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Ein interaktives Schädelmuseum in 3D

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Hirschschädel mit 12 GByte an Scan-Daten

„Da es sich um Leihgaben des Museums handelte, wollte ich nach Möglichkeit keine Extramarkierungen oder Puder auf den Objekten selbst anbringen“, berichtet Mark Gill. Die größte Herausforderung stellte das Scannen des Hirschschädels dar. Den Schädel und das Geweih scannte Gill in verschiedenen Projekten und auch den Kiefer in zwei separaten Projekten. Allein beim Hirschschädel kam er so auf 23 verschiedene Scans mit insgesamt rund 12 GByte Scandaten.

Um das endgültige Polygonnetz zu erzeugen, war eine scharfe Fusion des gesamten Schädels bei einer Auflösung von 1 mm notwendig. Daraus ergaben sich Polygonnetze, deren Größe sich zwischen einer Million Facetten bei der Maus und circa vier Millionen Facetten beim Hirsch bewegte. Bei allen anderen Tieren lag die Zahl der Facetten dazwischen. Vor der Netzvereinfachung und der Anwendung von Texturen duplizierte Mark Gill das Polygonnetz des Hirschschädels, da er verschiedene Versionen des Polygonnetzes für verschiedene Teile brauchte.

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Die Texturen renderte Mark mit einer Auflösung von 4096 x 4096; die stark vereinfachten Netze exportierte er als .obj-Dateien mit Materialdaten. Anschließend importierte er das Modell in 3D Studio Max 2016, ein 3-D-Computergrafik- und Animationsprogramm, um die Schädel-/Kieferknochenpaare zusammenzuführen. Er richtete sie in der passenden Position aneinander aus und stellte beim zusammengefügten Schädel- und Kieferknochenmodell denselben Punkt als Ursprung und dieselbe Ausrichtung ein. Auf diese Weise können die beiden Teile sowohl gemeinsam verschoben, als auch problemlos einzeln bewegt werden.

Prototypen für interaktive 3-D-Anwendungen

Nach Zusammenführung exportierte Mark Gill die Modelle, wobei Kiefer und Schädel als separate Objekte im Autodesk-Format .fbx mit eingebetteten Medien abgespeichert wurden. Das eigentliche Schädelmuseum wird mit der Grafik-Engine Unity 5 Game erstellt. „Ich plane, einige unserer Multitouch-Tische aufzustellen, und arbeite deshalb mit dem Framework Gestureworks, um die Touch-Interaktionen zu entwickeln“, erläutert Mark. „Mit Unity lassen sich sehr schnell Prototypen für die meisten Arten interaktiver 3-D-Anwendungen erstellen. Als Skriptsprache verwendet Unity C#, so dass ich das Verhalten der Schädel genau programmieren und steuern kann, etwa wie sie sich in der Game-Software bewegen, wann sie größer werden und wann sich der Kiefer öffnet. In Unity gibt es zudem Tools und Einstellungen, mit denen man den Lichteinfall und andere visuelle Effekte steuern kann.“

„Jetzt, da die Prototyp-Anwendung fertig ist, stellen wir sie den Dozenten der biologischen Fakultät vor, um abzuklären, ob sie ihren Anforderungen entspricht“, sagt Mark. „Irgendwann werden sich die Studenten die Schädel ansehen und mit anderen Spezies vergleichen können, ohne sich um die Handhabung oder etwaige Beschädigungen Sorgen machen zu müssen.“

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