Die zweite Dimension

Computergrafik Teil 3: Heft 4/1992 (S. 274)

Im Bereich der zweidimensionalen Darstellung sind sich Computergrafik und herkömmliche Grafik sehr ähnlich. Gerade in diesem Bereich kann bei Verwendung der geeigneten Software erheblich leichter und effektiver gearbeitet werden als in der manuellen Grafik.

Das Gebiet der zweidimensionalen Grafik, auch 2D-Grafik genannt, ist mit der manuellen Grafik sehr nah verwandt. Und trotzdem oder gerade deshalb ist das Umdenken bei der 2D-Grafik besonders schwer, wenn man wirklich effektiver als mit der manuellen Technik arbeiten will.

Pixelgrafik

Man trennt die 2D-Grafik in zwei unterschiedliche Bereiche: die pixelorientierte und die vektororientierte Grafik. Bei Programmen, die mit der pixelorientierten Technik arbeiten, werden dem Gestalter unter anderem Pinsel, Stifte, Spritzpistolen und viele weitere Werkzeuge angeboten, die er von seiner bisherigen manuellen Arbeit auch kennt. Somit ist ein sehr leichter Einstieg in die Computergrafik gewährleistet. Deshalb liegt die Vermutung nahe, daß jeder Kreative umgehend die Vorteile, die ein Grafik-Computer bietet, nutzen kann. Das stimmt aber nur sehr bedingt. Sicherlich kann der Gestalter mit derartig aufgebauten Programmen schnell zu den ersten Erfolgserlebnissen kommen. Effektiver als in der manuellen Grafik wird man am Anfang mit diesen Programmen aber nicht arbeiten können. Unter Umständen benötigt man damit sogar mehr Zeit, um die Aufgabenstellungen zu bewältigen.

Die bildpunktorientierte Software speichert lediglich, in welcher Farbe jeder einzelne Pixel auf dem Bildschirm dargestellt wird. So wird als erstes Byte (die kleinste aller Speichereinheiten) der Farbwert des Pixels einer Ecke gespeichert, als zweites Byte der Farbwert des Bildpunktes neben dem ersten Pixel und so weiter, bis der Wert der gegenüberliegenden Ecke gesichert ist. Durch diese Art ergeben sich je nach Auflösung des Bildes sehr große Datenmengen.

Um eine Arbeit mit dem Computer effektiver als mit der manuellen Technik durchführen zu können, mußten weitaus revolutionärere Dinge passieren, als derartige Programme zu entwickeln. Mit der Verfeinerung der Vektorgrafik begann erst die wahre Revolution auf dem Grafiksektor. Mit diesem Verfahren war man nicht mehr von der Auflösung abhängig und konnte somit bessere Qualitäten erreichen. Wenn an einer Grafik Änderungen vorgenommen werden sollen, hat man verschiedene Möglichkeiten, diese durchzuführen. In der Pixelgrafik kann man zwar die gespeicherten Daten von jedem Bildpunkt ändern. Kurvenverläufe, Positionen von Objekten oder Grundformen kann man mit solchen Programmen aber nur sehr umständlich ändern, was ein erheblicher Nachteil ist. Bei der manuellen Technik begann man mit jeder Arbeit neu, wenn der Kunde zwar hellauf begeistert von dem Entwurf war, aber feststellte, "daß der Bereich oben links in einer anderen Farbe eventuell noch viel besser aussehen könnte". Nachdem in die Neuanfertigung viele Stunden Arbeit investiert worden waren, wurde dann häufig bemerkt, "daß der Bereich in der ursprünglichen Farbe eigentlich doch besser aussah". Um die ursprüngliche Version nun wieder herzustellen, bedurfte es bisher nochmals einiger Stunden Arbeit.

Neue Perspektiven: Vektorgrafik

Heute hat sich in diesen Arbeitsbereichen fast alles geändert. Nach der Arbeit am Computer mag man zwar noch immer der Meinung sein, daß man erst ausprobieren müsse, ob nicht eventuell doch eine andere Farbe besser wirken könnte. Aber den gegenteiligen Beweis kann man dem Auftraggeber binnen Sekunden vorführen – vorausgesetzt, man hat alle Grafiken in Vektorprogrammen angefertigt.

Bei Programmen, die mit Vektoren arbeiten, werden nämlich zu Beginn keine Bildpunktdaten abgespeichert, sondern es wird bei diesen Programmen lediglich vermerkt, daß sich an den Koordinaten in x- und in y-Richtung bei einem definierten Bildpunkt zum Beispiel der Mittelpunkt eines Kreises befindet, der einen Radius von einer bestimmten Anzahl von Einheiten hat. Alle weiteren Eigenschaften des Objekts werden auf dieselbe Art gespeichert. Tatsächlich können sämtliche Eigenschaften eines Objekts bestimmt werden, gleichgültig ob es sich dabei um die Form, die Anzahl der Ecken, die Farbe, die Transparenz, den Schattenwurf oder die Position auf dem momentanen Bildschirm handelt, um nur einige Attribute zu nennen.

Versteckte Vorteile

Die Vektortechnik bietet unzählige Vorteile, auch wenn diese nicht auf den allerersten Blick erkennbar sind. Mit solchen Programmen werden Objekte erstellt, die zusammen sogenannte Szenen ergeben, welche mit einem außerordentlich geringen Platzbedarf gespeichert werden. Da keinerlei Pixelinformationen vermerkt werden, ist die Möglichkeit vorhanden, diese Attribute jederzeit zu verändern. Für einen Laien, der seine Arbeiten nur wenig verändert, mag dieses Argument nicht besonders zugkräftig sein.

Jeder professionell arbeitende Gestalter weiß aber, wie viel Nerven und Geld Änderungen von seiten des Kunden kosten können. Bei Grafiken, die mit den Programmen der Vektortechnik erstellt wurden, mag der Auftraggeber ändern, soviel er will. Kosten und Mühen entstehen nur während der Entwurfsphase, da alle Attribute eines Objekts beliebig geändert werden können. Beim Abschluß der Entwürfe sollte der Auftraggeber natürlich anwesend sein. Allerdings muß man beachten, daß alle Änderungen danach doch Mühe machen. Aber wurde nicht gerade eindrucksvoll bekräftigt, wie leicht und kostengünstig Änderungen sind? Genau an diesem Punkt muß man diejenigen Programme erwähnen, die nicht Fisch und nicht Fleisch sind oder die Fisch und Fleisch gleichzeitig sind. Verschiedene Programme arbeiten nämlich mit beiden Techniken.

Abb. 1 bis 3: An diesen Abbildungen soll der Unterschied zwischen Vektorgrafik und Pixelgrafik gezeigt werden.

Pixel und Vektoren

Nun fragt man sich, wie ein Programm gleichzeitig Objektinformationen und Rasterpunktdaten speichern kann. Jedes Programm hat eine bestimmte Aufgabe, die es zu erfüllen hat. So erfüllt ein pixelorientiertes Programm die Aufgabe, Bildpunktinformationen zu bearbeiten, und ein vektororientiertes Programm speichert die Objektinformationen. Professionelle objektorientierte Programme verfügen zusätzlich über eine Funktion, die sich "Rendern" nennt. Beim Rendern eines Bildes werden mit der momentanen Bildschirmauflösung zur Glättung von Schrägen an den Kanten zusätzliche Pixel eingefügt. Man nennt diesen Vorgang des Kantenglättens "Anti-Aliasing". Nach dem Rendern einer Szene ist aus der Vektorgrafik ein Pixelbild geworden, das nunmehr alle Nachteile einer Pixelgrafik hat. Das bedeutet in der Praxis, daß alle Änderungen, die nach dem Rendern durchgeführt werden, nur mit dem Aufwand des neuen Renderns vorgenommen werden können. Derartige Programme werden hauptsächlich bei Video- oder Filmgrafik eingesetzt. Für die Herstellung von Druckerzeugnissen hat diese Funktion keine Vorteile.

Der gravierende Unterschied zwischen pixelorientierter Grafik und Vektorgrafik soll in den Abbildungen 1 bis 3 gezeigt werden. Vergrößert man bei einem Pixelbild einen bestimmten Bildausschnitt, so werden lediglich alle Bildpunkte dieses Ausschnittes vergrößert. Die unangenehme Folge sind starke Treppenstufen (siehe Abbildung 2). Attribute kann man nur mit erheblichem Zeitaufwand und Kosten verändern.

Änderung der Eigenschaften

Anders verhält es sich mit derselben Aufgabenstellung bei einem Programm, das mit Vektoren arbeitet. Bei diesem Programm bedeutet eine Vergrößerung lediglich eine Veränderung von wenigen Objektinformationen, wie z. B. Position und Größe. Bei jedem neuen Rendern des Bildes werden diese neuen Daten verwendet. Das Ergebnis kann man in Abbildung 3 sehen, bei der trotz der Vergrößerung bei den einzelnen Objekten keinerlei Treppenstufen zu erkennen sind.

Alle Grafiken, die man erstellen will, kann man grundsätzlich mit beiden Programmarten gestalten. Man sollte sich aber vorher über die Vor- und vor allem über die Nachteile dieser Programmarten im klaren sein. In den jeweiligen Ergebnissen wird optisch kein Unterschied zu erkennen sein. Wird aber das falsche Programm verwendet, so hat das zur Folge, daß der Auftraggeber kaum Vorteile des Grafik-Computers gegenüber der manuellen Grafik erkennt, da seine Wünsche nur sehr umständlich und langsam umgesetzt werden können.

Die Umstellung von der manuellen Grafik zur Computergrafik ist nicht sehr einfach, wenn man effektiv arbeiten will. Man sollte unbedingt erheblich mehr Zeit in das Erlernen und Erfassen der Möglichkeiten von Vektorprogrammen als in Pixelprogramme investieren. Nach den bisherigen Erfahrungen wird zu Beginn leider überwiegend die pixelorientierte Software verwendet.

Das hauptsächliche Einsatzgebiet von Programmen, die mit Bildpunktinformationen arbeiten, ist die Bildmanipulation von eingescannten Vorlagen, die ja bereits in Teil 2 dieser Artikelserie beschrieben wurde. Bei der herkömmlichen, zweidimensionalen Grafik sollte man von Beginn an unbedingt ausschließlich mit vektororientierten Programmen arbeiten.

Abb. 6 bis 10: In reiner 2D-Vektorgrafik wurde für einen wissenschaftlichen Trickfilm dieser Aufbau eines Hummelnestes dargestellt. Dabei wurde in Anlehnung an das manuelle Verfahren nach dem Prinzip der Spritzpistolentechnik vorgegangen. Die unebene Oberfläche wurde durch ein Foto erzeugt.

Nunmehr sollte man sich die Frage stellen, warum der Umstieg von der manuellen Grafik in die vektororientierte 2D-Grafik schwierig ist. Diese Frage ist relativ einfach zu beantworten. Ein Strich, den man früher, ohne darüber nachzudenken, auf ein Blatt Papier gezeichnet hat, ist nunmehr ein "Objekt". Eine Linie an sich existiert nicht mehr. Bei ihr handelt sich nun um eine Sammlung von Punkten und der Information über die Art des Kurvenverlaufs sowie der verschiedenen Attribute. Damit dürfte deutlich geworden sein, daß es das einfache Ziehen einer Linie mit dem elektronischen Stift nicht gibt, obwohl dies allzu oft und gerne auf Messen demonstriert wird. Beim Ziehen einer Linie beschränkt man sich heutzutage auf das Bestimmen eines Anfangspunktes, eines Endpunktes und einiger Punkte, an denen sich der Kurvenverlauf ändert. Zusätzlich ergibt sich das Problem, daß diese Linie nunmehr stets in ihrer Gesamtheit vorhanden ist. Will man einen Teil dieser Linie abdecken, ohne den Linienverlauf zu ändern, so muß ein Rechteck in der Farbe des darunter liegenden Objekts über die Linie gesetzt werden, um diese abzudecken. Damit sollte verständlich geworden sein, daß für ein effektives Arbeiten ein Umdenken bei der Gestaltung nötig ist. Selbstverständlich kann aber jeder, der bereits manuell mit Grafik zu tun hatte, den Umstieg schaffen. Es bedarf dabei allerdings schon einiger Übungsstunden und -tage, will man mit diesen Programmen ansprechende Ergebnisse erzielen. Ist der Umstieg aber erst einmal geschafft, dann möchte man die neuen Errungenschaften nicht mehr missen.

Die Grundformen

Es sei betont, daß man ein jedes Teil, das man auf ein Blatt Papier zeichnen kann, auch mit der zweidimensionalen Computergrafik darstellen kann. Wie jeder Grafiker während seiner Ausbildung gelernt hat, kann man jeden Gegenstand auf sehr wenige Grundformen zurückführen. Um so mehr erstaunt es, daß jedes Amateurzeichenprogramm mit zahlreichen Grundformen aufwartet, um das Rennen unter den Programmen zu gewinnen, das die meisten Funktionen hat. Kauft man dagegen professionelle Programme, so mag man sich wundern, daß man dort oft nur die Grundformen Kreis, Rechteck und Polygon vorfindet. Durch die geringe Anzahl von Arbeitswerkzeugen wird die Kreativität des Gestalters jedoch keineswegs begrenzt. Eher das Gegenteil ist der Fall, da diese Programme erheblich übersichtlicher sind. Auch deren Bedienung ist leichter, da nicht ständig nach bestimmten Funktionen gesucht werden muß.

Folien

Wie in der herkömmlichen Grafik kann man bei der zweidimensionalen Grafik mit verschiedenen Folien arbeiten, auf denen man unterschiedliche Ebenen der Grafik unterbringt. Diese Folien werden Layer genannt. Auf einem Layer hat jedes Objekt eine fest definierte Stelle, an der es sich befindet. In einer Szene werden alle Objekte der unterschiedlichen Layer zusammengefaßt.

In vielen Programmen kann man auch Pixelbilder innerhalb einer Szene verwenden. Diese Technik nennt man Mapping. Dabei können die Bilder nicht in ihrem Inhalt, sondern nur als ein einheitliches Objekt, zum Beispiel als ein Rechteck, bearbeitet werden. Bei den Abbildungen 6 bis 10 wurde das Foto einer Struktur auf die Objekte gelegt, um den Eindruck einer Computergrafik zu minimieren. So konnte der Bau eines Hummelnestes vollständig mit Hilfe von 2D-Programmen dargestellt werden, und trotzdem wurden die Bilder realistisch gestaltet.

Kombinationen

Mit dieser Technik läßt sich auch die Verbindung zur herkömmlichen Grafik herstellen. Bei den Abbildungen 11 und 12 handelt es sich ebenfalls um Computergrafiken. Allerdings sind es keine reinen Computergrafiken. Vielmehr wurden aus der jeweiligen Technik die speziellen Vorteile übernommen. Bei Abbildung 12 wurde eine handgezeichnete Skizze in den Computer eingescannt, um möglichst schnell natürliche Linienverläufe zu erhalten. Sämtliche Farben wurden anschließend im Computer hergestellt, um sie nachträglich noch nach den Kundenwünschen verändern zu können. Abbildung 12 war ursprünglich eine rein manuelle Grafik, die in Airbrushtechnik angefertigt wurde. Nach einiger Zeit entstand jedoch der Wunsch, den ursprünglich einfarbigen Hintergrund gegen einen Verlauf auszutauschen. Dazu wurde die Grafik in den Computer eingelesen, und das abgebildete Herz wurde freigestellt und mit einem Farbverlauf versehen. Ohne den direkten Hinweis wäre diese Veränderung wohl nicht aufgefallen.

Abb. 11 und 12: Bei diesen beiden Darstellungen wurden die Vorteile der manuellen Darstellung mit den Vorteilen der Computergrafik kombiniert. Bei Abbildung 11 wurde eine Bleistiftzeichnung mit den Konturen der Figur in den Computer eingescannt. Alle Farben wurden mit dem Computer angelegt, um eine spätere Änderung der Farben zu ermöglichen. Diese Figur wurde für einen Werbefilm benötigt, der die Vorteile eines Luftreinigers zeigen sollte.

Bei Abbildung 12 war zunächst keine Bearbeitung im Computer geplant. Einige Zeit nach der Herstellung entstand allerdings der Wunsch, den Hintergrund gegenüber der ursprünglichen Fassung durch einen ansprechenden Farbverlauf zu verändern. Dies wäre auf manuellem Wege nur mit großem Zeitaufwand und einer Verminderung der Qualität möglich gewesen. Deshalb wurde diese Änderung mit Hilfe des Computers durchgeführt.

Es sei mit diesem Beispiel auch darauf hingewiesen, wie wichtig es ist, beide Techniken zu beherrschen. Um einen unbekannten Computerkünstler zu zitieren: "Die wahre Kunst liegt in der richtigen Mischung zwischen manueller und computerunterstützter Grafik".

Ein weitverbreitetes Gebiet der Computergrafik sollen die Abbildungen 13 bis 15 zeigen. Landkarten lassen sich sehr einfach mit Hilfe des Computers herstellen. Ist die Grundform einmal konstruiert, so kann man durch das Verändern der Objekte zahlreiche unterschiedliche Grafiken erstellen. Mit den abgebildeten Karten soll demonstriert werden, daß es durchaus möglich ist, mit sehr wenigen Farben wirkungsvolle Grafiken zu erstellen.

Abb. 13 bis 15: Landkarten lassen sich besonders schnell mit Hilfe des Computers herstellen.

Verwenden von Vorlagen

Zwar sind zahlreiche Vorlagen im Handel erhältlich, aber meist sind diese Vorlagen einfarbig und enthalten lediglich die Grundformen der Landesgrenzen. Somit bleibt dem Grafiker die Möglichkeit erhalten, eine optisch ansprechende Grafik zu gestalten. Wie an den Beispielen gezeigt werden soll, reichen oftmals zwei Farben aus, um eine abwechslungsreiche Grafik zu erstellen. Durch die große Anzahl vorhandener Farben neigt der unerfahrene Gestalter oft dazu, zu viele Farben innerhalb einer Grafik zu verwenden. Alle Bilder dieses Artikels sollen unterstreichen, daß man auch mit nur wenigen, sorgfältig ausgewählten Farben auskommen kann.

Mit 2D-Programmen lassen sich auch einige dreidimensionale Effekte ausführen, wie in den Abbildungen 17 und 18 gezeigt wird.

Vielseitige Programmfunktionen

Nachdem man sämtliche Programmfunktionen einmal ausprobiert hat, sollte man dazu übergehen, sich auf die sinnvollen und grafisch wirklich nötigen Effekte zu beschränken.

Seit der Einführung des Grafik-Computers fällt ein kreativer Qualitätsverlust auf. Viele Grafiken sind sich ähnlich geworden, neue Ideen findet man immer seltener. Das liegt zum einen sicherlich daran, daß man zahlreiche Effekte zu oft gesehen hat, und zum anderen daran, daß ein außerordentlich schöner Verlauf in den falschen Farben an der falschen Stelle alleine keine schöne Grafik ausmacht. Wenn man davon ausgeht, daß viele Neuerungen und Entwicklungen, die in Amerika stattfinden, ungefähr sechs Jahre später in Europa übernommen werden, haben wir die Hoffnung, daß auch in Europa wieder eine Qualitätssteigerung bei den Grafiken erfolgen wird.

In Amerika hat man bereits erkannt, daß Computer alleine noch keine schönen Grafiken herstellen, sondern daß die Ideen nach wie vor vom Menschen kommen müssen. So werden hier bereits wieder überwiegend ausgebildete Grafiker an den Grafik-Computern eingesetzt, weil sich die Erkenntnis durchgesetzt hat, daß ein guter gestalterischer Geschmack nicht mit einem Computer zu erzeugen ist. Bleibt zu hoffen, daß man auch in Europa recht bald zu derselben Erkenntnis gelangt.

Es kann nicht oft genug betont werden, daß man nicht alleine mit dem Kauf eines sehr leistungsfähigen Grafik-Computers und von vielseitigen Programmen zum kreativen Gestalter wird.