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Künstler malen auf Sendung, um 3D-Illustrationen zu erstellen

(Links) Ein Künstler testet Drawing on Air, das ein stereoskopisches Desktop-Display, einen Stift und ein Tracking-Gerät verwendet. (Rechts) Eine Abbildung eines mit dem System erstellten 3D-Fledermausskeletts. Bildnachweis: Daniel F. Keefe et al. © 2007 IEEE.

Durch das Aufsetzen einer Virtual-Reality-Maske mit einem Stift in der einen und einem Tracking-Gerät in der anderen Hand kann ein Künstler 3D-Objekte mit beispielloser Präzision in die Luft zeichnen. Dieses neue System heißt „Drawing on Air“, und Forscher haben die Benutzeroberfläche so gestaltet, dass sie intuitiv ist und den Künstlern die erforderliche Kontrolle bietet, um komplizierte künstlerische, wissenschaftliche und medizinische Themen zu veranschaulichen.

Die Informatiker Daniel Keefe (der auch Künstler ist), Robert Zeleznik und David Laidlaw von der Brown University haben Drawing on Air in einer kürzlich erschienenen Ausgabe von IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics vorgestellt .

Mit dieser Technik werden zwei neue Strategien eingeführt, mit denen Künstler mit einer oder zwei Händen die Werkzeuge erhalten, die sie zum Zeichnen verschiedener Kurventypen und zum Anzeigen und Bearbeiten ihrer Arbeit benötigen. Während andere Zeichentechniken, die die virtuelle Realität verwenden, es Künstlern ermöglichen, grobe Skizzen zu zeichnen, hoffen die Forscher, dass Drawing on Air die Technologie auf ein neues Niveau bringen wird, indem es einen höheren Grad an Kontrolle ermöglicht.

„Stellen Sie sich zunächst eine Kurve in einer interessanten 3D-Form vor - der Lenker eines Rennrads ist ein gutes Beispiel, da er einer glatten 3D-Kurve folgt“, erklärte Keefe PhysOrg.com . „Ok, nimm jetzt deinen Zeigefinger und versuche, diese Kurve in der Luft vor dir zu verfolgen. Wenn Sie in der Lage wären, eine Farbspur hinter Ihrem Finger zu hinterlassen, während er sich durch die Luft bewegt, würden Sie bei dieser Übung feststellen, dass es sehr schwierig ist, eine schöne Form zu zeichnen. Zunächst würden Sie wahrscheinlich bemerken, dass Ihre Zeichnung ziemlich wackelig ist. Zweitens würden Sie wahrscheinlich feststellen, dass der 3D-Anteil des Formulars nicht stimmt. “

Keefe erklärte, wie Drawing on Air Zeichnungsrichtlinien, Force-Feedback und Zweihandinteraktion verwendet, um Künstlern zu helfen, diese Art von Kurve genauer zu zeichnen. Das System überträgt die 3D-Zeichnung dann zur Verwendung in 3D-Modellierungs-, Design- und Illustrationsprogrammen auf den Computer.

Die Zweihandmethode von Air basiert auf der „Tape Drawing“ -Technik, einer kontrollierten Zweihandmethode zum Zeichnen in 2D. Künstler halten in einer Hand einen Stift zum Zeichnen und in der anderen Hand einen Tracker (angeschlossen an das Virtual-Reality-Setup) zum Definieren der Richtung der Linie. Der Künstler koordiniert die Bewegung beider Hände, um die Arbeit aus verschiedenen Blickwinkeln zu untersuchen und entsprechend zu zeichnen.

Während die Zweihandmethode Experten mehr Kontrolle bietet, erklären die Forscher, dass eine Einhandmethode einfacher zu erlernen ist und sich auch besser zum Zeichnen von Kreisformen eignet, da sich die Arme des Künstlers nicht kreuzen müssen. Bei der Einhandmethode definiert der Künstler die Richtung der Linie und zeichnet die Linie mit derselben Hand. Die Forscher beschreiben den Zeichenvorgang als einen Stift, der wie an einem Abschleppseil hinter den Stift des Künstlers gezogen wird. Durch diesen Ziehvorgang kann der Benutzer vor dem eigentlichen Zeichnen eine Zeichenrichtung festlegen.

In beiden Versionen können Künstler ihre Kurven beim Zeichnen stilisieren, indem sie Linienstärke und Farbe dynamisch anpassen. Mithilfe von Haptikeffekten können Künstler die Linienstärke intuitiv anpassen, indem sie Druck auf eine imaginäre 3D-Oberfläche ausüben, sodass sich das Zeichnen in der Luft ähnlich anfühlt, als würde ein Pinsel gegen Papier gedrückt. Künstler können problemlos zwischen den beiden Variationen wechseln und ihre Arbeit mit den Systemfunktionen bearbeiten.

In einem Versuch mit 12 ausgebildeten Künstlern zeigten die Ergebnisse, dass Drawing on Air leicht zu erlernen war und ausreichend Kontrolle bot, um komplexe 3D-Motive mit Abwechslung zu veranschaulichen. Biologen, die sich mit Fledermausflügen befassen, finden genaue 3D-Illustrationen sehr wertvoll, da Fledermäuse eine flexible Flügelmembran und gekrümmte Knochen haben, die sich während des Flugs tatsächlich biegen. Die Versuchskünstler zeichneten erfolgreich Fledermäuse auf der Grundlage von Daten aus Fledermäusen, die in einem Windkanal fliegen. Dabei wurden die Details der Tieranatomie in Bewegung enthüllt und die uninteressanten Körperteile vereinfacht.

"Wenn wir die Präzision steigern können, mit der Wissenschaftler mithilfe eines Computers mit ihren 3D-Daten interagieren können, sind möglicherweise viel mehr wissenschaftliche Anwendungen für die Virtual-Reality-Technologie möglich", sagte Keefe.

Er sagte, dass ein weiterer aufregender Teil dieser Technologie darin besteht, dass "sobald man diese Fähigkeit hat, in der Luft zu skizzieren, es so viele verschiedene künstlerische Richtungen gibt, in die man gehen kann".

"Wir sind nicht allzu weit davon entfernt, dass diese Art von Dingen den Verbrauchern zur Verfügung steht", fügte er hinzu. „Im Moment sind die Kosten unerschwinglich, aber mit dem Aufkommen von Technologien wie kamerabasiertem 3D-Tracking würde ich erwarten, dass die Kosten für die Erstellung solcher Zweihand-Eingabesysteme im nächsten Jahr von Tausenden auf Hunderte von Dollar sinken werden ein paar Jahre."

Zitat: Keefe, Daniel F., Robert Zeleznik und David H. Laidlaw „Drawing on Air: Eingabetechniken für kontrollierte 3D-Linienillustration“. IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, vol. 13, nein. 5. September / Oktober 2007.

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