Anleitung für die Erstellung eines 3D Portraits mit einfachen Fotos und Mitteln - Autor: Richard Müller Erstellzeit: Juli 2021 www.richardmueller.eu
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Anleitung für die Erstellung eines 3D
Portraits mit einfachen Fotos und Mitteln
Autor: Richard Müller
Erstellzeit: Juli 2021
www.richardmueller.eu
1Inhaltsverzeichnis
0. Vorbereitung
3 0.1 Einleitung
4 0.2 Software, Lizenzen & Ausrüstung
5 1.1 Bilder aufnehmen
6 1.2 Möglichkeiten
1.2.1 Stuhl drehen
1.2.2 Herum laufen
1.2.3 Box mit Scan Technologie oder mit 100 Kameras
1.2.4 Handscanner
7 1.3 Bilder bearbeiten / Lightroom
8 2. Mesh Erstellen / Agisoft
Import, Workflow & Export
9 3. Mesh aufräumen / Cinema 4D
3.1 Import & erste Schritte
3.2 Objekt schliessen
3.3 Volumen erzeugen
3.4 Sculpt Modus Glätten
3.5 Polygonreduktion
3.6 Export FBX
11 4. Polygone reduzieren / 3D Coat
Import, Auto Repologisierung & Export
12 5. Textur erstellen / Cinema 4D
5.1 BV Edit UVW Mapping
5.2 Spiegeln und Backen
5.3 Photoshop Textur bearbeiten
2Einleitung
Die 3D Entwicklung ist im heutigen Zeitalter angekommen und entwickelt sich rasant wei-
ter. Alles wird echter und nahbarer. Aus Computer Daten kann man sogar Objekte in 3D
drucken. Interessant wird es vor allem in der Medizin und Wissenschaft, wenn Körperteile
vielleicht eines Tages druckbar und reproduzierbar sind?
Für meine Portfolio Wesbite wollte ich zuerst eine Abbildung in Form einer Zeichnung oder
Grafik von mir haben. Ich dachte mir, dass ist noch nicht genug und Bewegtbild wäre inter-
essanter. In meiner Recherche, wie ich mich in einer 3D Animation darstellen kann, bin ich
auf viel Inspiration aber auch Ahnungslosigkeit gestoßen. Mir war sofort klar, dass in die-
sem sehr technischen Bereich einiges möglich ist. Mir würde auch schon ein 3D Modell von
mir ausreichen. Aber um dorthin zu kommen und dieses evtl. zu animieren musste ich mir
Wissen aneignen, wozu ich im Web arg wenig fand. Deswegen möchte ich mít dieser Anlei-
tung auch anderen helfen, vielleicht ihre ersten Versuche in 3D Entwicklung schneller voran
zu treiiben.
3Vorbereitung
Software, Lizenzen & Ausrüstung
3D Programme können sehr kostenintensiv sein. Es reichen aber auch schon einfache Soft-
ware Lösungen und zum Teil gibt es Angebote für Stundierende und Schüler*innen, die
preisgünstiger sind. Bei manchen Programmen kann man sogar eine Testversion nutzen.
Um die geschossenen Bilder zu bearbeiten und kleine Korrekturen vorzunehmen nutze ich
Lightroom Classic. Dort nutze ich auf allen Bildern die gleiche Einstellungen. Als nächsten
Schritt setze ich die Bilder zu einem 3D Mesh zusammen. Dafür nutze ich Agisoft in einer
30-tägigen Testversion, welche man beantragen und in vollem Umfang nutzen kann. Link
hierzu: https://www.agisoft.com/downloads/request-trial/
Weiterhin ist Meshroom auch ein gutes kostenfreies Tool.
Für die 3D Bearbeitung gibt es verschiedene Varianten. Ich nutze Cinema 4D, da ich es be-
reits ein bisschen kenne und mit der Studenten Lizenz für ein halbes Jahr lang nutzen kann.
Link dazu: https://estore.onthehub.com/p/MaxonOne?&pr=true
Andere bekannte Tools sind z.B. Blender, Adobe Dimension oder dergleichen.
Bildbearbeitung
Lightroom
Mesh/Modell Erstellung
Agisoft
Meshroom
3D Entwicklung und Animation
Cinema 4D
Blender
Polygonreduzierung
3D Coat
41. Bilder aufnehmen
1. Bilder aufnehmen / Mesh Modell Erstellung
Um ein 3D Objekt zu generieren, kann man die folgend beschriebenen Wege gehen. Der
einfachste wäre, eine Art Box oder Käfig zu haben, in dem eine Vielzahl miteinander ver-
bundenen Kameras ist. Diese Variante ist zwar recht teuer, aber effektiv. So kann man mit
einem Knopfdruck alle Kameras gleichzeitig auslösen und erhält viele Fotos aus demselben
Augenblick. Man verwackelt nicht und kann Posen einnehmen, die man nur kurz halten
könnte. Eine andere Variante wäre mit einem mobilen Hand Scanner das Objekt abzuscan-
nen. Dadurch kann man nur recht langsam das Objekt erfassen und erhält dennoch gute und
hochauflösende Ergebnisse. Diese liegen preislich aber meist im fünfstelligen Bereich. In
der SLUB Dresden kann man den 3D-Objektscanner Artec Eva kostenlos ausleihen. Die ein-
fachste Variante ist die, das man per Smartphone oder einer Kamera Fotos um die Person
schiesst. Das dauert meist einige Minuten und man muss sehr still stehen oder sitzen, um
nicht zu verwackeln.
Box/Käfig mit hunderten Kameras in verschiedene Winkeln
3D-Objektscanner Artec Eva
Tipps
- Tageslicht mit bedecktem Himmel (gleichmäßige Belichtung)
- Studiolampen oder Blitze
- Kamera im RAW Format
- eine Umgebung mit vielen Referenzpunkten
- Bildausschnitt nicht zu knapp, immer noch Platz zwischen Bildrand und Objekt
Fotos per Smartphone oder Kamera
51.2 Möglichkeiten
1.2.1 Stuhl drehen
Um schnelle Ergebnisse zu erzielen und um nicht um die Person herum laufen zu müssen
kann man sich mit einem Stuhl behelfen. Ich verwendete einen weißen Papierhintergrund,
zwei Studioblitze im 45 Grad Winkel und einen Stuhl. Die Person setzt sich über der Achse
des Stuhls hin und behält eine gerade Körper Haltung. Bei konstantem schnellen Drehen
muss man die Kamera und die Blitze auf Dauerfeuer stellen. Problematisch hierbei ist vor
allem, dass man die Augen kaum nach vorn gerichtet fixieren kann. Anstelle dessen dre-
hen sie sich immer leicht nach. Besser ist es, die Drehung in regelmäßigen Abständen zu
machen und die Augen auf gleicher Höhe neu auszurichten. Das dauert länger, aber erzielt
genauere Ergebnisse.
1.2.2 Herum laufen
Eine genauere Möglichkeit ist, dass sich die Person auf einen Stuhl an einem bewölkten Tag
draußen gemütlich hinsetzt und einen Fixpunkt für die Augen sucht. Die helfende Person
läuft mit der Kamera im Kreis herum und löst so oft aus, dass die abzubildende Person aus
jedem Winkel und Höhe abgebildet ist. Wichtig hierbei ist, dass genug „Fleisch“ gelassen
wird, sodass das Programm Referenzpunkte von den anderen Körperpartien sowie der Um-
gebung hat.
1.2.3 Box mit Scan Technologie oder mit 100 Kameras
Für eine schwierige Pose kann man auch eine Art Box verwenden, wo man sich reinstellt.
Diese kann entweder mit ganz vielen zusammen verbundenen Einzelkameras oder mit
komplexerer Licht-Scanning Technologie ausgestattet sein. Diese finden im professionellem
Bereich Anwendung und sind auch hervorragend für anschließende 3D Drucke geeignet.
Mit einer sehr kurzen Zeit von wenigen Sekunden ist das Objekt fertig abgescannt und kann
weiter verarbeitet werden.
1.2.4 Handscanner
In der SLUB Dresden kann man den 3D-Objektscanner Artec Eva mit einem Geräteführer-
schein kostenfrei ausleihen. Diesen Scanner führt man mit der Hand und er ist nützlich für
sehr präzise Ergebnisse. Allerdings muss das Objekt über wenige Minuten sehr still stehen.
Link hierzu: https://www.slub-dresden.de/mitmachen/slub-makerspace/geraetebuchung/3d-
objektscanner-artec-eva
61.3 Bilder bearbeiten / Lightroom
Das Bearbeiten der Bilder ist deßhalb wichtig, damit zum einen das Stitching Programm
durch bessere Kontraste, Tiefen sowie einen gleichen Look wie gleicher Weißabgleich ein-
facher das 3D Mesh erzeugen kann. Zum Anderen ist es die letzte einfache Möglichkeit, die
Textur des 3D Objektes farblich zu beeinflussen. Zwar kann man im Nachhinein die Textur
noch einmal bearbeiten, aber dort kann dann nur noch mit einem jpg Format sowie recht
oberflächig bearbeitet werden.
Am Besten werden die Bilder im raw Format aufgenommen. So behält man sich die ganzen
Informationen bei und lädt nun diese in Lightroom rein. Es wird ein Bild ausgewählt, was
den Durchschnitt aller Bilder bildet und weder das hellste oder gar das dunkelste ist. Auf
diese Bild wählt man nun die gewünschten Einstellungen. Es ist wichtig, dass das Bild in
den schwarz und weiß Werten nicht ausgebrannt ist und genügend Tiefe besitzt. Der Weiß-
abgleich ist realisitscherweise zwischen 4700 und 5200K einzustellen, so wie es am besten
aussieht. Anschließend klickt man mit der rechten Maustaste auf das Bild und wählt Ent-
wicklungseinstellungen kopieren aus. Danach kann man mit str + a alle auswählen und fügt
die Entwicklungseinstellungen auf alle Bilder ein. Nun müssen alle Bilder nur noch im jpg
Format exportiert werden.
72. Mesh erstellen / Agisoft
Import, Workflow & Export
Nachdem Agisoft geöffnet ist, klickt man auf > workflow > add photos und importiert alle jpg
Bilder. Anschließend fängt man an alle Bilder auszurichten unter > align photos. Bei allen
Schritten reichen die voreingestellten Einstellungen aus. Die jeweiligen Prozesse brauchen
unterschiedlich lange. Das kann von wenigen Minuten bis zu 1-2 Stunden pro Schritt dauern.
Wenn align photos fertig ist, zeigt es unter > chunk > cameras an ob und wie viele korrekt
ausgerichtet werden konnten. Sollten mehr als 10 Prozent der Bilder / Kameras nicht aus-
gerichtet sein, dann lohnt sich das weitere Bearbeiten nicht. Demnach würde ich empfehlen,
Fehler beim Schiessen der Fotos zu finden und besser erneut umzusetzen. Andernfalls kann
man den Schritt > align photos auch erneut machen und hoffen, dass die restlichen korrekt
ausgerichtet werden. Jetzt sieht man schon eine Wolke an Punkten.
Für die weiteren Berechnungen ist es schlau, unnötige Punkte zu löschen, damit erstens
weniger Rechenzeit entsteht und diese Punkte nicht mit dem eigentlichen Objekt später ver-
knüpft werden. Mit dem gestrichelten Selektions Tool kann man jetzt die unnötigen Punk-
te einkreisen und löschen. Desweiteren kann man mit dem Werkzeug rechts daneben die
Arbeitsfläche beschränken. Mit > resize region und > move region lässt sich dieser Kasten
um das Objekt ziehen.
Als nächsten Schritt wählt man > build dense cloud aus und wartet erneut. Danach kann
man direkt weitermachen mit > build mesh. Hier sieht man wie die einzelnen Punkte zu-
sammen gebaut wurden. Auf der linken Arbeitsfläche des Programms sieht man auch die
einzelnen Schritte und kann beliebig welche löschen und erneut durchführen. Wenn das Er-
gebnis aus dem letzten Arbeitsschritt zufriedenstellend ist, dann kann man fortfahren mit >
build texture, was sozusagen die Farbe und die spätere jpg Datei erzeugt und auf das Objekt
bringt. Wenn das abgeschlossen ist, dann kan man die Agisoft Datei zur Sicherheit abspei-
chern und anschließend unter > export > export model das ganze exportieren. Die weitere
Bearbeitung mit der obj, jpg etc. - Dateien erfolgt nun mit Cinema.
83. Mesh aufräumen / Cinema
3.1 Import & erste Schritte
Im Ordner, in dem sich die Dateien befinden wählt man die obj Datei aus und zieht sie in das
geöffnete Cinema 4D rein. Als erstes erscheint das Import Fenster, wo man als Faktor 100
einträgt. Das macht man nur jetzt einmalig und bei den späteren Importen nicht mehr.
Weiterhin sieht man ein weißes Objekt. Unter dem angelegten Material kann man nun die
jpg Datei auf das Objekt ziehen. Unter > Farbe > Textur wählt man die jpg Datei aus dem
Ordner aus. Unter > Ansicht lässt sich die Vorschaugröße des Bildes einstellen. Falls man
noch keine Punkte einzeln anwählen kann, konvertiert man es in ein Grundobjekt.
Anschließend zentriert man die Achse des Objektes unter > mesh > achse > achse zentrieren
> ausführen und schiebt das Objekt in den Koordienatenursprung. So wie das Objekt posi-
tioniert ist, bleibt es für den weiteren Verlauf. Denn durch das anlegen von mehreren Kopien
nach den wichtigen Schritten ist es nur schwierig, diese identisch zu positionieren.
Für bessere Schattenansicht kann man unter > Optionen > SSAO diese Funktion einstellen.
3.2 Objekt schliessen
Das 3D Mesh ist an der Unterseite noch offen und muss geschlossen werden. Dafür ertsellt
man eine Scheibe und positioniert sie unterhalb des Objektes. Unter Segmente erhöht man
den Umfang und konvertiert es anschließend in ein Grundobjekt. Unter > mesh > pinsel >
fassen kann man mit shift + linke maustaste die Punkte dem Körper anpassen. Am besten
geht das mit der Kameraperspektive von oben. Nachdem alle Punkte an der Außenkante des
Objektes liegen, schiebt man die Scheibe auf die untere Seite des Objektes hoch, sodass sie
dieses nun schliesst.
3.4 Volumen Erzeugen
Als nächsten Schritt wird die Scheibe mit dem Körper verbunden. Dazu erstellt man zuerst
einen Volumenerzeuger. Unter > objekt wird die Voxelgröße auf etwa 0,5 cm gestellt. Das
Körper Mesh wird diesem Volumenerzeuger untergeordnet. Danach fügt man noch einen
Volumenmesher hinzu. Unter > objekt setzt man den Voxelbereichsschwellwert auf ca. 70%
und alle Objekte werden dem Volumenmesher untergeordnet. Anschließend erzeugt man
noch einen Würfel und skaliert ihn auf die richtige Größe. Dieser wird dem Volumenerzeuger
untergeordnet. Bei > objekt wählt man den Modus des Würfels auf > subtrahieren. Man zieht
den Würfel nun so weit nach unten, dass das 3D Portraitobjekt gerade unten abgeschnitten
wird. Die Scheibe verlagert man passend an die Außenkanten vom Objekt. Nun sollten zwei
Hüllen entstehen. Durch Rechtsklick auf den Volumenmesher > Unterobjekte selektieren und
erneut Rechtsklick > Objekte verbinden + löschen wird die Scheibe mit dem Objekt zu einem
ganzen. Sollten jetzt noch Löcher vorhanden sein, kann man sie mit m+d schließen. Dabei ist
> Vierecke einzustellen. Jetzt kann man in das innere hineinzoomen, im Flächenmodus eine
Fläche anwählen, U+W drücken damit die komplette innere Hülle angewählt ist und dann
löschen. Danach sollte nur noch eine ganze Hülle übrig sein und man hat ein sauber ge-
schlossenes Objekt.
93.5 Sculpt Modus Glätten
Im nächsten Schritt wird die Oberfläche geglättet und unebene Stellen werden korrigiert.
Dazu nutzt man den Sculpt Modus unter > layout > sculpt und wendet das Glätten Tool dort
an, wo es nötig erscheint. Hierbei gilt die Regel „Weniger ist mehr“ und es ist auch möglich
die Härte des Glätten Tools zu verringern.
3.6 Polygonreduktion
Durch die Erstellung des Meshes kann es sein, dass Agisoft sehr viele Polygone berechnet
hat. Dadurch folgt auch eine hohe Rechenleistung. Damit 3D Coat überhaupt die Polygone
selber reduzieren sowie verfeinern kann, empfiehlt es sich diese mit dem Polygonredukti-
onstool von Cinema diese zu reduzieren. Unter > Subdivision Surface findet man dieses Tool
und zieht es rein. Das bisherige Objekt wird diesem untergeordnet und die Polygonanzahl
etwas unter 100.000 eingegeben. Danach konvertiert man das ganze in ein Grundobjekt und
erhält das reduzierte Objekt.
3.6 Export FBX
Für 3D Coat exportiert man anschließend das Objekt als eine fbx Datei. Hierzu klickt man auf
> datei > exportieren > fbx und benennt es korrekt.
104. Polygone reduzieren / 3D Coat
Import, Auto Repologisierung & Export
Nachdem man 3D Coat geöffnet hat klickt man auf das geöffnete Fenster > automatische
repologisierung anwenden und importiert die fbx Datei. Anschließend wird man durch ver-
schiedene Felder geleitet, wobei meist die Standardeinstellung ausreicht. Am Anfang kann
man noch die Polygonanzahl auswählen. Ich habe mich für 20.000 entschieden. Nachdem
man die Ladezeit überbrückt hat, erhält man das fertige verbesserte Objekt. Hier sind die
Polygone reduziert und wesentlich struktierter und klarer angeordnet. Damit lässt es sich
definitiv besser arbeiten. Anschließend exportiert man es noch unter > datei > retopo-model
exportieren als obj Datei.
115. Textur erstellen / Cinema
5.1 BV Edit UVW Mapping
Nachdem man aus 3D Coat ein sauberes Polygonenobjekt erhält, importiert man es ins
Cinema 4D. Hierbei lässt man den Faktor bei 0 und fügt durch kopieren/einfügen das Objekt
in die Bearbeitungsdatei ein. Wenn nichts verändert wurde, müsste es an der exakten Posi-
tion sein wie die Sicherheitskopien. Auch jetzt sollte man eine Kopie machen, bevor man
weiter arbeitet. Der nächste Schritt ist, für das Objekt eine saubere Textur Datei zu erstellen.
Das sozusagen verschiedene Teile des Körpers ihren Platz in der jpg Datei erhalten und man
dann mit Photoshop diese Partien einfach bearbeiten kann wie z.B. Pickel entfernen oder
dergleichen. Dazu wählt man geeignete Polygonkanten an. Das ist mit u+m für die Pfad
Auswahl möglich und mit Shift kann man diese hinzufügen und eben löschen. Durch u+l
kann man eine radiale Auswahl von kreisförmigen Polygonkanten erstellen. Nachdem die
Unterteilung fertig ist, wo die Textur später geschnitten und aufgeklappt werden soll wählt
man unter > layout BP UV-Edit aus. Hierbei erstellt man zuerst eine UVW aus Projektion für
das Objekt. Unter > UV entspannen wählt man ABF an, Kantenselektion schneiden und Auto
anordnen. Zum Schluss klickt man noch auf anwenden und der Texturschnitt wird erzeugt.
Sollte einem das UVW Mapping noch nicht zusagen, dann kann man die Polygonkanten er-
neut auswählen bzw. deselektieren und erneut anwenden. Um das jpg gut und sinnvoll zu
füllen, wählt man noch auf dem UVWMapping die einzelnen Teile an und sakliert und ver-
schiebt sie so, wie man sie braucht. Danach wechselt man wieder unter > layout in den Stan-
dard Modus.
5.2 Spiegeln und Backen
In diesem Schritt versucht man, die bisherige Textur von dem unbearbeiteten Objekt, wo-
nicht geglättet und Polygone verzerrt sind, auf das neue Objekt mit den geordneten Poly-
gonen zu übertragen. Dafür wählt man die Flächen des neue Objektes an und gelangt ent-
weder über Rechtsklick > verschieben entlang normalen oder m-z zum Skalieren Werkzeug.
Anschließend skaliert man es mit gedrückter Maustaste so groß, dass das rawe und unbe-
arbeitete Objekt dahinter komplett verschwindet. Mit u+r kehrt man die Auswahlrichtung der
Polygone um und sie zeigen in das Inner des Objektes. Weiterhin wählt man das Material
des neuen Objektes aus und schaltet die Farbe aus. Unter > reflektivität löscht man diese
und fügt danach > ggx hinzu. Desweiteren wird die > Rauheit auf 0 herunter gestellt.
Anschließend gelangt man mit einem Rechtsklick auf das neue Objekt zu > material tags >
material backen. Unter > tag wählt man nun den Speicherort der psd datei aus, klickt auf 16
Bit und stellt die Breite + Höhe auf 4096 x 4096. Das Supersampling wird auf 1 gestellt, der
Pixelrand auf 10, Spiegelung an und dann erstellt man noch ein Licht mit aktiviertem Umge-
bungslicht. Danach kann das ganze unter > optionen gebacken werden. Die Phtoshop Date
ist nun erstellt und man fügt diese in das Material des Objektes ein, welche nach 3D Coat
kopiert wurde. Die anderen Kopien kann man nun ausmachen.
125.3 Photoshop Textur bearbeiten
In Photoshop kann man nun die Datei bearbeiten und z.B. Pickel, Schmutz oder dergleichen
entfernen sowie wegstempeln und Helligkeiten und Kontraste anpassen. Es muss nur im
Material aktualisiert werden und die 3D Erstellung ist hiermit beendet. Das 3D Mesh Model
ist fertig und kann anschließend auch animiert werden.
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