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Vektorgrafiken in Pseudo-3D

01.08.2006 Vektorgrafiken wirken oft wie Comics: Lichtschattierungen lassen sich allenfalls andeuten, aber kaum realistisch gestalten. Mit der Freigabe von Xara LX als Open-Source-Programm könnte sich das ändern.

Wer den Aufwand vergleicht, eine räumlich wirkende Szene mit dem Bleistift und mit einem 3D-Modeller zu erstellen, stellt fest, dass es mit dem Bleistift wesentlich schneller geht. Dem Zeichnen am nächsten kommt am Computer die Kombination eines Zeichentabletts mit einem Bitmapeditor wie Gimp (Testbericht siehe [1]). Bei Vektorgrafiken, die sich durch freie Skalierbarkeit ohne Qualitätsverlust auszeichnen, lassen sich durch Lichteinfall hervorgerufene Helligkeitsverläufe oder Schatten aber naturgemäß schwer realisieren: Programme wie Inkscape beherrschen nur lineare, radiale oder konische Farbverläufe, die sich nicht zum Nachahmen der Schattierungen komplex geformter Objekte eignen.

Beim Profitool Adobe Illustrator dient das Werkzeug Farbverlaufsgitter dazu, solche komplexen Verläufe zu zeichnen: Es unterteilt Objekte in Gitter, deren Maschen sich unterschiedliche Farbwerte zuweisen lassen – Illustrator errechnet dann fließende Übergänge. So leistungsfähig dieses Werkzeug auch ist: Es eignet sich nicht besonders gut, um zügig räumlich wirkende Lichtschattierungen zu erstellen. Xara, ein Programm mit über zehnjähriger Vorgeschichte als kommerzielles Windows-Programm, bietet hier jedoch erstaunliches: Ein Blick in die Bildgalerie auf der Homepage [2] beweist das.

Ende 2005 beschlossen die Entwickler, eine freie, quelloffene Version des kommerziellen Windows-Programms Xara Xtreme für Linux und Mac OS zu veröffentlichen. Xara LX soll alle wesentlichen Features des Windows-Programms erhalten, lizenzierte Technologien wie Pantone-Paletten ausgenommen. In Version der vorliegenden Version 0.5 ist nach Angabe der Entwickler "mehr als der halbe Weg zurückgelegt". Dies heißt, dass fast alle Zeichenwerzeuge bereits wie in der Windows-Version arbeiten.

Eine Druckfunktion existiert allerdings noch nicht. Ein Ausdruck lässt sich momentan nur auf dem Umweg über den Export in eine Bitmap realisieren. Doch auch die fragliche Exportfunktion arbeitet noch nicht ganz zuverlässig: Manchmal fehlen einzelne Objekte. Im Test half es stets, diese über Arrange / Convert to Editable Shades umzuwandeln. Für eine Beta-Anwendung läuft Xara zufriedenstellend stabil. Geht die Portierung mit dem bisherigen Tempo weiter, so sollte in etwa einem Jahr eine Anwendung bereit stehen, die tatsächlich auch professionelle Anforderungen erfüllt.

Xara LX steht auf der Homepage als Binärarchiv und als Autopackage-Paket bereit [3]. Unter [4] finden sich der Quellcode sowie eine Anleitung zum Zugriff auf das Subversion-Repository. Xara baut auf wxWidgets auf, die zuvor kompiliert oder inklusive Devel-Paket installiert werden müssen.

Schlicht, nicht schlecht

Wer Xara LX zum ersten mal startet, wundert sich zunächst, wie sich mit dem schlicht wirkenden Programm die beinahe wie Fotos wirkenden Zeichnungen im Examples-Ordner erstellen lassen: Die Mehrzahl der Zeichenwerkzeuge aus Xara finden sich auch in Inkscape. Was das reine Zeichnen angeht, herrscht zwischen Inkscape und Xara weitgehend Gleichstand. Lediglich mit der Funktion Snap to Object ("an Objekten einrasten") bietet Xara einen – allerdings nicht ganz unbedeutenden – Vorteil. Weitere Unterschiede stecken im Detail, genauer gesagt in den Xara-Werkzeugen Shadow Tool, Transparency Tool, und Bevel Tool ("Abschrägungswerkzeug").

Mit dem Shadow-Tool entstehen realistisch wirkende Schlagschatten, wie sie auch Adobe Illustrator bietet: Verschieben Sie mit diesem Werkzeug ein Objekt, so erstellt Xara einen um den Betrag der Verschiebung versetzten Schlagschatten, der mit seinen weichen Rändern den Schattenwurf von Objekten in der Atmosphäre nachbildet. Diese Schatten tragen wesentlich zur natürlichen Wirkung von Zeichnungen bei.

Wo Schatten ist, muss auch Licht sein: Auf den beleuchteten Objekten hinterlässt Licht Spiegelungen (Glanzlichter). Dem Licht zugewandte Stellen erscheinen heller, weniger zugewandte dunkler. Außer bei Kanten ergeben sich dabei Farbverläufe, meist mit komplexer Form. Diese sind naturgemäß schwierig über Vektoren zu definieren. Eine Möglichkeit, komplexe Farbverläufe in Vektorgrafiken zu realisieren, bieten die bereits angesprochenen Farbverlaufsgitter in Adobe Illustrator. Xara setzt jedoch auf ein anderes Prinzip: Hier entstehen die Schattierungen aus halbtransparenten, über die Grundform gelegten kleineren Objekten.

Im Prinzip lässt sich diese Technik auch mit Inkscape anwenden. Der große Vorteil von Xara ist jedoch, dass es eine weit größere Anzahl an Verlaufstypen zu Verfügung stellt: Das Programm kennt bei transparenten Objekten neben der gleichmäßigen Transparenz lineare, kugelförmige, elliptische, konische und diamantförmige Verläufe (Abbildung 1). Neben durch zwei oder drei Punkten definierten mehrdimensionalen Verläufen (mittlere Reihe rechts und ganz rechts) kennt Xara außerdem noch zwei fraktale Muster (untere Reihe, ganz links). Alle Transparenzverläufe lassen sich iterieren (untere Reihe, links). Auch die Helligkeitswerte von Bitmaps kann Xara in Objekttransparenz umsetzen (untere Reihe, rechts).

Abbildung 1

Abbildung 1: Hier liegt das Geheimnis der räumlich wirkenden Vektor-Zeichnungen: Viele verschiedene Transparenzverläufe sorgen für natürlich wirkende Schattierungen.

Die Oberflächen realistisch wirkender 3D-Modelle basieren meist auf Fotografien: Der Renderer überträgt zum Beispiel einen rechteckigen Bildausschnitt, der eine Holzmaserung zeigt, nach dem Kachelprinzip auf die Oberflächen der Modelle. Dabei ergibt sich jedoch das Problem, dass sich auf Fotografien basierende Kacheln meist nicht bruchlos aneinanderfügen lassen (Abbildung 2, rechts). Abhilfe schafft in Xara ein Verfahren, das die Kanten weich überblendet: Die Option Repeat inverted lässt die Ränder an den Fugen (Abbildung 2, links) verschwinden. Auch für Bitmap-Kacheln als Basis für Transparenz steht dieses Verfahren zur Verfügung (Abbildung 2, untere Reihe, ganz rechts).

Abbildung 2

Abbildung 2: Objekte mit einer Füllung, die auf als Kacheln aufgetragenen Fotoausschnitten basieren, wirken sehr realistisch – sobald Xara die störenden Kanten überblendet.

In die Praxis

Abbildung 3 zeigt ein einfaches Beispiel für eine Zeichnung, die Räumlichkeit simuliert: einen Apfel mit Schlaglichtern und Schatten, die dem Lichteinfall entsprechen. Die helleren und dunkleren Bereiche zeichnen Sie ohne großen Aufwand mit dem Freihand-Tool (rechte Seite der Abbildung) und färben Sie dem Lichteinfall angemessen ein. Die Feather-Funktion (Kantenunschärfe) in Kombination mit einem elliptischen Farbverlauf, dessen Ausdehnung sich interaktiv über den Mittelpunkt und zwei Radien festlegen lässt, sorgen für den weichen Verlauf. So entstehen natürliche wirkende Schlaglichter und ein leichter Schatten auf der Unterseite des Apfels. Mit dem Shadow-Werkzeug erstellen Sie den Schlagschatten, den der Apfel auf die Unterlage wirft. Voraussetzung für deren Holzmaserung ist eine Fotografie, die ein Stück Holz zeigt. Mit der Option Repeat inverted bleiben die Kanten unsichtbar, an denen die Kacheln der sich einige Male wiederholenden Holzmaserung zusammenstoßen.

Abbildung 3

Abbildung 3: Schlaglichter und Schattierungen erstellen Sie in Xara als halbtransparente Objekte, die über der Grundebene liegen. Der passende Farbverlauf sorgt für einen realistischen Eindruck.

Die teilweise von Fotografien kaum zu unterscheidenden Zeichnungen aus der der Xara-Bildgalerie [3] arbeiten mit dem gleichen, einfachen Prinzip: Über einer Grundform liegen viele, oft transparente Objekte, die das Spiel von Licht und Schatten in der Natur simulieren. Abbildung 4 zeigt einen kleinen Ausschnitt aus einer der mit Xara gelieferten Beispiel-Grafiken: Die Motorhaube des blauen Minis besteht in der understen Ebene aus einem einfachen linearen Farbverlauf. Einige geschickt platzierte Schatten und Spiegelungen machen die Illusion einer Fotografie beinahe perfekt. Zwar erfordert es viel Übung und Geschick, um realistische Zeichnungen zu erstellen: Anders als beim 3D-Modelling, bei dem ein Raytracer aus dem Lichtstrahlengang korrekte Schattierungen errechnet, ist dies bei einem Zeichenprogramm wie Xara die Sache des Anwenders. Durch seine leistungsfähigen Transparenz- und Füllungswerkzeuge gibt Xara jedoch die bestmögliche Hilfestellung.

Abbildung 4

Abbildung 4: Selbst Spiegelungen im Blech eines Autos lassen sich mit einfachen Verläufe und per Hand gezeichnete Schattierungen nachbilden. Voraussetzung ist allerdings zeichnerisches Geschick.

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LinuxUser 05/2014

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