Intuitive Gestaltung parametrischer Flächen
Autor: Thomas Wawrzinoszek
Betreuer: Prof. Dr. Charles A. Wüthrich
In dieser Arbeit wurde ein Verfahren entworfen und implementiert, welches es Benutzern - insbesondere Künstlern und Designern - ermöglicht, digitale 3D-Modelle auf intuitive Weise zu erstellen und zu formen.
Die Kernidee dazu ist, die Wirkung von Werkzeugen auf Modelliermasse zu simulieren.
Als Eingabegerät kommt ein Stifttablett zum Einsatz, mit dem ein virtuelles Werkzeug in der Bildschirmanwendung gesteuert wird.
Das Werkzeug kann über die Oberfläche der virtuellen Modelliermasse bewegt werden, und durch Druck auf die Stiftspitze dringt es in die Masse ein. Entsprechend der Form des Werkzeugs, seiner Orientierung, der Druckstärke und der Bewegungsrichtung wird die Oberfläche der virtuellen Knetmasse geformt und modelliert.
Durch diese Eingabeform, die eine Analogie zu einem realen Bearbeitungsprozess herstellt, wird ein unmittelbarer und intuitiver Zugang zur Modellierung digitaler Modelle geschaffen.
Die Vorgabe, die virtuelle Knetmasse intern als NURBS-Fläche zu repräsentieren, stellte eine besondere Herausforderung in dieser Arbeit dar.
Da NURBS-Flächen nur über die Änderung ihrer sie beschreibenden mathematischen Parameter geformt werden, mussten Verfahren zur scheinbar direkt auf der Oberfläche wirkenden Verformung untersucht und entwickelt werden. In der Arbeit wird folgender Lösungsweg beschritten: Das virtuelle Werkzeug generiert beim Eindringen in die Ausgangsfläche eine Schnittkurve. Der Bereich innerhalb dieser Kurve wird nicht gerendert. Zudem wird aus der Schnittkurve und einer weiteren, durch die Form des Werkzeugs und seines Wegs durch die Knetmasse bestimmten Kurve, durch skinning eine neue Fläche erzeugt und an dieser Stelle eingefügt. So entsteht der Eindruck einer Oberfläche mit Kerbe. Es wurde ein spezielles, rendering-basiertes Verfahren zur Ermittlung der Schnittkurve entwickelt.
key words: direct manipulation, free form modeling, intuitive interface, pen based interface