3D-Animation von 2D-Bauplänen

Zahlreiche Gebrauchsgegenstände des täglichen Lebens werden heutzutage in Form von Bausätzen angeboten. Die beiliegenden Baupläne und Montageanweisungen sind allerdings häufig nur von Fachleuten zu verstehen, so daß Schwierigkeiten oder Mißerfolge beim Zusammenbau vorprogrammiert sind. Auch die Industrie hat diese Problematik erkannt und bietet insbesondere bei komplexen Objekten multimediale Bauanleitungen z. B. in Form von Videokassetten an. Darauf ist der Zusammenbau in realitätsnaher Art und Weise illustriert. Diese für jedermann verständlich Form der Präsentation kann auch mit Hilfe der 3D Computergraphik bzw. der 3D Animation umgesetzt werden. In der vorliegenden Arbeit wird am Beispiel eines Bausatzes für Sitzmöbel untersucht, inwiefern diese Technologien nutzbringend für die Präsentation und Illustration derartiger Bauanleitungen und -pläne eingesetzt werden können. Den Ausgangspunkt des zu untersuchenden Szenarios bildet dabei ein handelsüblicher, nicht digital vorliegender 2D Bauplan, der die einzelnen Zusammenbauschritte ausschließlich graphisch illustriert. Ziel ist es den Inhalt dieses Bauplans weitestgehend automatisch in eine realitätsnahe, interaktive 3D Computer Animation zu überführen und diese anschließend dem Benutzer zur Verfügung zu stellen. Dabei sieht das zugrundeliegende Konzept vor, den Bauplan zunächst zu digitalisieren. Eine im Rahmen der vorliegenden Arbeit entwickelte Software nutzt anschließend den digitalen Bauplan sowie Methoden der Bildverarbeitung zur Identifikation der verschiedenen Bauteile. Diese werden hierbei korrespondierenden 3D Objekten zugeordnet, die separat zu erstellen sind. Die Software versucht außerdem den schrittweisen Zusammenbau des Gegenstandes anhand des Bauplans zu ermitteln und durch Transformationen der betreffenden 3D Objekte zu beschreiben. Wo dies aus unterschiedlichen Gründen nicht möglich ist, werden die betreffenden Bauteile manuell zusammengefügt und die zugehörigen Transformationen von Hand generiert. Zur Präsentation der einzelnen Phasen des Zusammenbaus werden die verschiedenen Transformationen in chronologischer Reihenfolge in einem Szenengraphen zusammengefasst. Dessen Visualisierung erfolgt anschließend mit Hilfe eines eigenen Software Moduls.

Nowadays more and more basic consumer goods are offered in the form of do-it-yourself kits. While fixing them up difficulties and failures can't be avoided as the enclosed construction plans and installation instructions often cannot be understood but by experts. Industry has realized this problem and therefore offers - especially for complex objects - multimedia construction plans, e. g. in the form of video tapes, where the construction is illustrated in touch of reality. This easily understandable form of presentation can also be translated with the help of computer graphics and 3D animation. Taking the example of a construction plan for seating furniture the paper on hand investigates how far these technologies can be used profitably for the presentation and illustration of those construction plans and instructions. The basis for the scenario to be investigated is a common, non-digital construction plan which illustrates the single construction steps exclusively graphically. The intention is to transfer the content of this construction plan to the greatest possible extent automatically into an interactive 3D animation which is in touch with reality and afterwards put this at the consumer's disposal. Here the underlying concept intends to first of all digitalize the construction plan. Afterwards a software developed during this work makes use of the digital construction plan as well as methods of visual processors to identify the different construction parts. Doing this these parts are assigned to corresponding 3D objects that have to be constructed separately. Additionally the software tries to determine from the construction plan the gradual construction of the object and to describe it by transforming the appropriate 3D objects. Where - for different reasons - this cannot be realized the relevant construction parts are fit together manually and the affiliated transformations are generated by hand. To present the individual phases of the construction the different transformations are summarized chronologically in a scene graph. This one is afterwards visualized with the help of a separate software module.