Virtual Reality

Virtuelle Einrichtungsplanung mit 3D Scans

7. Januar 2021

Meine älteste Tochter hat beschlossen, dass sie nicht mehr mit ihrer Schwester zusammenwohnen will und ein eigenes Zimmer benötigt. Dadurch werden noch ein paar andere Veränderungen notwendig: Das derzeitige Büro wird zum zweiten Kinderzimmer, das Spielezimmer wird zum neuen Büro, das Spielezimmer wird aufgelöst und in die Kinderzimmer verteilt.

Für mich sind diese Veränderungen natürlich eine tolle Gelegenheit, die vielen Möglichkeiten von Mixed Reality auszuprobieren. Augmented und Virtual Reality geben mir die Fähigkeit, Unsichtbares sichtbar zu machen. In diesem Fall sehe ich in die Zukunft und plane, wie das neue Kinderzimmer aussehen wird.

In diesem Artikel beschreibe ich meine Experimente zur virtuellen Einrichtungsplanung. Dabei verwende ich kostenlose Tools oder eigene Entwicklungen, wenn es nichts passendes gibt. Die verschiedenen Technologien habe ich für einen ganz konkreten Anwendungsfall ausgesucht. Dabei ist eine Mischung aus Augmented Reality, Virtual Reality und 3D-Rekonstruktion entstanden.

Ausgangslage

Das Zimmer, welches neu als Kinderzimmer eingerichtet wird, ist schon halb ausgeräumt. Ein Schreibtisch und ein Fernseher, für die noch kein neuer Platz frei ist, stehen noch drinnen. Außerdem ein Regal, welches aber im neuen Kinderzimmer bleiben soll. Die Kinderzimmermöbel werden großteils aus dem bereits vorhandenen, gemeinsamen Kinderzimmer verwendet.

Für das neue Kinderzimmer sind also der Grundriss und Bodenbelag fixiert. Die meisten Möbel sind auch schon festgelegt. Allerdings wissen wir noch nicht, wo die Möbel hinkommen. Zusätzlich gibt es den Wunsch einer türkisfarbenen Wand.

Für Augmented Reality verwende ich ein iPad Pro, da ich den neuen Lidar Scanner testen will. Für Virtual Reality nehme ich eine Oculust Quest 2, aber andere Virtual Reality Brillen würden genauso funktionieren.

Wandfarbe mit AR ausprobieren

Um verschiedene Wandfarben auszuprobieren verwende ich die Dulux Visualizer App. Von den vorhandenen, kostenlosen Apps bietet diese die beste Segmentierung. Leider wird der Lidar-Scanner des iPads nicht verwendet. Mithilfe der Tiefenbilder könnte die Segmentierung um einiges verbessert werden. Außerdem würde ich gerne jede Wand einzeln einfärben.

Virtuelle Einrichtungsplanung: Wandfarbe visualisieren
Wandfarbe ausprobieren mit Dulux Visualizer

Vorhandene Möbel mit AR platzieren

Es gibt zahlreiche Applikationen, um neue Möbel mit Augmented Reality darzustellen. Meistens handelt es sich um Apps von Möbelherstellern oder -händlern wie z.B. Ikea Place oder WestwingNow.

Allerdings wollen wir das neue Kinderzimmer mit vorhandenen Möbeln ausstatten. Dazu will ich die vorhandenen Möbel zunächst rekonstruieren und dann mit Augmented Reality an der neuen Position betrachten. Für die Rekonstruktion ist unbedingt ein Tiefenbildsensor notwendig, wie z.B. der Lidar Scanner auf den neuesten iPad Pro oder iPhone.

Es gibt bereits einige Apps, welche 3D Modelle mit dem Lidar Scanner rekonstruieren. Bei meinen Tests hat die 3d Scanner App am besten funktioniert und fast alle Anforderungen für meine Aufgabe erfüllt. Zunächst nimmt man ein Möbelstück von allen Seiten auf. Danach kann man die Geometrie und die Texturierung verbessern, z.B. mit einer höheren Auflösung. Zusätzlich kann man das 3D-Objekt beschneiden, sodass wirklich nur das Möbelstück zu sehen ist. Schließlich kann man das 3D-Objekt mit Augmented Reality an einer beliebigen Position darstellen.

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3D Scan und Augmented Reality Ansicht

Ich war mit den Scans sehr zufrieden. Natürlich gibt es Artefakte und Löcher, wenn ich etwas übersehen habe. Für mich war allerdings wichtiger, dass es schnell und ohne langwieriges Herumfummeln und Nachbearbeiten funktioniert. Problematisch sind natürlich immer Stellen, welche für die Kamera nicht sichtbar sind. Das ist zum Beispiel die Bettseite, welche an der Wand steht.

Bei der Augmented Reality Ansicht wird das virtuelle Objekt von den realen Objekten verdeckt, sobald es sich dahinter befindet. Dadurch erscheint das virtuelle Objekt viel realistischer. Im Fall der Inneneinrichtung hilft es auch, Objekte genau an die Wand zu platzieren. Denn dahinter würden sie verschwinden. In meinem Fall hat es den negativen Nebeneffekt, dass die virtuellen Möbel hinter den alten, noch vorhandenen Möbeln verschwinden. Ein tolle Erweiterung der App wäre, vorhandene reale Objekte verstecken zu können.

Zusätzlich hat mir gefehlt, mehrere rekonstruierte Objekte gleichzeitig zu platzieren. Es kann jeweils nur ein Objekt ausgewählt und in Augmented Reality dargestellt werden.

Gesamtes Zimmer in VR ansehen

Mit den Augmented Reality Ansichten konnte ich einzelne Objekte begutachten: die neue Wandfarbe, neue Möbel und bestehende Möbel an neuen Plätzen. Zusätzlich wollte ich mir die geplante Einrichtung noch gerne gemeinsam ansehen.

Dazu habe ich den neuen Raum mit dem iPad rekonstruiert. Anschließend bearbeitete ich das 3D-Modell in Blender und die löschte die Möbel, welche später wegkommen. Hierbei gibt es natürlich das Problem, dass dahinter ein Loch im Modell entsteht und nicht die dahinterliegende Wand sichtbar wird. Ich möchte hier betonen, dass ich das ganze wirklich nur sehr schnell und behelfsmäßig mit einer Ebene dahinter ausgebessert habe. Mit etwas mehr Zeit oder besseren Modellierfähigkeiten wäre ein besseres Ergebnis möglich.

Anschließend fügte ich noch die rekonstruierten Möbel ein. In Unity erstellte ich mit dem Modell eine einfache Anwendung für die Oculus Quest. Dabei kann man sich einfach frei im Raum bewegen. Allgemeine Informationen zur Planung von Inneneinrichtung in Virtual Reality findest du in diesem Artikel.

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Darstellung der Einrichtungsplanung mit Virtual Reality

Fazit

Der große Vorteil von Mixed Reality in der Einrichtungsplanung ist ein Gefühl für die zukünftige Raumwahrnehmung zu bekommen. Passt das Möbelstück zur vorhandenen Architektur? Ist der Raum zu knapp, oder bleibt zuviel Platz? Messen ist immer noch notwendig, auch wenn der Lidar-Scanner sehr zuverlässige Messwerte liefert. Aber in den 3D-Ansichten ist es schwierig festzustellen, ob sich ein Objekt genau ausgeht oder nicht.

Die einzelnen Aufgaben können schon sehr gut mit vorhandenen Applikationen durchgeführt werden. Die virtuellen Ansichten sind zwar noch lange nicht perfekt und können noch weiter verbessert werden. Es reicht aber um einen guten Eindruck von der zukünftigen Gestaltung zu bekommen. Die 3D-Ansicht funktioniert natürlich viel besser, wenn neue Möbel für die Einrichtung geplant sind. Vorhandene 3D-Modelle sind optimal für Virtual Reality und haben keine Artefakte wie die rekonstruierten Modelle.

Was derzeit noch fehlt, ist ein Gesamtprodukt bzw. der Austausch zwischen verschiedenen Anwendungen. Vor allem Dinge zu entfernen ist momentan noch sehr schwierig. Dadurch musste ich speziell für die Virtual Reality Anwendung sehr viel händisch machen. Mit der Verbreitung von 3D Scannern und Virtual Reality Brillen wird das in Zukunft hoffentlich einfacher werden.

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