FAQ N 6 C A. Arbeiten mit dem Alpha-Kanal. für die Architekturdarstellung

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1 C A omputer ideddesign FAQ N 6 Einer der wichtigsten Gründe, für die Architekturdarstellung Photoshop zu verwenden, ist die Fülle von Möglichkeiten, Pixelbilder zu modifizieren. Ein wichtiges Werkzeug sind hier Auswahlen und Masken, mit deren Hilfe sich Teilbereiche für die Bearbeitung festlegen lassen. Auswahl und Maske sind im Prinzip das gleiche, nur ist die Darstellung eine andere: eine mit dem Zauberstab oder Lasso erstellte Auswahl lässt sich als Maske darstellen, dann ist der ausgewählte Bereich normal sichtbar und der nicht ausgewählte Rest erscheint unter einem transparenten Rotfilm (Grundeinstellung). Arbeiten mit dem Alpha-Kanal Der Darstellungsmodus wird am unteren Ende der Werkzeugpalette umgeschaltet. Stellt man eine Auswahl als Maske dar, kann in dieser beliebig mit unterschiedlicher Deckkraft herumgemalt werden; die Modifikation, die auf den ausgewählten Bereich angewendet wird, wird dann an den Stellen, wo "Maskenfarbe" mit einer Deckkraft von weniger als 100% aufgetragen wurde, entsprechend abgeschwächt ausgeführt. Es gibt mehrere Möglichkeiten, Auswahlen und Masken anzulegen: temporär, d.h. Auswahl bzw. Maske werden nur für die Auguste Rodin, Der Denker, , Bronze, New York FAQ = Frequently Asked Questions Tel: Fax: Technische Universität Berlin Fachbereich 8 Architektur Fachgebiet Architekturdarstellung und -gestaltung Prof. Dr.-Ing. Arno Bonanni Dipl.-Ing. Horst Sondermann Sekr. ACK19 Ackerstrasse Berlin 030 / (Sekr.) 0170 / (H. Sondermann) 030 / (Sekr.) sondermann@snafu.de (H. Sondermann)

2 Dauer der Bearbeitung eingerichtet; dauerhaft, d.h. Auswahl bzw. Maske werden in einem sogenannten Alpha- Kanal gesichert (s.u.) oder in Form einer Ebenenmaske angelegt (siehe FAQ "Weichverlauf"). Exkurs: Farbkanäle Die Farbinformation der einzelnen Pixel, die eine Photoshop-Datei enthält, wird in sogenannten Farbkanälen gespeichert. Diese werden in der Kanäle-Palette angezeigt, und zwar für jede Farbe einzeln als Graustufenbild (als Grundeinstellung; man kann allerdings unter Datei - Voreinstellungen - Bildschirm- & Zeigerdarstellung - Farbauszüge in Farbe aktivieren, um die Farbkanäle jeweils in ihrer Farbe anzeigen zu lassen). Es werden nämlich für die einzelnen Farben (bei RGB Rot, Grün, Blau; bei CMYK Cyan, Magenta, Gelb, Schwarz; bei einem Graustufenbild Schwarz) nur die Helligkeitswerte (oder Tonwerte) angezeigt. So bedeutet Schwarz im Rotkanal, dass der Pixel kein Rot, und Weiss, dass der Pixel reines Rot enthält. Ein einzelner Kanal hat normalerweise eine sogenannte Farbtiefe von 8 Bit. Das bedeutet, dass ein Farbkanal 256 unterschiedliche Helligkeitsabstufungen (=Tonwerte) für jeden Pixel speichern kann. Bei drei Farben (im RGB- Modus) ergibt sich also für jeden Pixel ein theoretisches Spektrum von 256 x 256 x 256 = Farben. Die Ausnahme bildet ein Bitmapbild, dessen Pixel nur schwarz oder weiss sein können; seine "Farb"tiefe beträgt 1 Bit, der entsprechende Kanal heisst Alpha-Kanal. Was ist ein Alpha-Kanal? Ein Alpha-Kanal ist wie ein Farbkanal prinzipiell ein Graustufenbild, in dem bestimmte Aspekte des Bildes dargestellt werden (so wie in den Farbkanälen die Tonwertverteilung der Farben Rot, Grün und Blau gezeigt wird). Seine zentrale Bedeutung liegt darin, Auswahlbereiche bzw. Masken speichern, laden sowie bearbeiten zu können (s.o.). Alpha-Kanäle werden wie die Farbkanäle in der Kanäle-Palette angezeigt, bearbeitet und verwaltet. Von dort können sie auch in andere Dokumente kopiert und in diesen verwendet werden. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, einen neuen Alpha-Kanal zu erstellen: Am naheliegendsten ist wohl, eine erstellte Auswahl über Auswahl - Auswahl speichern als Alpha-Kanal zu sichern. (Hier besteht die Möglichkeit, mehrere Auswahlbereiche gemeinsam in einem Alpha-Kanal, sozusagen als Gruppe, zu speichern, indem jede neue Auswahl einem bestehenden Kanal hinzugefügt wird.) Ein Alpha-Kanal, der aus einer Auswahl hervorgegangen ist, speichert die aktuelle Auswahl als Graustufenbild: normalerweise erscheinen vorher ausgewählte Bereiche weiss, Bereiche, die vorher nicht ausgewählt waren, erscheinen schwarz, weiche Auswahlkanten erscheinen in Grauabstufungen. Es kann aber auch ein neuer Kanal erstellt werden, der noch keine Informationen enthält. Mit den Standardeinstellungen entsteht ein schwarzer Alpha-Kanal, d.h. eine Maske, die sich über das ganze Bild erstreckt. Ein Alpha-Kanal kann so verwendet werden, dass er über Auswahl - Auswahl laden wieder als Auswahl im Bild angezeigt wird. Im Prinzip wird dann die Auswahl angezeigt, aus der dieser Kanal entstanden ist - es sei denn, diese wurde im Maskenmodus so nachbearbeitet, dass nichtdeckende Flächen hinzugefügt wurden (s.o.), dann werden nur die Bereiche, die im Alpha-Kanal weniger als 50% schwarz waren, durch blinkende Auswahlbegrenzungen dargestellt. Die geladene Auswahl wird auf der aktiven Ebene plaziert und kann dort wie jede andere Auswahl bearbeitet und zur Bildbearbeitung eingesetzt werden. Bislang wurde erklärt, wie klar umgrenzte Flächen ausgewählt und als Alpha-Kanal gesichert werden können. Will man aber Bilder als Oberflächen in einem 3D-Modell einsetzen, kann es wichtig sein, dass das Bild sich mit bestimmten Materialeigenschaften der eigentlichen Oberfläche wie z.b. Spiegelung oder Transparenz verbindet, dass das Bild eine Reliefstruktur bekommt (Bump Mapping) oder dass einfach nur die eigentliche Farbe der Ober-

3 fläche in Teilbereichen durchscheint. Wie geht das? In ArchiCad z.b. hat man zunächst grundsätzlich zwei Möglichkeiten, einem Volumen eine charakteristische Oberfläche zuzuweisen: man wählt eine Farbe aus und legt Parameter für Reflexion und Transparenz fest, dann wird das Volumen in der fotorealistischen Darstellung mit der eingestellten Farbe und den gewählten Reflexions- und Transparenzeffekten dargestellt, oder aber man weist den Oberflächen eine Textur zu, was eigentlich bedeutet, dass man ein Pixelbild, z.b. im Tiff-Format, als Oberfläche auswählt; in diesem Fall werden alle Farbund Effekteinstellungen des Materials überdeckt und unsichtbar (s. FAQ N 5). Verwendet man hierfür jedoch eine Bilddatei, die einen mitgespeicherten Alpha-Kanal enthält, so können Farben und Effekte der Materialoberfläche durch das darübergelegte Bild hindurch sichtbar werden. Da der Alpha-Kanal eigentlich eine Maske ist, verdeckt er den Inhalt der Bilddatei am stärksten, wo er schwarz ist, gar nicht, wo er weiss ist und in entsprechendem Mass teilweise, wo er Grauabstufungen enthält. Das bedeutet, dass in den schwarzen Bereichen des durch den Alpha-Kanal maskierten Bildbereichs alle Farb- und Effekteinstellungen des Materials sichtbar werden, in den weissen Bereichen sieht man nur den Inhalt der Bilddatei, in den grau abgestuften Bereichen des Alpha-Kanals sieht man zum Teil die Farb- und Effekteinstellungen des Materials, zum Teil den Inhalt der Bilddatei. Erstellen eines Alpha-Kanals Für die Oberfläche eines Materials im CAD-Programm soll das Bild eines Statuenkopfes verwendet werden, das in seinen dunklen Bereichen, vor allem im Hintergrund, Farbe und Effekte des gewählten Materials sichtbar werden lässt. An einem Graustufenbild soll gezeigt werden, wie ein solches Bild aufbereitet werden muss. Man scannt das gewünschte Bild ein und korrigiert gegebenenfalls die Tonwertkurve (Bild - Einstellen - Tonwertkorrektur). Das Tonwertspektrum sollte auf jeden Fall von 100% Weiss bis 100% Schwarz reichen. Da im CAD- Modell nur der wichtigste Bildinhalt zu sehen sein und die farbige Materialoberfläche den Bildhintergrund bilden soll, ist es ratsam, dem Bild in Photoshop einen einheitlichen Hintergrund zu geben; am besten einen schwarzen, da er dann gleich, in den Alpha-Kanal übernommen, den Hintergrund komplett maskieren kann. Das Bild soll quadratisch sein, also wird das Bild des Kopfes freigestellt und ein quadratischer schwarzer Hintergrund eingefügt. Dazu muss gegebenenfalls die Arbeitsfläche vergrössert werden. Das Ergebnis ist das Bild, dass im CAD- Modell eingebaut werden soll.

4 Man wechselt zur Kanäle-Palette und dupliziert den einzig vorhandenen Schwarz-Kanal. Damit wird das Graustufenbild zu einem maskierenden Alpha-Kanal. Diese nun als Kanal vorhandene Maske kann wie jedes Bild mit allen Werkzeugen und Filtern bearbeitet werden, was hier nicht notwendig ist. Ist übrigens das Ausgangsbild farbig, geht man prinzipiell genauso vor, nur dass man entweder einen der grau dargestellten Farbkanäle zu einem Alpha-Kanal dupliziert oder eine Graustufenversion des Bildes in einen neuen Alpha-Kanal hineinkopiert. Da im CAD-Modell in den dunklen Bereichen des Bildes Farbe und Effekte des gewählten Materials sichtbar werden sollen, ist der Alpha-Kanal richtig angelegt, da das Schwarz des Alpha-Kanals das Schwarz des Bildes maskiert. Sind beide Kanäle sichtbar, bekommt man anhand der Verteilung der Maskenfarbe einen ersten Eindruck von der Auswirkung der Maskierung. Möchte man dagegen, dass das gewählte Material gerade in den hellen Bereichen des Bildes sichtbar wird, muss man die Tonwerte des ausgewählten Alpha-Kanals umkehren.

5 Man reduziert die Bildgrösse (< 1Megabyte), wechselt in den Farbmodus und speichert das Bild als Tiff-Datei in einen Ordner, der als Objektordner in ArchiCad hinzugeladen werden kann (s. FAQ N 5). Grundsätzlich sind auch andere Formate in ArchiCad als Textur importierbar (PICT und GIF für MAC OS, BMP, GIF und JPEG für Windows), in GIF und JPEG ist jedoch kein, in PICT nur ein Alpha-Kanal exportierbar. Damit ist die Herstellung des Bildes für den Einbau im CAD-Modell abgeschlossen. Will man schon in Photoshop den Effekt dieser Maske studieren, geht man folgendermassen vor: Man wählt den gesamten Inhalt des Alpha-Kanals aus und kopiert ihn in die Zwischenablage. Man wechselt zur Ebenenpalette und dupliziert die Hintergrundebene. Dieser Ebene wird eine Ebenenmaske zugewiesen (s.a. FAQ N 2). In der Ebenenpalette klickt mit man gedrückter Alt- bzw. Optionstaste auf das Ebenenmaskensymbol; es erscheint ein leeres Bild, das den Inhalt dieser Ebenenmaske darstellt. Hier wird das Graustufenbild aus der Zwischenablage einkopiert. Macht man nun die Hintergrundebene unsichtbar, sieht man die Auswirkung der Maskierung: das Bild maskiert sich selbst, d.h. die schwarzen Bereiche verschwinden, die Grauabstufungen werden transparent, weisse Flächen erscheinen weiss.

6 Legt man nun darunter eine dritte Ebene an und füllt diese mit einer Farbe, die derjenigen des Materials im CAD- Modell ähnelt, kann man die Wirkung der Maskierung, jedenfalls soweit es die Farbigkeit betrifft, gut einschätzen. Zu Einzelheiten des Arbeitens mit Texturen in ArchiCad s. mein FAQ N 5, weitere, vor allem wesentlich detailliertere Informationen zum Arbeiten in Photoshop s. Pina Lewandowsky, Photoshop - Lösungen für Anwender, Seiten (Masken) und Seiten (Alpha-Kanäle).