CAD ist ein Zauberwort, das in zunehmendem Maße auch von der ST-Computergemeinde in den Mund genommen wird. Die Zahl der Programme ist kaum noch zählbar und ununterbrochen kommen neue Programme hinzu. Ein interessanter Neuling aus den USA ist das CAD-3D von Tom Hudson, dem Schöpfer des DEGAS Malprogramms, das als Urvater der ST-Malprogramme angesehen wird.
bedeutet nichts anderes, als ein vom Computer unterstütztes Design, wird aber meistens mit computerunterstütztem Konstruieren übersetzt. Die meisten CAD-Programme für den ST versuchen deshalb eine Hilfe für den Maschinenbauer, den Elektrotechniker oder den Bauingenieur zu sein. Obwohl deren Objekte 3-dimensional sind, hat sich in diesen Berufsgruppen ein 2-dimensionales Zeichenverfahren durchgesetzt, weil nicht genügend Rechen- und Zeichenkapazität für eine 3-dimensionale Darstellung zur Verfügung stand. Außerdem ist es unmöglich aus einer perspektivischen Darstellung eines Objektes das entsprechende Original zu erstellen. Kann man da mehr als ein Spielzeug erwarten? Ist das Kürzel CAD im Sinne einer seriösen Konstruktionshilfe für den Techniker überhaupt angebracht?
Dieser Test bezieht sich auf das Cyber Studio der Firma Antic Software Publishing. Man erhält für 90$ eine ca. 100 Seiten dicke Anleitung und zwei einseitig formatierte Disketten mit den beiden Programmen Stereo CAD-3D 2.0 und Mark Kimball’s CYBERMATE. Dazu kommen noch Hilfsprogramme für Hardcopy und Anima-::on, wenn man auf die Benutzung des CYBERMATE verzichten will (oder ius Speichermangel verzichten muß!). Kern des Softwarepakets ist das CAD-3D Programm. Das CYBERMATE Trogramm übernimmt lediglich die Animation der mit CAD-3D erzeugten Objekte. Offensichtlich ist mir die neuste Version zuteil geworden, denn entgegen den Ankündigungen im Handbuch, lief die gesamte Software einwandfrei im Monochrom Modus. Die Farb-version ist erheblich beeindruckender. Die gedruckte Anleitung ist nur für das CAD-3D Programm gedacht. Sie enthält eine ausführliche Bedienungsanleitung, eine übersichtliche Tabelle über vorprogrammierte Tastenbelegungen und eine tabellarische Zusammenfassung aller Icons und Menüpunkte. Außerdem ist ein sehr lehrreiches Drehbuch für einen 3D-Trickfilm enthalten, das man unbedingt verfilmen sollte, wenn man die Kombination CAD-3D-CYBERMATE verstehen lernen will. Die Anweisung für das recht komplizierte und leistungsfähige CYBERMATE Animationsprogramm ist als Diskfile vorhanden (ergibt 72 Seiten Ausdruck: Neues Farbband besorgen!). Benutzer ohne eigenen Drucker können das Listing beim Hersteller bestellen (Kosten $7.50 Versand, Zoll und Mehrwertsteuer). Zum Betrieb der Programme ist dringend eine Festplatte zu empfehlen. Wer diese Programme beruflich nutzen möchte, sollte außerdem die Anschaffung eines 4 MByte ST überdenken. Bei meinen ersten Versuchen ist es mir leicht gelungen, einen über 820kByte großen *.DLT File zu erzeugen. Dazu kommt noch der Bildfile mit 32 kByte und das Programm war nur noch mit dem Animationsprogramm, nicht aber mit dem CYBERMATE zur Animation zu bringen.
Dieses Programm ist der zentrale Punkt des Softwarepaketes. Es ermöglicht nicht zunächst die Erstellung räumlicher Objekte und ihre perspektivisch korrekte Darstellung auf dem Bildschirm. Abb 1 zeigt einige einfache Körper, wie sie mit dem Programm zu erstellen sind und im sogenannten SUPERVIEW Modus angeschaut werden können. Diese Bilder lassen sich auch im DEGAS oder Neochrome Format abspeichern und weiterverarbeiten. Abb. 2 zeigt das Desktop für CAD-3D. Auf der rechten Tischseite sind die ICONS für die Objektmanipulation untergebracht, auf der rechten Hälfte sind vier Fenster zu erkennen. Das CAMERA-Fenster zeigt eine perspektivische Ansicht der Objekte. Die anderen Fenster sind TOP (BOTTOM), LEFT (RIGHT), FRONT (BACK). In Klammern stehen die Ansichten, die von der Menüleiste her umgeschaltet werden können. Übrigens sind alle Funktionen auch über die Tastatur einstellbar. Es gibt auch keine Probleme mit der deutschen Tastatur. Die deutschen Sonderzeichen sind nicht zugänglich.
Normalerweise ist nur ein Arbeitsfenster und das Kamerafenster geöffnet, um den Zeitaufwand beim Update eines Bildes zu reduzieren. Es lassen sich aber auch alle Fenster synchron zuschalten. Das jeweilige Arbeitsfenster kann auch vergrößert dargestellt werden, damit präzisere Objektmanipulationen möglich sind. Ein solches vergrößertes Fenster füllt dann die gesamte rechte Desktophälfte.
Elementarobjekte
Zunächst einmal stehen vier elementare Objekte zur Verfügung, die anschließend manipuliert werden können: Kugel, Torus, Würfel und Ecke.
Diese elementaren Objekte können nun miteinander verknüpft werden. Die möglichen Verknüpfungsoperationen zeigt Tab. 1. Abb. 7 zeigt die Elementarobjekte und die möglichen Verknüpfungsobjekte zweier Kugeln. Obwohl mit diesen primitiven Operationen schon eine erstaunliche Vielfalt von Objekten erzeugt werden kann, muß natürlich noch weiteres Werkzeug zur Verfügung gestellt werden. Dieses sind der Extruder und die Spinoperation.
Tabelle 1: Verknüpfungen zweier Objekte in CAD-3D
Verknüpfung | Erklärung |
---|---|
Add | Das neue Objekt entsteht als Summe der einzelnen Objekte. Beispiel: Turm add Halle = Kirche. Bedingung: Beide Objekte müssen sich überlappen. |
Subtract | Das zweite Objekt wird vom ersten abgezogen. Das heißt, der überlappende Teil des zweiten Objektes wird aus dem ersten entfernt. |
And | Das neue Objekt ist der Raumteil, der von beiden Objekten eingenommen wird. |
Stamp | Der zweite Körper wird auf die Oberfläche des ersten gestempelt. Die Fenster in Abb. 6 sind so entstanden. |
Vielleicht haben Sie schon einmal Laubsägearbeiten angefertigt? Das genau macht der Extruder in CAD-3D! Man gibt mit Hilfe der Maus eine Schablone ein und der Extruder genannte Programmteil sägt die Schablone aus einem imaginären Block aus. Der entstehende Block kann anschließend in alle Richtungen gedehnt und gestaucht werden. Außerdem muß der ausgesägte Block nicht massiv sein, sondern er kann aus mehreren Segmenten bestehen, die sich allerdings nicht trennen lassen (denken Sie an zusammengeleimte Holzschichten). Sowohl die erzeugten Objekte, als auch die Schablonen lassen sich natürlich speichern und bei Bedarf wieder laden!
Spin ist das Verfahren zur Erzeugung rotationssymmetrischer Körper. Auch hier ist es möglich mit Hilfe der Maus eine Schablone einzugeben. Die Schablone wird spiegelsymmetrisch zur Y-Achse abgebildet. Der Körper entsteht durch Rotation der Schablone um die Y-Achse. Alle unter Extrude beschriebenen Speicher- und Ladeoperationen sind auch unter Spin möglich.
Es ist streng zu unterscheiden zwischen Objektmanipulationen, welche die physischen Abmessungen der Objekte verändern, und der Veränderung des Standpunktes, welcher das Objekt bei unveränderten Abmessungen unterschiedlich auf dem Bildschirm erscheinen läßt. Beschäftigen wir uns zunächst mit den Möglichkeiten, ein Objekt zu verändern. Alle Objekte können einzeln oder als Gruppe vergrößert, verkleinert oder rotiert werden. Das geschieht bei Auswahl der Gruppe (A, B, C oder D) und selektieren der entsprechenden Objekte durch Anklicken. Anklicken des Resize-Icons gibt die Möglichkeit, die gewählte Gruppe auf 50% -200% der derzeitigen Größe zu bringen. Im aktiven Fenster können die Objekte (wieder als Gruppe oder einzeln) mit Hilfe der Maus verschoben werden. Schließlich können die Objekte durch Anklicken des Rotationssymbol um -180° -+180° gedreht werden. Je nachdem in welchem Fenster die Drehung erfolgt, erhält man damit eine Drehung um die x-, y- oder z-Achse. Die Drehachse erscheint in jedem Fenster als Fixpunkt, der zudem auf verschiedene Arten festgelegt werden kann. Standardmäßig ist der Fixpunkt der Mittelpunkt des jeweiligen Fensters. Es läßt sich aber auch der Mittelpunkt der Gruppe als Fixpunkt wählen. Die letzte Möglichkeit erlaubt es, mit Hilfe der Maus einen Fixpunkt selbst zu wählen. Alle bisher geschilderten Operationen erhielten die Proportionen des Objektes. Wenn ein Körper gedehnt oder gestaucht werden soll, müssen andere Verfahren angewendet werden. Wenn das Objekt nicht maßstabsgetreu sein muß, bietet sich als einfachste Möglichkeit die Skalierung mit Hilfe der Schieber im linken Desktopteil an. Man wählt zunächst das geeignete Fenster aus, in dem die Verzerrung erfolgen soll. Dann verschiebt man den horizontalen oder vertikalen Schieber, bis er die entsprechende Dehnung oder Stauchung anzeigt und klickt den Fensterinhalt an. Alle, im aktiven Fenster befindlichen Objekte werden nun entsprechend verändert. Für technische Anwendungen ist die Einhaltung eines Maßstabes unverzichtbar. Um das zu erreichen wählt man zunächst ein Objekt aus, das als Maßstab dienen soll. Alle anderen Objekte erhalten damit automatisch die entsprechende Dimensionierung. Als Maß stehen das englische Feet oder das Meter zur Verfügung. Anschließend ist es möglich, alle Objekte maßstabsgerecht zu verändern, oder mit Hilfe des Maßbandes nachzumessen. Alle Operationen, die ein Objekt verändern, sind nur in einem der drei Fenster Top (Bottom), Right (Left) oder Front (Back) möglich, weil nur in diesen Fenstern maßstäbliches Arbeiten ohne perspektivisches Verzeichnung möglich ist. Folglich sind alle Operationen, die den Standpunkt des Betrachters bzw. die Perspektive der Kameraeinstellung betreffen, nur im Kamerafenster möglich.
Abb. 5 zeigt die Bestandteile eines Hauses. Durch die oben geschilderten Manipulationen wird daraus das in Abb. 6 gezeigte schmucke Häuschen!
Man klickt zunächst das Kamerafenster an, damit es aktiv wird. Dann klickt man entweder das ROTATE Icon, oder das Z/P Icon an. Ist das ROTATE Icon aktiv, ist es möglich den Kamerastandpunkt auf einer Kugeloberfläche mit Hilfe der Schieber zu verschieben. Die Kamera zeigt dabei immer auf den Mittelpunkt des CAD-3D Universums. Durch die beiden Schieber ist es also möglich, das Objekt von allen Seiten zu betrachten. Der Kameraabstand wird durch Regeln des Z-wertes (Z wie ZOOM) eingestellt. Damit ist es möglich, Details eines Objektes genauer zu betrachten. Der P-wert (P wie Perspektive) gibt an, ob es sich um ein Weitwinkelobjektiv (stark stürzende Linien) oder Teleobjektiv (fast Parallelprojektion ohne stürzende Linien) handelt. Allerdings bleibt im Gegensatz zu realen Objektiven der Bildausschnitt gleich. Hat man sein Objekt maßstabsgerecht skaliert und die Kameraeinstellung eingerichtet, dann möchte man sein Objekt natürlich betrachten. Bis jetzt nämlich haben auch Colormonitor-Benutzer lediglich schwarz-weiß Bilder gesehen. Man stellt zunächst noch die Beleuchtung ein (3 Lichtquellen können in allen Raumrichtungen verschoben werden und in Ihrer Helligkeit eingestellt werden. Dazu kommt noch eine diffuse Lichtquelle, deren Helligkeit ebenfalls eingestellt werden kann.) und klickt dann das Superview Icon an. Für Farbmonitorbesitzer kommt nun der Aha-Effekt. Nach einer kurzen Berechnungspause erscheint das strahlende Farbbild in niedriger Auflösung. Schwarz(-weiß)-seher bekommen weniger Dramatisches in hoher Auflösung zu sehen. Wenn einem das Gezeigte gefällt, sollte man zweierlei tun: Speichern und nochmals speichern. Einmal nämlich das Objekt als *.3D2 File.
Dieses File kann später wieder eingelesen werden, egal ob gerade ein S/W- oder Colormonitor angeschlossen ist. Zum anderen als DEGAS, COLOR oder Neochrome File *.PI?. Dabei muß die Endung nicht eingesetzt werden, CAD-3D setzt die Endung entsprechend des momentan angeschlossenen Monitors ein und erzeugt ein entsprechendes Fileformat. Das resultierende Bild kann mit den entsprechenden Malprogrammen weiterverarbeitet werden. Übrigens arbeitet CAD-3D nur im monochromen Modus oder mit mittlerer Auflösung, die Bilder werden aber entweder in hoher Auflösung oder niedriger Auflösung erzeugt.
Wie man unschwer dem Filmicon entnimmt, hat man mit dem CAD-3D gleichzeitig ein elektronisches Trickfilmstudio erworben. Wird dieses Icon angeklickt, öffnet sich eine File Selektor Box. Man gibt jetzt den Filenamen ein, unter dem die im weiteren Verlauf zu erzeugende Bildsequenz abgespeichert wird. Ersparen Sie sich die Eingabe der Endung, sie wird von CAD-3D selbständig vorgenommen. Das liegt daran, daß jetzt zwei Files erzeugt werden. Der eine erhält die Endung *.PI1 (oder *.PI3) und enthält das erste Superview Bild. Der zweite File erhält die Endung *.DLT für DeLTa. Im technischen Sprachgebrauch steht Delta für Differenz. In diesem File ist angegeben, wie sich das folgende Bild vom vorhergehenden unterscheidet. Mit diese Technik ist es möglich auf einem 1 MByte Rechner möglich auf einem 1 MByte Rechner einen Film zu drehen, der nach Angaben des Herstellers normalerweise einen 10 MByte Rechner erfordert. Immerhin kann ich bestätigen, daß ein Film mit ca. 100 Bildern und einem sehr komplizierten Objekt (dem Haus in Abb. 6) ca. 800 kByte Diskettenplatz benötigt. An Bildspeicher wären für diese Sequenz ca. 3 MByte erforderlich. Ernsthafte Anwender werden dem 4 MByte Mega-ST entgegenfiebern. Und ohne Festplatte sollte man dieses System nicht für seriöse Arbeiten in Betracht ziehen. Jedenfalls kann man jetzt Manipulationen vornehmen und jedesmal nach vollzogener Manipulation auf das Record Icon klicken. Dann wird die jeweilige Änderung zum vorherigen Bild im *.DLT-File festgehalten und der Record-Zähler zählt um eine Stelle höher. Während dieser Aufnahme sind bestimmte Änderungen nicht möglich. Man kann während einer Aufnahme das Programm nicht verlassen, Files löschen, die Superview-Art einstellen, oder die Farbpalette ändern. Der noch freie Speicherplatz und der bisher verbrauchte Speicherplatz werden ständig angezeigt, um evtl, abbrechen zu können, falls der Speicherbedarf zu groß wird. Nochmaliges Anklicken des Record-Icons schließt die Aufnahme der Sequenz ab. Sie haben jetzt das Rohmaterial für Ihren Film „im Kasten“. Nun beginnt die Schneidearbeit im CYBERMATE-Programm. In Zukunft wird es ein Accessory geben, welches diese Dreharbeit für den geplagten Kameramann übernimmt. Ich konnte mich bereits in einer Vorabversion von der Leistungsfähigkeit überzeugen.
Das CYBERMATE Programm ist eigentlich eine Trickfilminterpretersprache. Die Syntax ist Forth-ähnlich aufgebaut. Wer sich mit dem Editor Systems aus der PD auskennt, sollte mit diesem System und der Dokumentation auf der Diskette keine Schwierigkeit haben. Trotzdem empfehle ich dringend, das mitgelieferte Beispiel zu verfilmen und anschließend im Cybermate-Programm zu bearbeiten. Man lernt dabei, das gleiche Sequenzmaterial auf verschiedenste Art und Weise zu immer neuen Filmen zusammenzusetzen. Leider besteht nicht die Möglichkeit, einzelne Bilder zu editieren. Wenn Sie also in einer 100 Bilder langen Sequenz, für deren Produktion Sie (ohne Erzeugung des Objektes) mindestens einen langen Arbeitstag ansetzen sollten, irgendwo einen Fehler machen (was Sie erst nach Abschluß der „Dreharbeiten“ sehen), dann dürfen Sie schlicht alles nochmals aufnehmen. Also: SORGFALT UND ÜBERLEGUNG BEI DER AUFNAHME. Wie der Autor betont, ist das System noch in der Entwicklung und wird hoffentlich bald verbessert. Es ist bereits jetzt ein Accessory als Vorabversion erhältlich, daß aus einer ASCII-Datei Befehle liest und somit selbstständig einen Film erzeugt (siehe auch letzten Absatz). Um zu erläutern, wie CYBERMATE arbeitet, hier kurz die Geschichte des Filmes, dessen Erstellung im Handbuch geschildert wird und der Grundlage der mitgelieferten CYBERMATE-Programme ist. Abb. 3 zeigt den sogenannten CUBERROOM.
In den linken Schlitz soll ein Gummiwürfel einfallen, am Boden reflektiert werden, nochmals auf den Boden auf-treten und aus dem rechten Spalt wieder austreten. Es ist verblüffend, wie mit Hilfe eines relativ einfachen Se-quencefiles unter Benutzung von Symmetrieeigenschaften das geschilderte Vorhaben realisiert wird. Abb. 4 zeigt die Objekte der Sequencefiles. Er enthält alle Elemente der Sequenz in einem Bild. Der Bewegungseffekt entsteht dadurch, daß immer nur ein einziges Objekt zusammen mit dem Cyberoom dargestellt und aufgenommen wird. Diese Sequenz wird zusammen mit einer bereits fertigen Sequenz und Soundfiles in das Cybermate Programm geladen und stehen dann dem Jungtrickfilmer zur Verfügung. Erst wenn man selbst gesehen hat, wie der freie Speicherplatz während des Ladevorganges zusammenbricht, wird man ein Gefühl dafür bekommen, warum es solch ein Programm bisher nicht für Microcomputer gab. Eines der schön-
Als wäre das alles noch nicht genug, bietet das Programm auch noch die Möglichkeit Stereobilder und Stereofilme^!!) zu produzieren. Es handelt sich dabei nicht etwa um die rot-grün-Bildchen! Für $130 kann man die Stereotek-LCD-Brille mit Steuereinheit kaufen, incl. des Source Codes für eigene Anwendungen. Abb. 9 (Foto) zeigt das Steuergerät und die Brille. Diese Brille wird von CAD-3D und Cybermate unterstützt. Das Prinzip ist einfach: Die Steuereinheit wird an den ROM-Port angeschlossen und schaltet synchron mit dem Bildschirm das linke und rechte Augenglas auf Durchlaß bzw. Sperren. Abb. 8 zeigt das Arbeitsprinzip. Abb. 10 zeigt die Wirkung der Brille am Beispiel des Drahtmodelles eines Würfels. Man erkennt, daß die beiden Brillengläser jeweils nur zwei von vier Geraden erkennen lassen. Ohne Stereotek-Brille erkennt man auf dem Bildschirm natürlich nur ein mit ca. 25 Hz flackerndes Doppelbild. Dieses Prinzip ermöglicht es dann, einen Stereo Farbfilm bzw. Stereo Farbbilder zu produzieren. Natürlich sticht hier das Speicherplatzargument doppelt, denn es wird für jedes Auge ein Bild und ein Delta-File erzeugt. Der räumliche Eindruck aber ist gewaltig. Man glaubt wirklich, das Objekt berühren zu können. Das 25 Hz-Flimmern fällt dabei kaum auf. Leider können am Steuergerät nicht mehr als 2 Brillen betrieben werden, so daß eine Gruppenbenutzung nicht möglich ist.
Das Cybermate Programm ist in der Lage, mit dem G.I.S.T Programm (Lieferadresse wie CAD-3D) erstellte Soundfiles synchron zum Film ablaufen zu lassen. Als Beispiel sehen Sie die in die PD gegebene Filmsequenz. Man kann allerdings dieses Klanglabor auch benutzen, um seine eigenen Programme mit Klängen zu versehen. Leider ist dieses Programm nicht im Lieferumfang enthalten und muß extra bestellt werden (Preis $34.95).
Daß dieses Programmpaket eine ähnliche Karriere vor sich hat, wie DEGAS vom gleichen Autor, ist anzunehmen. Bislang habe ich nichts vergleichbares von anderer Seite gesehen. Besonders erwähnenswert ist die Offenheit des Systems. Für $30 erhält man die 3D Developers Disk, die den Zugang zu CAD-3D von eigenen Programmen durch sogenannte Pipelines ermöglicht. Im Handbuch befindet sich im Anhang D das sogenannte Owners Ballot. Es handelt sich um eine Auflistung der geplanten oder angelaufenen Projekte. Diese kann der Benutzer mit einer Wertung aus seiner Sicht versehen und eigene Planungen oder Wünsche hinzufügen. Diese Karte kann der registrierte CAD-3D Benutzer dann an Antic Publishing zurücksenden. Aber -;hon die in dieser Karte aufgelisteten Projekte sind beeindruckend:
Advanced rendering Package:
12 Farben, geschmeidige Schattierung, ?.ay tracing.
Camera Motion control choreography:
Automatische Kamerasteuerung durch einen ASCII-File. Vergessen Sie was ich über die Editierung von Einzelbildern gesagt habe!
Object Motion control choregraphy:
Bewegungssteuerung von Objekten. RS-232 Eingang wird unterstützt!
Finite Element Analysis:
Vielleicht sollte man über dieses Stichwort einen eigenen Artikel schreiben?
Roland CAMM-3 driver:
Ermöglicht Computer Aided Manufacturing mit dem genannten Gerät!
Numeric input Module:
Konstruieren Sie Ihre Objekte mit Hilfe eines Wordprocessors!
Import/Export Module:
Ist etwas für Programmierer. Der Name spricht für sich!
Graftal/Fractal builder:
Erzeugen Sie synthetische Bäume, Blumen, Seen, Landschaften, Berge etc.
3D Input Device:
Eingabe eines 3D Objektes mittels Ultraschall. Einfach hinstellen, Knopf drücken und das Objekt ist im Speicher!
Gewiß, vieles wird noch auf sich warten lassen, aber wenn nur einige der angekündigten Projekte in näherer Zeit beendet werden, wäre das meiner Meinung nach großartig.
CAD-3D ist das einzige objektorientierte Zeichenprogramm für den Atari ST, welches dreidimensionale Objekte bearbeiten kann. Es ist der Kern eines ganzen 3D-Computerstudios. Die Hauptzielrichtung in der gegenwärtigen Ausbaustufe, sind wohl eher die PR-Abteilungen von Betrieben. Einfache technische Anwendungen sind aber schon möglich bzw. werden (siehe obige Projektliste) geplant. Alle Objekte können jetzt schon bemaßt werden, es fehlt aber leider (noch) eine Schnittstelle für andere (zweidimensionale) CAD-Systeme bzw. für externe Datenbanken etc. Dieser Zugang ist möglicherweise mit Hilfe der 3D Developers Disk gegeben (Auch hier muß ich Sie auf einen späteren Test vertrösten!).
Meine Beurteilung: Alle, die eines ihrer Interessengebiete in der vorhergegangenen Beschreibung entdecken konnten, sollten sich dieses Programm beschaffen. Der Preis ist jedenfalls für das Gebotene mehr als fair.
Bezugsquelle
The Catalog
544 Second Street
San Francisco, CA 94107
USA
Preis: $89,95 + $10 Luftfracht.
inzwischen hoffentlich auch bei Fachhändlern
Voraussetzung: ST mit 1MByte RAM und TOS im ROM.