Über das digitale Scannen von Pferden und deren digitale Präsentation im Rahmen einer Kunstausstellung

3D-Scanner

Herausforderung: Die nächste große Ausstellung der schwedischen Künstlerin Tove Kjellmark mit dem Titel „The horse, the robot and the immeasurable“, (zu Deutsch: „Das Pferd, die Maschine und das Unmessbare“) verkörperte ein ehrgeiziges Vorhaben: das 3D-Scannen von lebenden Pferden, die sich bewegen und aufbäumen und sich arttypisch verhalten. Wenn ein Scanner auf einen Körper in Bewegung angewendet wird, erhält das Gerät widersprüchliche Raumkoordinaten, sodass statt einer homogenen Form eine dreidimensionale Bewegungsunschärfe entsteht. Für das anstehende Projekt jedoch war es unerlässlich, ebendies zu realisieren und die Pferde so exakt wie möglich digital zu erfassen.

Die Lösung: Artec Eva, Artec Leo, Artec Studio, ZBrush, Maya, 3D-Druck

Ergebnisse: Zehn Pferde wurden erfolgreich 3D-gescannt. Die Scandaten wurden bearbeitet, animiert und gedruckt und werden in Kürze im Rahmen einer großen Kunstausstellung im Jahr 2022 präsentiert.

Ein spannendes neues Kunstprojekt, das sich mit dem Scannen und Verarbeiten von 3D-Daten von Pferden aller Größen beschäftigt

„Die meisten würden es als unmöglich betrachten ein Pferd zu scannen”, sagt Tove Kjellmark, eine schwedische Künstlerin. Sie hat sich der Mammutaufgabe angenommen, eine Reihe von Pferden für eine bevorstehende Kunstausstellung zu scannen. „Niemandem ist das bisher gelungen, also beschloss ich, mich dieser Herausforderung zu stellen!“

Das Konzept

Für Kjellmark ist das Festhalten von Bewegung eine Idee, die ihre Kunst inspiriert.

„Ich interessiere mich schon lange für das Scannen von Körpern in Bewegung und mit meinen bisherigen Ergebnissen bin ich äußerst zufrieden.“

Die Kombination aus 3D-Scans gepaart mit Kjellmarks Philosophie – „Bewegung als Kunst“ bildete den Grundgedanken für die Ausstellung „The Horse, the Robot, and the Immeasurable“ in Stockholm, die für April 2022 geplant ist. Die Idee: die Grenzen der Messbarkeit herauszufordern und die Interaktion zwischen Mensch, Pferd und Maschine zu untersuchen. Der Plan: Pferde sowohl im Stand als auch in Bewegung zu scannen und aus den Ergebnissen eine Kunstserie zu schaffen.

Die Künstlerin hat bisher zehn Pferde gescannt und nähert sich nun ihrem endgültigen Ziel: ein Portfolio dieser Pferde auszustellen, die als unterschiedlich große Skulpturen ganz oder teilweise 3D-gedruckt sind, sowie verschiedene Konfigurationen dieser anmutigen Tiere in unterschiedlichen Formen.

Die Zusammenarbeit mit Kjellmark erfolgte mit dem Artec 3D-Partner Scan 3D Innovations AB in Schweden, wo CEO Teddy Larsson beim Scannen und bei der Schulung half. „Tove Kjellmarks Kreativität basiert auf der Kombination von 2D- und 3D-Skulpturen. Sie setzt aufgrund der Benutzerfreundlichkeit und der hohen Qualität auf Scanner von Artec 3D“, so Teddy Larsson. „Dadurch erhält sie die gewünschten Ergebnisse, auf denen unsere Zusammenarbeit basiert.

Unabhängig von Dauer und Schwierigkeitsgrad: das Scannen eines Pferdes ist keine Aufgabe für nur eine Person

Der Prozess ein Pferd zu scannen

Um ein großes, oft unruhiges Lebewesen erfolgreich zu scannen, mussten mehrere Faktoren berücksichtigt werden. „Wir flechten die Mähne des Pferdes stets ein, damit das Scannen einfacher ist”, berichtet Kjellmark und weist darauf hin, dass der Scanprozess auch ohne solche Vorarbeiten möglich wäre, die Erfassung der feinen Details der Mähne für dieses Projekt aber nicht wesentlich war.

Als nächstes geht es um die natürliche Bewegung der Pferde, die von einem Zucken des Schweifes bis zum vollständigen Aufbäumen auf den Hinterbeinen reicht. Hier ist eine enge Zusammenarbeit mit den Trainern unerlässlich. Das Tier muss so ruhig wie möglich gehalten werden. Für die Pferde ist es entscheidend, während der Arbeit mit der Hardware ein Gefühl der Sicherheit zu haben. Sie müssen den Scanprozess akzeptieren, denn sie reagieren auf alle äußeren Eindrücke, wie zum Beispiel auf blinkende Lichter.

Das kabellose Scannen mit Artec Leo erleichterte die Erfassung eines Pferdes um ein Vielfaches

Während die ersten Scans mit dem 3D-Scanner Artec Eva durchgeführt wurden, störten die blinkenden Lichter des handlichen und leistungsstarken 3D-Scanners die Pferde. Daher erwies sich Artec Leo als ideale Lösung, denn damit hat man weder das gleiche Flackern noch eine hohe Frequenz des Blitzlichtes. Artec Leo funktioniert kabellos und mit integrierter Verarbeitung, was ein schnelles und genaues Scannen der Pferde aus jedem Winkel ermöglicht.

Das Scannen selbst kann von wenigen Sekunden bis zu mehreren Minuten dauern, je nachdem, ob der Kopf oder der gesamte Körper des Pferdes gescannt wird. Trotz der Besonderheit der Aufgabe ist der Ablauf selbst äußerst simpel. „Ich beginne auf einer Seite, scanne den Kopf, nehme die Vorderseite auf und gehe dann zur anderen Seite. Wenn alles nach Plan läuft, dauert der gesamte Prozess vielleicht vier Sekunden”, sagt Kjellmark.

Was den Scanvorgang eines gesamten Pferdes betrifft, so kann dieser innerhalb einer Minute abgeschlossen werden, selbst wenn es sich dabei um große Exemplare mit einer Schulterhöhe von bis zu knapp zwei Metern handelt. Voraussetzung dabei ist, dass es stillsteht. Sollte sich das Pferd bewegen und somit den Scanvorgang stören, können die Aufzeichnungen nahtlos fortgesetzt werden. Dies kam besonders bei ungeduldigen Tieren zum Tragen. Selbst wenn sich das Pferd bewegte, war der Scanner in der Lage, die bereits erfassten Punkte zu identifizieren, um später genau dort weiterzumachen, wo er aufgehört hatte.

„Es ist großartig zu sehen, wie hocheffizient der 3D-Scanner ist. Ich hätte nie gedacht, dass ich in der Lage sein würde, so schnell zu scannen“, berichtet Kjellmark.

Tracking-Punkte ermöglichten ein schnelles Scannen trotz der Bewegung des Pferdes

Für ihre Ausstellung möchte Kjellmark Skulpturen der Pferde in Bewegung anfertigen und ausstellen. Diese sollen in verschiedenen Posen und unterschiedlichen Positionen dargestellt werden. Dazu wird auch mindestens ein Tier in seiner ganzen Form gehören, denn die vollständige Datenerfassung eines Pferdes war speziell für dieses Projekt gedacht. „Ich wollte, dass die Darstellung eines bestimmten Pferdes perfekt wird”, sagt Kjellmark. „Dafür habe ich das Pferd zweimal gescannt. Ein Scan umfasste alles außer den Kopf, denn dieser wurde separat gescannt.“

Sobald der Scanprozess abgeschlossen war, begann die Datenübertragung und -verarbeitung.

Wie man die Daten eines Pferdes verarbeitet

Wenn sie über die einzelnen Abläufe spricht, beginnt Kjellmark mit der Sichtung allen zusammengetragenen Datenmaterials in der Software Artec Studio. „Ich betrachte die Scandaten und sehe alle verschiedenen Frames an – beispielsweise haben wir 1.524 Frames für nur eine Seite des Pferdes. Dann schaue ich mir die Sequenz an, als wäre sie eine Animation. Einige Teile sind nicht wichtig, also kann ich sie von vornherein entfernen.“ Anschließend werden die Scans ausgerichtet. Dabei erwies sich die Scharfe Fusionierung in Artec Studio als dynamisches Werkzeug. „Mit der Scharfen Fusionierung kann man wirklich alles klar erkennen – vom weichen Fell bis hin zu den Muskeln des Pferdes.“

Die Anwendung verschiedener Funktionen von Artec Studio auf die erfassten 3D-Scandaten lieferte die gewünschten Ergebnisse.

Neben der Scharfen Fusionierung lässt Kjellmark die Daten auch durch Fast Fusion laufen. Sie weist darauf hin, dass die einfache Bedienung von Artec Studio der Kunst ungeahnte Möglichkeiten bietet: etwa, die Teile selbst auszurichten, so dass man zahlreiche Modelle aus demselben Scan erstellen kann. Dies erwies sich als besonders vorteilhaft für die künstlerische Nutzung der Pferde-Scans.

Die Motion-Capture-Daten werden mit den 3D-Scandaten zum endgültigen Modell kombiniert

Das fertige Modell kann anschließend verschiedenen Zwecken dienen. Zunächst wird eine kleine Version des gesamten Pferdes ausgedruckt, um es später mit dem realen Modell zu vergleichen. Sobald das erledigt ist, wird das vollständige 3D-Modell in Teile geschnitten, skaliert und in einer größeren Form gedruckt. Zeitgleich wurde mit der Motion-Capture-Software Qualysis gearbeitet. Hier werden die aufgenommenen Motion-Capture-Daten des Pferdes in 3D übertragen und mit Hilfe der Software Maya mit den Scandaten zusammengeführt.

Dieses schwedische Pferd ist bereits mit Artec Leo vertraut

Während die meisten 3D-Scanprojekte so konzipiert sind, das Objekt so realitätsgetreu wie möglich zu erfassen, unterscheidet sich die geplante Ausstellung durch den kreativen Umgang mit den Scandaten. Die hier verwendete Software-Kombination schafft einen Raum, in dem sich das Pferd frei bewegen, aufbäumen und laufen kann – sowohl im realen Leben als auch digital.

Die Daten können entweder bearbeitet und in Bewegung gesetzt, oder aber überlagert werden, um eine riesige, lebensgroße Skulptur des Pferdes in jeder Phase des Aufbäumens, Trabens, Laufens und anderer Bewegungen zu schaffen.

Nach dem Scan der Pferde wurden sie Bild für Bild animiert und in Bewegung gesetzt

Mittlerweile sind die Pferde gescannt, doch die Arbeit geht weiter, denn das Datum von Tove Kjellmarks Ausstellung im April 2022 rückt näher. Die Künstlerin ist immer noch voller Ideen, wie sie die Möglichkeiten von 3D-Medien für ihre Zwecke einsetzen kann.

Beispielsweise schwebt ihr vor, ein 3D-Modell eines ganzen Pferdes als holografisches Bild in den Raum zu projizieren. „Das habe ich noch nie ausprobiert, aber ich denke schon seit Jahren darüber nach.“ Für Larsson ist dieses Projekt die perfekte Demonstration der Leistungsstärke von Artec 3D und dessen Hard- und Software.