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Aktuelle Artikel und Nachrichten rund um die technische Dokumentation finden Sie im Nachfolgemagazin der doculine news, den transline tecNews

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Perspektivische technische Illustration:
Ein Bild sagt mehr als 12 000 Worte

Artikel erschienen in
Ausgabe März 1999

Von Ulrich Thiele

Inhaltsübersicht:

Die einschlägigen Richtlinien und Normen zur technischen Dokumentation verlangen zwingend den Einsatz von bildlichen Darstellungen zur Ergänzung oder als Ersatz von Textabschnitten. Neue Medien, wie Multimedia-Dokumentationen oder Online-Dokumente, leben sogar ausschließlich von der Visualisierung, wenn sie effizient kommuniziert werden sollen.

In der Praxis beschränkte sich der technische Autor in der Vergangenheit vornehmlich auf zweidimensionale Strichzeichnungen. Doch moderne Software zur Erstellung anspruchsvollerer – sprich realitätsnäherer – technischer Illustration erlaubt in Kombination mit leistungsfähiger gewordener Rechner-Hardware heute schon am Redaktionsarbeitsplatz die bildliche Umsetzung in die dritte Dimension.

Rücksicht nehmen auf den Anwender

Postuliert man eine für den Anwender einer Betriebsanleitung möglichst unmittelbar verständliche Abbildung von Gerätedetails oder Handlungsschritten, so kommt nur eine perspektivische Darstellung infrage. Alles andere – auf zwei Dimensionen beschränkte – erfordert vom Betrachter die Fähigkeit, abstrakte Darstellungen in sein Vorstellungsvermögen umzusetzen.

Ein gezeichnetes Rechteck stellt sich erst im Kontext einer Betriebsanleitung als Rohr heraus. Hier muß der Anwender im vorhinein wissen, was das Bild zeigt. Und er muß einen Teil seiner Konzentration der mentalen Umsetzung des Gesehenen widmen, sozusagen der Projektion der Grafik in seine visuelle Welt; dieser zusätzliche Denkvorgang lenkt von den eigentlich wesentlichen Inhalten der Dokumentation ab.

Rücksicht nehmen auf den Hersteller

Die Verwendung anschaulicher und zweckorientierter Visualisierungsmittel dient nicht allein der Zielgruppe, sondern ist aus Sicht des Dokumentationserstellers auch unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten zu bewerten. Zunächst scheint es kostengünstiger zu sein, einige Textabsätze zu tippen, anstatt Bilder zu verwenden. Insbesondere die Ausdehnung auf globale Zielmärkte hat jedoch zur Folge, daß heute ein Löwenanteil der Aufwendungen für eine Betriebsanleitung in die Mehrsprachigkeit zu investieren ist.

Bild 1 zeigt im Vergleich zwei Kurzanleitungen für Medizinprodukte, beide für zwölf Sprachen. Das linke Beispiel erfordert – wie man sich leicht vorstellen kann – einen erheblichen Zusatzaufwand für Übersetzung, Satz, Druck und Logistik (beim Beilegen der geeigneten Sprachvariante zum Produkt). Das rechte Beispiel kommt ohne Text aus, es gibt nur eine einzige Ausführung. Welche Variante ist wohl die wirtschaftlichere?

Abb. 1: Die fotografische Visualisierung von Handlungsschritten kann den beschreibenden Text vollständig ersetzen.

Viele Wege führen nach Rom

Im folgenden werden die Visualisierungsmethoden betrachtet, die der technische Redakteur selbst zur Umsetzung bildlicher Darstellungen nutzen kann:

• perspektivische Strichgrafik
• Technikfotografie
• fotorealistische Computergrafik und
• Stereoskopie

Um sich für das geeignete Mittel zur Visualisierung entscheiden zu können, bedarf es einiger Vorüberlegungen. Tabelle 1 gibt einen Überblick über die Vor- und Nachteile der unterschiedlichen Visualisierungsmethoden und kann als Entscheidungshilfe dienen:

Perspektivische Strichgrafik

Diese Art der Visualisierung lehnt sich in der Reduktion auf die wesentlichen Umrisse eines technischen Objektes eng an die Konstruktionszeichnung an. Eine Methode, die dann auch am ehesten die Zielgruppe des technisch geschulten Installations- und Servicepersonals anspricht.

Auf kaum einem Gebiet der Illustration sind die Strategien der Software zur Erzeugung so vielfältig wie bei der perspektivischen Strichgrafik:

• Erweiterungen der eingeführten 2D-Konstruktionsprogramme durch intelligente Verknüpfung der standardisierten Objektansichten (Front-, Auf- und Seitenansicht), die mit geringstem Mehraufwand zur Perspektive führen

• eigenständige Illustrationsprogramme zum direkten Zeichnen im isometrischen Raum

• Bibliothekssammlungen isometrisch gezeichneter Grundkörper zur Plazierung in Standard-2D-Grafikprogrammen

Gerade die letzte Variante verspricht dem illustrierenden technischen Autor einen besonders effizienten Weg zur eigenen perspektivischen Grafik. Ist die Auswahl an Bibliotheken und vorgefertigten Grundkörpern hinreichend groß, gibt es kaum eine schnellere Möglichkeit.

Attraktiv sind hier z.B. die Low-Cost-Lösungen des amerikanischen Ingenieurbüros INVOTECH. Eine Vielzahl von Symbolbibliotheken aus allen Bereichen der mechanischen Konstruktion kann als Symbolzeichensätze einfach in das verbreitete Illustrationsprogramm CorelDraw eingeklinkt werden. Jede Symbolbibliothek besteht aus bis zu 255 Einzelsymbolen in isometrischer Darstellung. Das INVOTECH-Programm bietet darüberhinaus Menüerweiterungen zu CorelDraw, die selbst komplexe Bilder ermöglichen.

Abb 2: Fortgeschrittene Illustrationsprogramme ermöglichen auch komplexe perspektivische Abbildungen.

Technikfotografie im Digitalzeitalter

Gerade Fotos liegen im Zeitalter digitaler Kameras im Trend. Knipsen kann schließlich jeder, also rüsten sich viele Dokumentationsabteilungen mehr oder weniger wahllos mit den neuen Billigkameras aus. Es gehört aber etwas mehr dazu, zweckorientierte Technikfotos herzustellen, wenn auch nur wenige grundsätzliche Überlegungen und Tricks schon hervorragende Ergebnisse liefern können.

So führt der zunächst euphorische Einsatz digitaler Kameras schnell zur Ernüchterung, wenn die Aufnahmen durch Artefakte verfälscht sind, die gerade für die Technikfotografie untragbar sind:

Abb. 3: Aufgrund von Artefakten der internen Kamerakomprimierung sind Beschriftungen auf technischen Geräten schwer wiederzugeben.

• Das sogenannte Farbrauschen überzieht vor allem dunklere Aufnahmestellen mit einem Mosaik, welches an die Grobkörnigkeit hochempfindlicher Filme erinnert. Bei der elektronischen Nachbearbeitung werden hier automatisierte Maskenfunktionen, Schärfekorrekturen und Tonabstimmungen erschwert.

Abb. 4: Farbrauschen bei digitalen Kameras führt zu körnigen Oberflächen, insbesondere in dunklen Bildpartien

• Die meist billigen Objektive preisgünstiger Kameras sind mit Verzerrungen behaftet, die typische rechteckige Geräteumrisse zur Kissenform aufblasen können.

Hinzu kommen noch Nachteile der Digitaltechnik, die die Handhabung erschweren:

• Die Archivierung digitaler Fotos wird mit steigender Auflösung (= wachsender Dateigröße) zum Problem.

• Welches Dateiformat für die Archivierung ist anzuraten, wenn die Fotos noch in 10 oder 20 Jahren lesbar sein sollen? Bei der Vergänglichkeit von Betriebssystemen und Anwendersoftware fallen hier zukunftssichere Entscheidungen schwer.

Fotorealistische Computergrafik

Dieses Verfahren nutzt die Vorteile sowohl der perspektivischen Illustration als auch der Technikfotografie. Im Gegensatz zur herkömmlichen Grafik, bei der die Projektion eines dreidimensionalen technischen Gegenstandes im Kopf des Grafikers erzeugt werden muß, bevor er sie zweidimensional auf die Computerarbeitsfläche bringt, arbeitet die 3D-Grafik mit einem dreidimensionalen volumetrischen Modell des Gegenstandes im virtuellen Arbeitsraum des Rechners. Kompliziertere Geometrien werden

• durch Zusammensetzen von Grundkörpern erzeugt
• durch Verzerrungen oder Verdrehungen von Grundkörpern erreicht oder
• durch Freiform- und Gitterform-Module erstellt

Die Vorteile der 3D-Computergrafik in der Praxis:

1. Formänderungen des Objektes werden am virtuellen Modell einfach numerisch eingegeben; alle von der Änderung beeinflußten Darstellungselemente in der zweidimensionalen Darstellung werden automatisch ohne weiteren Eingriff angepaßt.
2. Licht- und Schattenverläufe werden für die virtuelle Szene im 3D-Arbeitsraum durch Versetzen oder Hinzufügen virtueller Lichtquellen für alle Objekte der Grafik gemeinsam automatisch erstellt.

3. Veränderte Perspektiven – z.B. verschiedene Ansichten, Detaildarstellungen oder Betrachtungswinkel – erfordern kein Neuzeichnen aller Objekte, sondern lediglich eine (numerische) Verschiebung der virtuellen Aufnahmekamera. So ist die zusätzliche Rückansicht einer Maschinenbaugruppe die Sache eines Mausklicks; mit herkömmlicher 2D-Grafik müßte die Darstellung völlig neu erstellt werden.

Abb. 5: Verschiedene Perspektiven schnell erzeugen per Mausklick: Vorteile fotorealistischer 3D-Grafik anhand der Grundelemente einer Peristaltikpumpe.

Auch auf durchschnittlich bestückten Grafik-PCs ist die Erstellung fotorealistischer 3D-Grafiken sinnvoll durchführbar. Ergonomisch verbesserte Benutzeroberflächen stellen keine so hohen Ansprüche mehr an die Einarbeitung der Anwender. Aus diesem Fortschritt heraus erobert sich die 3D-Grafik zunehmend neue Einsatzgebiete:

• Produktentwicklung: Industrie-Design als Vorstufe zum Modellbau, Überprüfung ergonomischer Eigenschaften von Benutzerschnittstellen, Hilfsmittel für die Prototypfertigung.
• Illustrationen in der technischen Dokumentation: Müssen Handlungsabläufe unter verschiedenen Perspektiven visualisiert werden, so ist der Einsatz besonders wirtschaftlich. Dies gilt vor allem dann, wenn Fotografie anstelle der Grafik nicht infrage kommt. Ein besonders erwähnenswerter Vorteil der 3D-Grafik ist der hohe Wiedererkennungsgrad durch beliebige Detaillierung der wesentlichen herauszustellenden Komponenten.
• Demonstrieren von Montage- oder Wartungsabläufen: Im virtuellen 3D-Arbeitsraum kann man eine Kamera auf vorgegebener Bahn verfahren und aus dieser Bewegung heraus Einzelbildfolgen “aufnehmen“.

• Visualisierung von mechanischen Abläufen in Maschinen: Animationen und Filme vermitteln im Bereich der Technik sehr anschauliche Ansichten auch von größeren Objekten. Zunehmend werden solche Filme zur Visualisierung in Multimedia-Dokumentationen eingesetzt. Bild 6 zeigt ein Beispiel zur Simulation der Funktionsweise einer Peristaltikpumpe: rechts im Bild die einströmende Flüssigkeitssäule, unter der Exzenterwelle der flexible Schlauch, auf der linken Seite die Druckseite der Pumpe mit austretender Flüssigkeit.

Abb. 6: Die Simulation dynamischer Prozesse durch Animationen ist ein ideales Anwendungsgebiet von 3D-Grafiken.

Stereoskopie

Durch die Jahrhunderte hat sich die Menschheit daran gewöhnt, daß Malerei die dreidimensionale Realität auf zwei Dimensionen reduziert. Perspektive schafft man auch in der Fotografie seither künstlich, durch

• stürzende Linien
• Spiel mit der Tiefenschärfe und
• bewußte Verfälschung von Objektproportionen

Gerade in der Technikfotografie fehlt zur realitätsnahen Darstellung komplexer Objektstrukturen die Tiefenstaffelung. Auf einem Foto ist kaum die Kabelführung eines Kabelschachtes oder der Verlauf einer automatischen Montagestrecke zu entwirren.

Mit einigen wenigen Grundüberlegungen

läßt sich ein Konzept umsetzen, das sich in der Visualisierung technisch komplexer Anordnungen optimal einsetzen läßt.

Dabei werden zwei Einzelfotos aufgenommen, wobei die Kamera(s) in definiertem Abstand und Winkel zueinander stehen. Die beiden Fotos werden in bestimmter Weise im Rechner miteinander verknüpft und schließlich im Augenabstand ausgedruckt. Die Kunst für den Betrachter liegt jetzt darin, sein Sehvermögen so zu manipulieren, daß er jedes der beiden Bilder mit je einem Auge getrennt anschaut. Dann ergibt sich ein unglaubliches Seherlebnis, mit einer nie erlebten Tiefenstaffelung. Bild 7 zeigt eine Skelettuhr, bei der sich – korrekte Betrachtung vorausgesetzt – die räumliche Anordnung der Werkplatinen eindrucksvoll entfaltet.

Abb. 7: Stereoskopische Darstellung einer Taschenuhr: Können Sie jedes der beiden Bilder getrennt mit jeweils einem Auge betrachten? Zwischen den beiden Bildern errechnet Ihr Gehirn dann ein drittes Bild, das sogenannte Scheinbild, welches die Tiefenstaffelung des natürlichen Sehens wiedergibt.

Der Betrachter benötigt für eine bewußte Lenkung der Augen eine gewisse Veranlagung, aber auch etwas Übung ist hilfreich. Eine billige Spezialbrille aus Kunststoff erleichtert das dreidimensionale Sehen; sie kann einer Papier- oder Bildschirmdokumentation ohne weiteres beigelegt werden.

Fazit

Moderne technische Hilfsmittel erlauben anspruchsvolle perspektivische Produktdarstellungen, die dank benutzerfreundlicher Soft- und Hardware auch von technischen Autoren erstellt werden können.

Bezüglich der Wirtschaftlichkeit ist die Fotografie immer dann preisgünstiger als die Strichgrafik, wenn an gleichem Ort und zur gleichen Zeit komplette Fotoserien aufgenommen werden. Der Vorteil digitaler Kameras wird sich erhöhen, sobald deren Auflösung steigt und gleichzeitig die Investitionskosten sinken.

Die Verwendung von fotorealistischen Computergrafiken setzt sich nur langsam durch, auch wenn diese gerade bei der Bildschirmdarstellung durch Bewegtbilder einen Zusatznutzen bei der Simulation bieten.

Die Stereoskopie stellt einen Sonderfall dar; sie ist prädestiniert für die visuelle Herausarbeitung besonders komplex aufgebauter Produkte.

Letzte Änderung: 31.10.2005 | Presse-Service | Disclaimer
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