen für z.b. Kataloge. Schnelle Erstellung und Änderung von Einzelzeichnungen für Bedienungs-, Montage- und Serviceanleitungen. Zeitraubende Versuche im 3D-Programm entfallen. Einarbeitung in komplexe Programme wird auf ein Minimum reduziert. Gleichartige Schritte der einzelnen Programme sind standardisiert und laufen automatisch ab.

4 Welche Anforderungen an Bilder und Grafiken sind für qualitative Darstellung und optimale Weiterverarbeitung notwendig und mit einer automatisierten Verarbeitung kompatibel?

5 Anforderungen Vektorgrafik Export aus CAD-Programm, von 3D nach 2D.

6 Anforderungen Vektorgrafik Herkömmlicher Export aus CAD-Programm: Linien kaum bearbeitbar, keine Flächen.

7 Anforderungen Vektorgrafik Geschlossene Flächen für jedes Einzelteil zur Hervorhebung (Grautöne/Farben) angesprochener Teile

8 Anforderungen Vektorgrafik Verschiedene Ebenen für Lichtkanten, Konturen und Eckkanten zur Untersteichung der Perspektive mit verschiedenen Linienstärken.

9 Anforderungen Vektorgrafik Weitere Anforderungen Alle Arten von Perspektivansichten; Isometrie, Dimetrie, Fluchtpunkt usw. geringe Datenmenge durch wenige Punkte und überlappende Linien. Maßstäbliche Größen der Grafiken. Schnitte durch Bauteile oder Gruppen.

10 Anforderungen Vektorgrafik Beispiele

11 Anforderungen Vektorgrafik Beispiele

12 Anforderungen fotorealistische Abbildung Gleichmässige, natürliche Ausleuchtung Verbindung mit dem Untergrund Alle Arten von Perspektivansichten; Isometrie, Dimetrie, Fluchtpunkt usw. Darstellung verschiedener Materialoberflächen Maßstäbliche Größen der Bilder Schnitte durch Bauteile oder Gruppen

13 Anforderungen fotorealistische Abbildung Standardbeleuchtung: wirkt sehr künstlich

14 Anforderungen fotorealistische Abbildung Punkt-Lichtquellen im 3D-Raum: sehr schwierig in der Handhabung, für automatischen Prozess ungeeignet

15 Anforderungen fotorealistische Abbildung Radiosity mit Himmelskugel als Beleuchtung: näher an der Realität, aber zu flach beleuchtet mit Radiosity ohne Radiosity Radiosity = alle Gegenstände im Raum beeinflussen sich gegenseitig durch Reflektion des Lichts

16 Anforderungen fotorealistische Abbildung Radiosity mit Himmelskugel als Beleuchtung und Boden

17 Anforderungen fotorealistische Abbildung Radiosity mit Himmelskugel als Beleuchtung mit Boden und Spiegelungen im Material

18 Anforderungen fotorealistische Abbildung Radiosity mit Himmelskugel als Beleuchtung mit Boden, Spiegelungen und schwacher Punktlichtquelle

19 Anforderungen fotorealistische Abbildung Radiosity mit Himmelskugel als Beleuchtung mit Boden, Spiegelungen und schwacher Punktlichtquelle, zusätzlich verschiedene Oberflächen (erfordert manuellen Eingriff)

20 Anforderungen fotorealistische Abbildung Beispiele

21 Anforderungen fotorealistische Abbildung Beispiele

22 Anforderungen fotorealistische Abbildung Beispiele

23 Bewegung und Interaktion weitere Möglichkeiten mit diesem Prozess Fotorealistische Animationen Flash-Animationen SVG

24 Wie kann dieser Prozess technisch realisiert werden? Die Realisierung erfordert große Erfahrung, sowohl im grafischen als auch im Softwarebereich. Außerdem sind Kenntnisse in Scriptprogrammierung erforderlich. Zunächst wird der Prozess in sinnvolle Einzelschritte zerlegt. Für jeden einzelnen Schritt ist ein Programm (oder PlugIn) erforderlich, das die Aufgabe optimal erfüllt. Dann erfolgt die Verknüpfung der einzelnen Programme zum Gesamtprozess. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass das System sehr variabel bleibt und unterschiedlich konfiguriert und angepasst werden kann. Einzelne Module können bei besseren Alternativen ausgetauscht werden.

25 Stichpunkte zur Realisierung: Gesteuerter Gesamtablauf. - Scriptprogramme (VB) - Kommandozeilen, APIs Standardisiertes 3D-Quellformat. - Tesseliert (3D-Flächenmodell) - Reduzierte Datenmenge Standardisierte Kameras im virtuellen Raum - verschiedene Perspektiven - verschiedene Abbildungsmaßstäbe Radiosity-Renderer. - Nur Himmel als Lichtquelle - Ebene als Untergrund Einsatz von Standardtools. - CAD-Viewer/Konverter - 3D-Illustrationsprogramm - Vektorableitungs-PlugIn - Vektorprogramm - Bildbearbeitungsprogramm Übergabe von Parametern. - Größe der Objekte für Maßstab - Auswahl Perspektive und Ansicht - Detaillierungsgrad/Bildgröße - Darstellungsart (Vektor/Foto)

26 Konvertierung der CAD-Daten Welche Quelldateien können verarbeitet werden? Programmspezifische Formate z.b.: Catia, ProE, Solid Works usw. Austauschformate z.b.: STL, DXF, VRML, usw. Hier kann die Konvertierung meist entfallen. CAD-Daten CAD-Konverter Prozessparameter: Modell- Detaillierung

27 Konvertierung der CAD-Daten Was passiert bei der Konvertierung? Überführung der programmeigenen (parametrischen) CAD-Daten in ein standardisiertes Flächenmodell (Tesselierung). Zwischenspeicherung in geeignetem Format (STL, DXF, VRML).

28 Import in 3D-Illustrationsprogramm Vordefinierter Raum (3D-Template) mit installierten Szene-Objekten: Kameras für verschiedene Perspektiven und Maßstäbe Beleuchtung Bodenebene CAD-Daten CAD-Konverter 3D-Programm Prozessparameter: Modell- Detaillierung Perspektive Maßstab

29 Ableitung Fotorealbild Übergabe an Radiosity-Render-Client. Finish im Bildbearbeitungsprogramm für Druck- oder Onlineanwendungen. CAD-Daten CAD-Konverter 3D-Programm Radiosity-Renderer Bildbearbeitung FotorealBild Prozessparameter: Modell- Detaillierung Perspektive Maßstab

30 Ableitung Vektorgrafik Umsetzung verschiedener Körperkanten in Vektorlinien Nachbearbeitung im Vektorprogramm für verschiedene Anwendungen. CAD-Daten CAD-Konverter 3D-Programm Radiosity-Renderer Vektorbearbeitung Bildbearbeitung Vektorbild FotorealBild EPS- Export Prozessparameter: Modell- Detaillierung Perspektive Maßstab Vektor- Detaillierung

31 Ableitung Vektorgrafik Prinzip der Linienbildung und Schwierigkeiten bei der Vektorableitung Probleme bei Rundungen, hier ist eventuell nachträgliche Bearbeitung notwendig!

32 Was kann vollautomatisch erstellt werden und wo ist manueller Eingriff erforderlich (teilautomatisch)? Vollautomatischer Prozess möglich bei Produktabbildungen Einzelkomponenten für Zusammenstellung im Vektorprogramm Voraussetzungen für vollautomatisierten Prozess: Nullpunkt in der Mitte des Modells. Exaktes Flächenmodell in optimaler Detaillierung. Seitenrichtige Lage im Raum. Richtige Größe des Modells. Manuelle Eingriffe erforderlich bei Korrektur von Größe und Lage im Raum Explosionsdarstellungen Werbliche Darstellungen Zusammen- /Auseinander-Bau Kombination mit anderen Teilen, eventuell aus Datenbank (DigitalMockUp), z.b. - Hände, - Werkzeuge, - Zulieferteile Zuordnung von Materialien und Oberflächen Schnitte Nachbearbeitung Vektor

33 Welche Konzepte sind denkbar? Spezialisierte Abläufe mit immer gleichem Ein- und Ausgabeformat, optimal abgestimmt. Universallösungen mit Parametereingabe das alle Arten von CAD- Daten verarbeitet und wahlweise verschiedene Ergebnisse erzeugt. Alle Versionen zwischen diesen beiden.

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