Im Bereich der 3D-Grafik genießt freie Software einen guten Ruf. Neben Blender gibt es weitere hochwertige Projekte: Makehuman erstellt realistische Menschen-Bilder in 3D, und Art of Illusion hilft mit einer intuitiven Benutzeroberfläche beim Einstieg in die Welt der Animationsfilme.

Es muss nicht immer Blender [1] sein. Obwohl sich das freie 3D-Programm (siehe Abbildung 1) seinen Ruf als Prestigeprojekt der freien Software-Community durch große Leistungsfähigkeit redlich erarbeitet hat, gibt es in manchen Teilbereichen in der Welt des 3D-Rendering auch Projekte, die ihm den ersten Platz streitig machen.

Abbildung 1: Mit Blender wurden bereits mehrere beeindruckende Animationsfilme produziert. Die leistungsfähige Software ist seit 2002 frei und bei Rendering-Profis und engagierten Nutzern populär.

Blender

Dass Blender hohen technischen Ansprüchen genügt, ergibt sich schon aus seiner Herkunft: Die Firma Neogeo begann bereits 1995 mit der Programmierung von Blender, zunächst für den eigenen Gebrauch. Die Entwicklung schritt so gut voran, dass Blender-Chefentwickler Ton Roosendaal 1998 das unabhängige Unternehmen Not A Number gründete, um das Programm zu vermarkten. Es handelte sich dabei zwar weiterhin um proprietäre Software, die jedoch – damals in diesem Softwarebereich noch ganz außergewöhnlich – bereits kostenlos vertrieben wurde.

Das ökonomische Konzept mit einer nur um wenige Funktionen erweiterten kommerziellen Variante ging jedoch trotz vielversprechender Anfänge nicht auf und Not A Number verlor seine Investoren. Um die Existenz von Blender zu retten, sammelte Ton Roosendaal in nur sieben Wochen die für den Kauf des Quellcode nötigen 100000 Dollar und gab das Programm daraufhin im Jahr 2002 unter der GPL frei. Er gründete außerdem die Stiftung Blender Foundation, die sich seither um die Weiterentwicklung kümmert.

Seit jeher sorgt zumindest bei Einsteigern die gewöhnungsbedürftige Oberfläche von Blender für Ressentiments. Der Umgang mit dem Programm setzt die Kenntnis zahlreicher wenig intuitiver Icons und Tastenkürzel voraus und transportiert in Sachen Usability noch immer den Geist der 90er Jahre [2].

Es besteht kein Zweifel, dass es sich lohnt, sich in die unzähligen Features von Blender einzuarbeiten. Das beweisen ansehnliche Ergebnisse wie die damit produzierten Animationsfilme “Elephants Dream” [3] und “Plumíferos” [4]. Mit “Peach” [5] befindet sich bereits ein weiteres aufwändiges Blender-Erzeugnis in Arbeit, das wie Elephants Dream unter freier Lizenz erscheinen soll.

Menschen machen

Wie erwähnt gibt es neben Blender weitere freie Software, die in der Welt der dreidimensionalen Cumputergrafik mitspielt. Makehuman [6] hat sich auf die Modellierung realistischer menschlicher Figuren spezialisiert. Das in C++ geschriebene Programm steht Windows-, Mac-OS- und natürlich Linux-Anwendern zur Verfügung. Fertige Pakete finden Nutzer des freien Betriebssystem allerdings nur für Mandriva vor. Für alle anderen heißt es selbst kompilieren.

Makehuman besteht aus drei Teilpaketen in dieser Installationsfolge: Animorph gefolgt von der grafischen Oberfläche Mhgui, bevor schließlich die Makehuman-Engine selbst an der Reihe ist. Makehuman liegt in der Version 0.9.1 vor. Die Oberfläche gibt sich deutlich einsteigerfreundlicher als die von Blender, wer seinen virtuellen Traumkörper formen möchte, kommt schnell ans Ziel.

Der Startbildschirm von Makehuman stellt einen menschlichen Rohling – das bezieht sich nicht auf den Charakter des dargestellten Menschen – zur Verfügung, den vier zweidimensionale Regler verformen (Abbildung 2). Eine Vielzahl von Reglern und Einstellungen, die so genannten Channels, definieren Merkmale, die sich auf die Physiognomie des erzeugten Körpers auswirken.

Abbildung 2: Makehumans einfache Benutzeroberfläche erlaubt auch Laien das Modellieren realistischer menschlicher 3D-Modelle.

Der oberste Regler »Age/Sex« stellt das Alter und die Ausprägung geschlechtsspezifischer Korpermerkmale stufenlos ein. Darunter legt der »Body Mass«-Channel Muskulatur und Gewicht fest. Über den »Breast«-Regler definiert man Größe und Ausbildung der Brust und über »Body Shape« reguliert der Schöpfer die Statur und Größe seines 3D-Modells.

Eine gegenseitige Beeinflussung der vier Channels sorgt für realitätsnahe menschliche Formen. Wählt man beispielsweise unter »Age/Sex« eine weibliche Statur aus, wirkt sich der Gewichtsregler unter »Body Mass« besonders auf typisch weibliche Problemzonen aus. Ebenso hängt beispielsweise die Brustform vom Alter und dem Gewicht ab.

En detail

Nach der Definition der grundlegenden Parameter geht der Benutzer an den Feinschliff. Zahlreiche weitere Körperteile darf er einzeln maßschneidern. Allein im Gesicht ist eine Feinmodellierung von sieben einzelnen Stellen wie Nase, Mund und Kinn vorgesehen. Allerdings funktionieren in der vorliegenden Version noch nicht alle in der Oberfläche angelegten Anpassungsmöglichkeiten. Finger, Zähne und Zunge beispielsweise lassen sich zwar bereits auswählen, aber noch nicht manipulieren.

Die Makehuman-Oberfläche, von den Entwicklern Tetrawidget-GUI getauft, ermöglicht es, in kurzer Zeit menschliche Gestalten zu modellieren, die erstaunlich realistisch aussehen. Nach Einschätzung der Programmierer lassen sich damit 90 Prozent der für die menschliche Physiognomie charakteristischen Körperteile exakt modellieren.

Darüber hinaus stellt Makehuman ein so genanntes Natural Pose System zur Verfügung, das realistische Bewegungen simuliert (Abbildung 3). Die Bedienung ist ähnlich einfach wie bei der Modellierung des Körpers. Ein Klick auf einen Körperteil öffnet ein Set von Icons, die die Muskeln virtuell bewegen. Auch hier reicht die Skala von weitreichenden Effekten, beispielsweise der Drehung des gesamten Oberkörpers, bis hin zu einzelnen Fingerspitzen.

Abbildung 3: Mit seinem Natural Pose System simuliert Makehuman ohne großen Aufwand für den Benutzer die Bewegungen der virtuellen Charaktere.

Into the Wild!

Auf die Konstruktion des Wunschmodells folgt wie immer in der 3D-Computergrafik der Rendering-Prozess, in dem aus dem Modell ein fertiges Bild entsteht. Unter Berücksichtigung von Licht und Schatten entsteht damit ein realistisches Bild (Abbildung 4). Makehuman greift zu diesem Zweck auf externe Rendering-Software zurück, jedes Programm, das den Renderman-Standard [7] beherrscht, kommt hier in Frage. Die Makehuman-Entwickler empfehlen Aqsis [8]. Diese ebenfalls freie Software stellen auch viele Distributionen über ihre Paketsysteme zur Verfügung.

Abbildung 4: Makehuman greift auf bereits existierende Rendering-Software zurück, um aus dem 3D-Modell ein realitätsnahes Bild zu berechnen.

In Zukunft wollen die Entwickler Makehuman durch weitere innovative Bedienkonzepte noch interessanter gestalten. Legt die jetzige Oberfläche die Einstiegshürde zum Modellieren realistischer 3D-Menschen bereits tief an, sollen in der nächsten Version 3D-Widgets die Benutzung, aber auch die Weiterentwicklung der grafischen Benutzerschnittstelle noch weiter vereinfachen.

Das Entwicklerteam lädt Interessierte ausdrücklich zur Beteiligung an der Entwicklung ein. Insbesondere die Konzeption der neuen Oberfläche erfordert noch viele kluge Köpfe mit guten und auch – so heißt es jedenfalls im Weblog der Entwickler – verrückten Ideen.

Kunst und Illusion

Was tun mit dem einmal erschaffenen Menschen? Zumindest in der virtuellen Realität liegt es nahe, das 3D-Modell noch weiter zu verfeinern. Speichert man ein Modell in Makehuman ab, landet es standardmäßig unterhalb des Homeverzeichnisses des aktuellen Benutzers unter »makehuman/myobjs«. Fast alle gängigen 3D-Programme kennen das verwendete Obj-Format der Firma Wavefront, darunter auch die proprietären Maya und 3D Studio Max, aber auch Blender. Doch auch außerhalb der Liga der teuren Profiprogramme gibt es Alternativen zum sperrig zu bedienenden Blender. Eine bietet das freie 3D-Programm Art of Illusion ([9], Abbildung 5).E

Abbildung 5: Die 3D-Software Art of Illusion sorgt mit einer übersichtlichen Oberfläche, in die viele innovative Ideen einflossen, für eine im Vergleich zu Blender flache Lernkurve.

Der Schwerpunkt des Programms liegt beileibe nicht beim Import von Wavefront-Objekten. Wer keine bereits mit Makehuman oder anderer Software erzeugten 3D-Modelle vorliegen hat, baut mit Art of Illusion beliebige eigene Objekte. Das in Java geschriebene Programm liegt neben Linux und anderen Unix-Systemen auch für Windows und Mac OS X vor. Hauptentwickler Peter Eastman sieht in einer benutzerfreundlichen Bedienoberfläche ein wichtiges Ziel.

Eastman, unter anderem Autor des humoristischen Text-Adventure “Episode in the Life of an Artist” (2003), begann 1999 mit der Entwicklung von Art of Illusion. Der Grund war, dass er die damals verfügbaren 3D-Grafikprogramme aller Preisklassen als bedienerunfreundlich empfand. Von Beginn an bis heute betrachtet der Physiker Eastman die Arbeit an Art of Illusion als Freizeitprojekt, das aus seiner Sicht nicht in Konkurrenz zu anderen freien 3D-Programmen steht. Er legt außerdem großen Wert darauf, dass die Entwicklung offen abläuft und dass sie sich im öffentlichen Diskussionsforum der Projektseite jederzeit nachvollziehen lässt.

Kamerafahrt

Neben importierten oder direkt in Art of Illusion gebauten 3D-Objekten stellt das Programm standardmäßig eine Lichtquelle und eine Kamera bereit. Sie lassen sich bequem per Drag&Drop verschieben und ausrichten. Die Standardansicht ist in vier Fenster unterteilt, die mehrere Perspektiven auf die Szenerie darstellen. In der Voreinstellung ist links oben die Frontalansicht, daneben die linke Seite und links unten die Vogelperspektive zu sehen. Der rechte untere Fensterbereich zeigt direkt den von der Kamera momentan anvisierten Bereich. So ist jederzeit auf den ersten Blick erkennbar, wie sich Veränderungen auswirken.

Für die Erzeugung animierter Grafiken bedient sich die Art-of-Illusion-Oberfläche bei von Filmschnittprogrammen bekannten Konzepten. Über die so genannte Zeitlinie lassen sich bestimmte Einzelbilder direkt anwählen, sie sorgt auch für eine übersichtliche Darstellung von Animationen. Besonders hervorzuheben ist das System zur Berechnung von Bewegungen mit Hilfe eines künstlichen Skeletts und virtueller Muskeln.

Apfel-Crêpes

Makehuman und Art of Illusion versuchen mit einer einfachen Benutzeroberfläche effektvolle 3D-Grafiken zu zaubern. Wer dieses Prinzip in die Welt der Kochkunst übersetzt, könnte an den raffinierten Schmelz hauchdünn gebackener Apfel-Crêpes denken: Obwohl sie heiß aus der Pfanne selbst Feinschmecker begeistern, sind sie gar nicht schwer zuzubereiten.

Der Teig entsteht aus 125 Milliliter Milch, 75g Mehl, zwei Eiern, einem gehäuften Teelöffel Puderzucker, abgeriebener Schale einer Zitrone, 30g zerlassener Butter und etwas Weinbrand.

Die Zutaten mit dem Mixer verquirlen und etwa 30 Minuten ziehen lassen. Eine heiße Pfanne mit etwas Butterschmalz einfetten und hauchdünne Crêpes von beiden Seiten braten. Drei Äpfel schälen, entkernen, in feine Streifen schneiden und in etwas Butter hellbraun anbraten. Die Crêpes mit den Apfelstücken, gewaschenen Sultaninen, Puderzucker und etwas Branntwein füllen. (pkr)