Zeitschrift STZ / RTS

Fachzeitschrift SWISS ENGINEERING STZ

Bleiben Sie aktuell informiert. Die polytechnische Fachzeitschrift SWISS ENGINEERING STZ und das französischsprachige Pendant SWISS ENGINEERING RTS erscheinen zehn Mal jährlich. Das Magazin berichtet über Entwicklungen in der Branche, zeigt Trends auf und gibt Einblick in die Aktivitäten des Berufsverbands. Mitglieder erhalten die Fachzeitschrift samt Spezialausgaben Bau & Architektur, Automation, Energie, Maschinen und Bahntechnik in der Schweiz kostenlos nach Hause geliefert.

Herausgepickt: einige Artikel aus der STZ

Der Herr der Materialien
zurück zur Übersicht

Der Herr der Materialien

STZ | Dossier, November 2019 - Mit einem Team von EPFL-Forschern will Wenzel Jakob eine Datenbank erstellen, die Aussehen aller natürlichen und synthetischen Materialien der Welt digitalisiert.

Ist es möglich, die Art und Weise zu reproduzieren, wie das Licht von Seide refl ktiert wird, das Kaleidoskop der Farben auf Schmetterlingsflügeln oder die Struktur von Stoffen, Kunststoffen und Steinen? In Zusammenarbeit mit der Firma Unity Technologies in Grenoble, einem Hersteller von Software für die Entwicklung von Computerspielen, will ein Forscherteam des Realistic Graphics Lab der École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) genau das erreichen. Dazu digitalisieren die Forscher sorgfältig jedes Material, das sie in die Finger bekommen können, mit einem ausgeklügelten Gerät, einem sogenannten Goniofotometer.

Die Essenz des Materials erfassen

Man stelle sich vor, ein Auto an einem sonnigen Tag zu fotografie en: Das Bild wird nur sein Aussehen aus diesem einen bestimmten Blickwinkel und mit genau dieser Beleuchtung erfassen. Aber es kann nicht darstellen, wie das gleiche Auto später am Abend aus einem anderen Blickwinkel aussehen würde. Im Gegensatz zu einer Kamera misst ein Goniofotometer das von einem Material unter verschiedenen Winkeln reflektierte Licht und erfasst die grundlegenden Eigenschaften, die der lackierten Oberfläche des Fahrzeugs ihr besonderes Aussehen verleihen. Die resultierenden Daten sind viel umfangreicher als ein einzelnes Foto und können verwendet werden, um fotorealistische Computerbilder von Objekten aus denselben Materialien in beliebigen virtuellen Szenen zu erzeugen. Das Team der EPFL unter der Leitung von Prof. Wenzel Jakob untersucht, wie Licht mit verschiedenen Materialien interagiert, um diesen Prozess in einer Softwaresimulation nachzubilden. «Unser Ziel ist es, eine sehr umfangreiche Bibliothek von Materialien zusammenzustellen – nicht nur, um sie nachzubilden, sondern auch um mathematisch zu verstehen, was sie so aussehen lässt, wie sie aussehen», sagt Jakob. Die Materialproben, die die Forscher digitalisieren wollen, reichen von einem Blatt Papier, einem Stück Plastik und einem Stift über einen Schmetterlingsflügel bis hin zu einem Stück Stoff aus einem Darth-Vader-Kostüm. «Diese Art von Materialdaten ist in Bereichen wie Architektur, maschinelles Sehen oder der Unterhaltungsindustrie von unschätzbarem Wert. Wir haben vor Kurzem mit Weta Digital und Industrial Light & Magic zusammengearbeitet, die Filme wie Avatar und Star Wars machen», fügt er hinzu.

Realistische Bilder von virtuellen Welten

Das Goniofotometer ist eine beeindruckende, etwa fünf Meter lange Maschine. Es wird in einem Raum betrieben, dessen Wände mit schwarzem Stoff abgedeckt sind, um das von der zu analysierenden Probe refl ktierte Licht zu absorbieren. Die Probe wird in der Mitte der Vorrichtung platziert, wo sie von der Spitze eines Roboterarms aus beobachtet wird, der sich mit einer Geschwindigkeit von bis zu drei Metern pro Sekunde dreht, sodass für viele Konfigur tionen schnell Messungen durchgeführt werden können. «Eine herkömmliche Kamera erfasst nur rote, grüne und blaue Farbinformationen, die für das menschliche Auge sichtbar sind. Stattdessen verwenden wir ein Spektrometer, das Hunderte von Wellenlängen über das gesamte visuelle Spektrum bis hin zu UV und Infrarot erfasst. Diese Datenfülle liefert uns viel mehr Informationen über ein Material. So können wir sein Aussehen sehr genau simulieren», sagt Jakob. Das Team hat einen neuen Algorithmus entwickelt, der das Goniofotometer so steuert, dass es nur eine kleine, aber relevante Teilmenge der möglichen Daten erfasst. So können Materialien viel schneller als bisher digitalisiert werden. Jakobs Gruppe entwickelt auch den Mitsuba Renderer, eine weitverbreitete Open-Source-Softwareplattform, die Licht rechnerisch simuliert, um fotorealistische Bilder von virtuellen Welten zu erzeugen. Mit den gewonnenen Daten können diese Simulationen nun eine bisher unerreichte Genauigkeit erreichen.

 

Autorin: Sandy Evangelista
Bildquelle: EPFL, Alain Herzog
Artikel aus der STZ: Ausgabe Nov. 2019

www.epfl.ch

Mit einem Investitionsvolumen von mehr als zwei Milliarden Franken und einer Bauzeit von über zehn Jahren ist das Pumpspeicherwerk Limmern ein Jahrhundertprojekt. Der Unternehmer und Fotograf Rudolf Hug hat die Entstehung des Werks mit seiner Kamera begleitet. Jetzt liegt seine Dokumentation als Buch vor.

Lesen Sie mehr

Am «Annual Business Meeting» der FEANI vom 3.-5. Oktober 2019 in Reykjavik, Island waren wie jedes Jahr die Ingenieurverbände aus ganz Europa vertreten. Hauptfokus lag in diesem Jahr nebst der statutarischen Generalversammlung beim Austausch über die Nachwuchsförderung für die MINT-Berufe und über die Sustainable Development Goals (SDGs) der UN.

Lesen Sie mehr

Fintech-Start-ups schiessen in der Schweiz wie Pilze aus dem Boden. Viele von ihnen setzen auf innovative Technologien wie künstliche Intelligenz und Blockchain. Die etablierten Schweizer Banken dagegen gelten nicht unbedingt als innovationsfreudig. Werden die Newcomer das Banken-Establishment eines Tages verdrängen?

Lesen Sie mehr

Digitalisierung ist in aller Munde. Nur, welche Auswirkungen auf die Gesellschaft hat Sie? Welche Fragen zur Ethik müssen wir beantworten? Welche Verantwortung übernehmen? Jacques Genoud, Vizepräsident im Zentralvorstand von Swiss Engineering erläutert, wie er die Herausforderungen einstuft und weshalb er das Projekt «Digital-Strategie» für den Verband prüft und initiiert.

Lesen Sie mehr

Die STZ/RTS online oder von unterwegs lesen

Für Tablets und Smartphones

Bequem, unterwegs und auch im Ausland – so informieren Sie sich über die App der SWISS ENGINEERING STZ. Die App steht im iTunes Store, im Google Play Store und bei Amazon zum Download bereit. Selbstverständlich sind auch alle Spezialausgaben digital verfügbar. Verbandsmitglieder und Abonnenten laden die Zeitschriften kostenlos herunter. Es können auch einzelne Ausgaben gekauft oder Online-Abos abgeschlossen werden.

Download der App

Die STZ/RTS bzw. die App können kostenlos im Google Play Store sowie im Apple Store heruntergeladen werden. Die App heisst «Swiss Engineering STV/UTS/ATS»

Ihr Benutzername und Ihr Passwort:
STZ App für Smart Phones und Tablets: User: 2018 / Passwort: SEstz18
RTS App für Smart Phones und Tablets: User: 2018 / Passwort: SErts18

STZ PC-Version
RTS PC-Version

Für Inserenten

Abonnieren, inserieren oder einen Fachartikel verfassen?

Wollen Sie in der Fachzeitschrift SWISS ENGINEERING STV inserieren oder einen Fachartikel verfassen? Das Anzeigenmarketing oder die Redaktion geben Ihnen gerne Auskunft.