15. Juli 2021

Wie aus Porzellan Pixel werden

Foto, Punktwolke mit Farbinformationen in Form des Kakadu

Intro

43 Highlights der Porzellansammlung wurden im Zuge des Digitalisierungs- und Katalogisierungsprojekts „Im Wettstreit mit dem Kaiser von China“ in 3D erfasst. Im Zusammenhang mit der fotografischen Dokumentation und der wissenschaftlichen Erschließung der historischen Sammlung Meissener Porzellans der sächsischen Kurfürsten und polnischen Könige August des Starken (1670–1733) und August III. (1696–1763) sollen die Visualisierungen neue Zugänge zu den Porzellanen und Steinzeugen eröffnen.

Alle 3D-Modelle

Highlights

Einleitung

Die 3D-Modelle sollen auch in der Ausstellung eingesetzt werden – etwa im Rahmen von statischen Medienstationen oder in Rundgängen mit dem Multimedia Guide der SKD. So unterstützen sie die Vermittlungsarbeit im Museum und erlauben Interessierten, unsere prächtigsten Objekte ganz neu zu entdecken. 

Wie ein Objekt in der Porzellansammlung erfasst wird und welche Schritte notwendig sind, um ein dreidimensionales digitales Modell zu erstellen, haben wir für Sie am Beispiel von Johann Joachim Kaendlers Kakadu mitverfolgt.

Sommer 2020

Die Qual der Wahl

Die Erfassung von Kunstwerken in 3D ist ein aufwändiges Unterfangen, das aus vielen einzelnen Arbeitsschritten besteht. Bevor unser Kakadu ins Zentrum der Betrachtung rückte, mussten wir eine Auswahl aus tausenden Porzellanen unserer Sammlung treffen, was uns nicht leichtfiel. Die Leitgedanken dabei waren: Mit welchen Visualisierungen gewinnen wir einen Mehrwert für die Vermittlungsarbeit im Museum? Und anhand welcher Objekte lässt sich der „Wettstreit mit dem Kaiser von China“ am besten zeigen? Denn in der Sammlung haben wir zahlreiche Meissener Stücke, die einen direkten Bezug zu ostasiatischen Vorbildern aufweisen.

Mehr erfahren

Foto, Blick in den Ausstellungraum mit Meissener Tiersaalplastiken auf Sockeln und an den Wänden
© Porzellansammlung, Staatliche Kunstsammlungen Dresden, Foto: Jürgen Lösel
Tiersaal in der Porzellansammlung
Spätsommer 2020

Vorbereitungen

Nachdem im Team eine Vorauswahl von 64 Stücken getroffen worden war, ging es an die Vorbereitung: Mithilfe übersichtlicher Objektlisten wurden die Stücke aus den Depots und Ausstellungsräumen zusammengestellt. Strukturiert nach Standort, Priorität und Schwierigkeitsgrad bei der Digitalisierung waren alle relevanten Eckpunkte auf einen Blick zu erfassen. Anschließend wurden die Objekte von uns für den ersten gemeinsamen Termin mit unserem Partner ZDF Digital zusammengestellt.

Foto, Eine Hand hält einen Stift und eine umfangreiche Liste nahe einigen Porzellanen
© Sabine Peinelt-Schmidt
Zu Beginn steht eine Liste mit allen wichtigen Informationen
15. September 2020

Herausforderungen

Eine Begutachtung der ausgewählten Porzellane und Steinzeuge vor Ort war sowohl für uns als auch für die mit der technischen Umsetzung beauftragten Dienstleister sehr wichtig. Sie konnten sich so schon einmal mit den Besonderheiten unserer Kunstwerke vertraut machen. Bei der ersten Sichtung unserer Wunschkandidaten haben sie dann auch zum ersten Mal den Kakadu „live“ gesehen und wir konnten schon einiges über die technischen Aspekte unseres Vorhabens erfahren.

Foto, vier Personen diskutieren in der Ausstellung nahe des Kakadu
© Sabine Peinelt-Schmidt
Die Stücke werden in Augenschein genommen

Herausforderungen 2

Gemeinsam trafen wir die Entscheidung, bei der 3D-Erfassung eine fotobasierte Methode anzuwenden, die sogenannte Photogrammmetrie. Hinterschneidungen, flache Reliefs, sehr feine Details der Malerei und immer wieder das spiegelnde Weiß des unbemalten Porzellans stellen hierbei die größten Herausforderungen dar. Manche unserer Kunstwerke sind offenbar (noch) zu komplex für diese Technologie und dürfen einfach nur real bleiben.

Übrigens: Auf einige Visualisierungen, die den Kollegen von ZDF Digital beim Sichtungstermin noch den kalten Schweiß auf die Stirn getrieben haben, sind wir heute ganz besonders stolz!

29. September 2020, 9:00 UHR

Los geht’s

Der Kakadu steht in der Ausstellung hoch oben auf einer Konsole in einem vom Barock inspirierten Setting. Man kann ihn dort bisher nur recht eingeschränkt betrachten, und das, obwohl er weit mehr als nur eine Schauseite hat. Gerade seine leuchtend farbige Bemalung und sein fein im Relief ausgeformtes Federkleid, machen ihn zu einem unserer Publikumslieblinge. Dies waren auch die Gründe für uns, ihn in 3D zu erfassen.

Am Tag der Aufnahmen nimmt ein Mitarbeiter der Firma Fißler & Kollegen, die auf das Handling von Kunstgut spezialisiert sind, ihn vorsichtig von seinem Platz an der Wand ab.

 

Foto, Ein Mann auf einer Leiter greift nach dem Kakadu, der auf einem Sockel an der Wand steht
© Sabine Peinelt-Schmidt
Der Kakadu wird von der Wand abgenommen
29. September 2020, 9:15 UHR

Ab in die Maske

Dann geht es weiter in Richtung Fotostudio: In seinem Bettchen aus Seidenpapier scheint sich der immerhin schon über 280 Jahre alte Vogel recht wohl zu fühlen. 1734 wurde der Kakadu mit der prächtigen Federhaube von Johann Joachim Kaendler entworfen. Ursprünglich war er für die königliche Menagerie aus Porzellan im Japanischen Palais gedacht. Im gut gepolsterten Weidenkorb geht es für ihn sicher von seinem angestammten Platz in der Ausstellung ans Set.

Foto, Eine Person hält einen Korb, in dem der Kakadu auf Seidenpapier gebettet liegt
© Sabine Peinelt-Schmidt
Der Kakadu wird zum Fotoshooting gebracht

Das Fotoshooting

29. September 2020, 12:45 Uhr

 

Für die fotografische Erfassung wird der Vogel nun vorsichtig auf einem Drehteller platziert, der sich dann langsam mit ihm um die eigene Achse dreht. Dabei wird die Porzellanplastik gleichzeitig von mehreren Kameras aus unterschiedlichen Winkeln fotografiert. Ziel ist es, den Kakadu von allen Seiten aufzunehmen. Für diese photogrammetrische Methode der 3D-Erfassung wäre eine diffuse Beleuchtung und eine matte Oberfläche ideal. Mit letzterem kann der Kakadu mit seiner spiegelnden Glasur leider gar nicht dienen.

Damit der Kakadu nun wirklich rundum fotografiert werden kann, muss natürlich auch die Unterseite sichtbar sein. Hierfür wir der Kakadu behutsam auf einem Kissen auf die Seite gelegt. In dieser Position beginnen die Drehung und die fotografischen Aufnahmen erneut. Insgesamt entstehen so an diesem Tag 1200 Bilder des Kakadus.

Fotoshooting Impressionen

29. September 2020, 13:55 UHR

Heimkehr

Damit geht für den Kakadu ein anstrengender Tag zu Ende und er wird an seinen angestammten Platz zurück gebracht. Während er von dort wieder die Ausstellung übersieht, beginnt die eigentliche Arbeit an seinem 3D-Modell erst.

Foto, Wandaufstellung mit dem Kakadu im Zentrum, davor eine Leiter
© Sabine Peinelt-Schmidt
Der Kakadu zurück an seinem Platz

Ab in den digitalen Raum

Die Bilder des Kakadus werden digital ausgewertet und von der Software zu einer dreidimensionalen Punktwolke zusammengerechnet. Diese besteht aus einzelnen Punkten, die jeweils eine markante Stelle auf den Aufnahmen des Objekts definieren und dabei Koordinaten im Raum zugeordnet werden können. Dies ist möglich, da bei der photogrammetrischen Erfassung sowohl unzählige Punkte des Kakadu mit einem Foto aufgenommen wurden, als auch jeder der Punkte aus verschiedensten Winkeln. Damit kann ein räumlicher Bezug untereinander hergestellt werden. Vereinfacht gesprochen, erkennt die Software in den verschiedenen Ansichten die gleichen Punkte und ihre Lage zueinander. Allerdings gehört nicht jeder der in der Punktwolke dargestellten Punkte tatsächlich zum Kakadu. Es zeigt sich eine gewisse Streuung der Punkte im Raum, die von der Aufnahmeumgebung herrührt. Diese Punkte dürfen natürlich nicht in das spätere Modell einfließen und müssen entfernt werden.

Ab in den digitalen Raum

Foto, Punktwolke mit Farbinformationen in Form des Kakadu
© ZDF Digital
Punktwolke

Die Erstellung der Form

Auf Grundlage der Punktwolke wird ein geschlossenes Gitternetz aus Dreiecken (Triangulationsmodell) erstellt. Dabei wird jeder Punkt mit zwei nebenliegenden verbunden. Die dabei entstehenden sogenannten Polygone definieren in ihrer Gesamtheit die Form dieses ersten Modellentwurfs. Da es sich bei den Polygonen um einzelne Dreiecke handelt, können Rundungen nur näherungsweise abgebildet werden. Somit beieinflussen die Anzahl und Größe der Polygone, wie detailliert die Form des Objekts dargestellt werden kann. Die Form des Kakadus wird in diesem ersten Modell von fast 800.000 Polygonen definiert.

Die Oberfläche

Neben den Koordinaten einzelner Punkte im Raum, können aus den hochaufgelösten Bildern natürlich auch Farbinformationen gewonnen werden. In ihrer Gesamtheit bilden diese Informationen die Textur, die auf die Form aufgebracht („gemappt“) wird.

Neben dem Braun der Pilze und den farbigen Schwanzfedern, ist auch das strahlende Weiß des Porzellans hier als Datenpunkt zu verstehen. Erst durch die Textur wird eine realistische Darstellung des Kakadus ermöglicht.

Die Oberfläche 2

Für die Wiedergabe der Oberfläche in ihrer charakteristischen Materialität und Farbigkeit sowie die Möglichkeit, in den Visualisierungen Details mehr oder weniger stark vergrößern zu können, ist die Auflösung und Größe der Textur ausschlaggebend. Hier gilt es allerdings abzuwägen, denn um auch kleinste Details betrachten zu können, braucht es große Datenmengen, die längere Ladezeiten des Modells nach sich ziehen.

11. Dezember 2020

Sichtung des ersten Modells

Der erste Entwurf des Modells, welcher in die Porzellansammlung zurückkehrt, sieht dem Meissener Kakadu bereits ziemlich ähnlich. Und doch fallen schnell Unterschiede im Detail auf. Die strahlenden Farben des Originals erscheinen blass und die naturalistischen Reliefs am Stamm wurden von der Software sozusagen flach gerechnet. Mit Annotationen direkt am Modell vermerken wir diese und weitere Punkte, damit sie korrigiert werden können.

Nachbearbeitung

Winter 2020/21

Kralle Gegenüberstellung

Vorher

Screenshot, Ausschnitt des 3D-Modells, welches eine hochglänzende, wenig definierten Kralle zeigt
© Porzellansammlung, Staatliche Kunstsammlungen Dresden, 3D-Modell: ZDF Digital

Nachher

Screenshot, Ausschnitt des 3D-Modells, welches strahlende Farben und eine definierte Kralle zeigt
© Porzellansammlung, Staatliche Kunstsammlungen Dresden, 3D-Modell: ZDF Digital

Nachbearbeitung 2

Nur durch manuelle Nachbearbeitung kann das 3D-Modell nun dem Meissener Kakadu visuell noch näher kommen. Um die Form zu verändern, müssen Polygone angepasst oder gelöscht werden.

Viele der Abweichungen sind auf die Rohdaten zurückzuführen und haben ihren Ursprung bereits in der fotografischen Erfassung: Während sich das Porzellan vor den Kameras drehte, wanderten die Glanzpunkte über die spiegelnde Glasur. Sie verhinderten die Erfassung an sich gleichbleibender Oberflächeneigenschaften und erschweren dadurch die korrekte Berechnung des Modells.

24. März 2021

In Szene gesetzt

Um den realen Kakadu gebührend im digitalen Raum zu vertreten, muss das Modell zum Schluss noch in Szene gesetzt werden. Nach dem Hochladen des fertigen Modells auf die Präsentationsplattform, müssen dafür verschiedene Eigenschaften wie Reflektion, Transparenz, Farbigkeit, und Beleuchtung angepasst werden.

Screenshot, Kakadu im Bearbeitungsmodus mit drei sichtbaren Lichtquellen und den Reglern für deren Einstellung
© Porzellansammlung, Staatliche Kunstsammlungen Dresden, Modell: ZDF Digital
Anpassung der Inszenierung auf der Plattform Sketchfab

Das fertige 3D-Modell

Video

3D-Modellierung im Schnelldurchlauf

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3D-Modell des Kakadu von Johann Joachim Kaendler
3D-Modell

Das fertige 3D-Modell

Screenshot, 3D-Modell des Kakadu
© Porzellansammlung, Staatliche Kunstsammlungen Dresden, 3D-Modell: ZDF Digital

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Credit

Autorinnen: Sabine Peinelt-Schmidt und Karolin Randhahn, Porzellansammlung

Experiment 3D

Projektwebsite

Im Wettstreit mit dem Kaiser von China

Es ist der Sammlungstätigkeit Augusts des Starken und seines Sohns Augusts III. zu verdanken, dass die Porzellansammlung heute die international bedeutendste historisch belegte Referenzsammlung an frühem Meissener Porzellan besitzt. Von 2018 bis 2021 wurden alle noch erhaltenen Stücke dieser einzigartigen Referenzsammlung identifiziert, digitalisiert und wissenschaftlich erschlossen.

Mehr erfahren

 

Foto, Blick in den Ernst-Zimmermann-Raum
© Porzellansammlung, Staatliche Kunstsammlungen Dresden, Foto: Adrian Sauer/VG Bild-Kunst Bonn

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