Fachartikel

In den Jahren 1992 und 1993 erschien eine Artikelserie von mir in PHOTOMED', einer Zeitschrift für die wissenschaftliche Fotografie. Die Leser dieser Zeitschrift - vorwiegend Wissenschaftler - waren keine "Computerfreaks". Entsprechend sind alle Artikel allgemeinverständlich gehalten. Nachfolgend finden Sie alle erschienenen Artikel aufgelistet. Eine kurze Beschreibung zeigt Ihnen, worum es in dem Artikel geht.

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Kreativität ohne Grenzen?

Kreativität ohne Grenzen?

Computergrafik Teil 1: Heft 2/1992 (S. 146)

Immer stärker dringen Computer auch in Gebiete vor, in denen man ihnen bisher nur wenig Leistungsfähigkeit zugetraut hat. Gerade im Bereich der Visualisierung und grafischen Aufbereitung wissenschaftlicher Sachverhalte hat der Grafik-Computer an Bedeutung gewonnen.

Autor

Michael Gradias

Michael Gradias
Grafik-Designer und Fotograf
Grafisches Atelier Michael Gradias
Sternhaus
38284 Wolfenbüttel

Als am 12. August 1981 IBM seinen ersten "persönlichen Computer", heute besser unter der Bezeichnung PC bekannt, auf den Markt brachte, ahnte keiner, welche Folgen das haben würde. Heute weiß man, daß damals ein Standard gesetzt wurde, der sicherlich auch für die kommenden Jahre Bestand haben wird.

Vor diesem Zeitpunkt war Apple Marktführer bei den Mikrocomputern, aber der richtige Durchbruch gelang erst mit dem PC. Der PC war eigentlich keine Erfindung von IBM, aber IBM verhalf dem "Computer für jedermann" zum endgültigen Durchbruch.

Mit der Firmenphilosophie, einen leistungsfähigen Rechner für jedermann zu produzieren, traf man damals genau die Bedürfnisse und Wünsche der Anwender. So konnten sich auch Kleinbetriebe leistungsfähige Computeranlagen zulegen, um die tägliche Arbeit schneller und leichter zu bewältigen.

Bis zu diesem Zeitpunkt arbeiteten überwiegend Behörden, Großfirmen und staatliche Institutionen mit Computern, und man hörte ständig Wunderdinge über die Leistungsfähigkeit dieser Rechner.

Über diese damaligen Wunderdinge würde heute jeder Informatiker nur noch lächeln. Die Weiterentwicklungen kommen erst jetzt, nach rund einem Jahrzehnt zur Ruhe.

Bis jetzt verging kaum ein Jahr, in dem nicht jedermann dringend einen kompletten neuen Computer benötigte, da der bisherige Rechner in keinem Fall mehr den Ansprüchen eines "engagierten Anwenders" genügte, wie die Wirtschaft den Käufern von Computern bisher glaubhaft versichern konnte.

Letztendlich profitiert aber gerade der Anwender von seinen ständig wachsenden Ansprüchen, da dies die Entwickler der Soft- und der Hardware ständig zur Produktion verbesserter Produkte animiert.

Durch die Millionen weltweit verkaufter PC lohnt sich für die Programmierer auch das ständige Weiterentwickeln der Anwendungssoftware.

Von diesem gewaltigen Innovationsschub, der von der Vorstellung des ersten PCs ausgelöst wurde, profitiert inzwischen der gesamte Computermarkt.

Die verschiedenen Systeme

In dieser Entwicklung haben sich einige unterschiedliche Richtungen ergeben, die aber keinesfalls so weit auseinander liegen, wie es die Werbung den Anwendern klarmachen will. Dieser Markt teilt sich auf dem Gebiet der Computergrafik in die folgenden Bereiche auf: Zum einen besteht auch heute noch der Markt der Großrechenanlagen, wie sie meistens von den Fernsehanstalten für aufwendige Animationsteile verwendet werden. Diese Großrechner verfügen über einige gestalterische Zusatzfunktionen und vorgefertigte Effekte, auf die ein PC-Besitzer verzichten muß. Zudem haben sie durch die Verwendung von speziellen Prozessoren und eines effektiveren Betriebssystems eine höhere Rechengeschwindigkeit, die heute allerdings auch nur noch um ca. 10 Prozent über der eines voll ausgerüsteten PCs liegt.

Ob diese wenigen zusätzlichen Funktionen einen rund zehn bis fünfzehnfachen Preis rechtfertigen, muß der Computerkäufer selbst entscheiden. Verfügt der Anwender über einiges grafisches Geschick, kann er viele dieser fehlenden Funktionen leicht umgehen. Im Endergebnis wird kein Unterschied zu teureren Systemen zu sehen sein.

Zum anderen besteht nach wie vor das System der Apple Macintosh Computer, die vor IBMs Einstieg die Marktführer waren. Aus diesen historischen Gründen werden Apple Computer heute noch hauptsächlich in der Druckgrafik und von Satzanstalten eingesetzt. Durch den Kampf der Erzrivalen IBM und Apple waren beide Systeme nicht kompatibel.

Seit einiger Zeit bemüht sich Apple allerdings um die Korrektur der Inkompatibilität, da man gemerkt hat, daß seit dem Erscheinen der grafischen Oberfläche "Windows" für den PC immer mehr Marktanteile im Bereich des Desktop-Publishing verloren gingen.

So kann man heute Daten unter den beiden Systemen austauschen. Außerdem sind einige der populärsten Programme für beide Systeme gleichermaßen erhältlich.

Nachdem sich die Wege der Firmen Microsoft, der Hersteller des PC Betriebssystems MS-DOS, und der Computerhersteller IBM getrennt haben, hat man sich bei IBM zu einer Zusammenarbeit mit Apple entschieden.

Diese "Kämpfe der Giganten" kommen auch dem Anwender zugute, da alle Großkonzerne versuchen, durch verbesserte Produkte den verlorengegangenen Marktanteil wieder zurückzugewinnen.

In einer anderen Marktnische findet man die Produkte von Commodore, die mit ihren Rechnern C64 früh in den privaten Bereich eingedrungen sind.

Mit der Entwicklung des "Amiga" haben die Entwickler schon früh gezeigt, welche grafischen Fähigkeiten auch ein preisgünstiger Grafik-Computer besitzen kann.

Durch diese Entwicklung von "Billigrechnern für den Hausgebrauch" hat Commodore auch heute noch den Ruf, eher für Spiele als für ernsthafte Anwendungen geeignet zu sein.

Abb. 1 und 2: Präsentationscharts sind sehr einfach mit dem Computer zu erstellen. Dabei werden die bestehenden Daten aus einer Tabellenkalkulation bzw. einer Datenbank direkt in das Programm zum Erstellen der Charts übernommen, und man kann sich in Ruhe auf eine ansprechende Gestaltung konzentrieren.

 

Dieses Vorurteil stimmt nur sehr eingeschränkt, da Commodore den Anschluß zur höherwertigen Grafik fast geschafft hat, ohne daß der Nimbus der günstigen Preise dabei verloren gegangen ist. So konnte man sich mit den Modellen der Amiga-Serie in vielen Videostudios bei der Erstellung von Titeln etablieren. Neben diesen Firmen kämpfen auch Atari und ältere CP/M Betriebssystem-Rechner um die Gunst der Käufer, ohne sich große Marktanteile sichern zu können.

Die Möglichkeiten des PC

Alle PC haben einen fast unschlagbaren Vorteil, unter dem alle anderen Bereiche leiden. Durch die außerordentlich große Anzahl verkaufter Geräte hat jeder neue Käufer die Gewähr, daß dieses System noch einige Zeit in der jetzigen Form erhalten bleibt, und daß er zu vielen anderen Rechnern kompatibel ist.

Dieser wichtige Punkt hat zur Folge, daß die Programmierer mehr Programme für diejenigen Systeme entwickeln, die bereits zahlreich verkauft wurden und die auch in der Zukunft zahlreich verkauft werden.

So sollte sich jeder Anwender nur wenig Gedanken um das Fortbestehen seines bevorzugten Betriebssystems machen. Es ist ein Gesetz der Marktwirtschaft, daß eher bestehende Soft- und Hardware weiter verbessert werden, als neue Systeme auf dem Markt zu etablieren.

Der PC und seine Stärken

Kaum einen Anwender stört es, daß man mit dem PC in fast keinem Bereich absolute Höchstleistungen vollbringen kann, da diese den jeweiligen Spezialisten vorbehalten bleiben. Aber jeder PC-Besitzer hat die Möglichkeit, mit entsprechend ergänzter Hard- und Software den gewünschten Bereich zu bearbeiten.

Abb. 3 und 4: Bei der Anfertigung von geographischen Vorlagen stehen im Computer zahlreiche Hilfsmittel zur Verfügung. So kann man verschiedene Schwarzweiß-Zeichnungen von Landkarten käuflich erwerben.

Durch das System des modularen Aufbaus hat man die Möglichkeit, den Computer mit entsprechenden Steckkarten auszurüsten, die man für die gewünschten Programme benötigt.

Dabei umgehen die Hersteller hochwertiger Grafikkarten immer mehr das eigentliche Betriebssystem, um die Schwächen von MS-DOS auszugleichen. Die Qualität einer Grafik, die auf einem PC erstellt werden kann, hängt heute allein von dem Betrag ab, den der Anwender für eine Grafikkarte ausgeben will. So liegt der Bereich für die Kosten heute bei 200 DM für eine einfache Farbgrafikkarte bis hin zu 20.000 DM für eine sogenannte High-End-Karte, die 16 Millionen Farben ebenso unterstützt wie sämtliche Videoein- und -ausgänge.

Kreativität ohne Grenzen?
Abb. 5: Diese elektronenmikroskopische Aufnahme wurde in dem wissenschaftlichen Film "Symbiontische Flagellaten in Termiten" verwendet. Dieses Bild einer Joenia wurde als Schwarzweiß-Aufnahme in den Computer eingescannt.
Kreativität ohne Grenzen?
Abb. 6: Es wurden alle störenden Bildteile entfernt, das Bild optimal im Format positioniert und das Gesamtbild eingefärbt.
Kreativität ohne Grenzen?
Abb. 7: Durch Einfärben der verschiedenen Graustufen wird ein Falschfarbenbild erzeugt, mit dessen Hilfe die Aufmerksamkeit auf spezielle Bildpartien gelenkt werden kann.

Grafik-Design mit dem PC

Alle in diesem Artikel vorgestellten Grafiken stammen aus Produktionen, die mit einem MS-DOS PC erstellt wurden, der aus folgenden, einzelnen Komponenten besteht:

Grundlage bildet ein 486er PC mit einer Taktrate von 33 Mhz und einer Speichererweiterung von 32 Megabyte RAM. Eingebaut sind Festplatten mit einem Gesamtspeichervolumen von 2,5 Gigabyte. An das System sind zusätzlich verschiedene Massenspeicher zur Datensicherung und Datenverarbeitung angeschlossen, wie ein Streamer, ein optisches Plattenlaufwerk und ein Dat-Rekorder, so daß insgesamt ein Speicherplatz von 6 Gigabyte zur ständigen Verfügung steht.

Mit der benutzten Grafikkarte können unter Verwendung entsprechender Anwendungssoftware Grafiken bis zu einer Auflösung von 8096 Zeilen berechnet werden, wovon maximal 1048 Zeilen mit einer Farbtiefe von 32 Bit auf speziellen Monitoren darstellbar sind. Mit diesem System besteht zudem die Möglichkeit, Animationssequenzen im Einzelbildschnitt auf die verschiedenen Videosysteme zu überspielen. Zusätzlich sind Ausgänge zu verschiedenen Druckern, Diabelichtern und Scannern vorhanden.

Ein einzelnes Bild der hier abgedruckten Grafiken hat je nach Größe einen Speicherplatzbedarf von 25 bis 50 Megabyte, so daß man über die insgesamt sehr großen Speichermedien nicht erstaunt sein muß.

Eingesetzt wird das System hauptsächlich zur Herstellung wissenschaftlicher und technischer Trickfilme sowie in der Werbung. Auch im Bereich der Fotografie wird dieses System genutzt, um eingescannte Fotos zu bearbeiten und Diaserien zusammenzustellen, die auf Videobänder überspielt werden. Die Archivierung von Dias kann so ebenfalls effektiv erfolgen. Zusätzlich werden die erstellten grafischen Vorlagen für unterschiedlichste Publikationen weiterbearbeitet.

Die meisten der Grafik-Designer, die sich vor rund fünfzehn Jahren entschieden haben, diesen Beruf zu erlernen, gingen von der Gewißheit aus, daß sie in Ihrem speziellen Bereich niemals von einem Computer Konkurrenz bekommen würden. Und genau dieselben Grafik-Designer sitzen nunmehr schimpfend vor dem Computer und versuchen verzweifelt, als ersten Versuch am Computer eine einfache gebogene Form zu zeichnen, für die man frei Hand nur einige Sekunden brauchen würde. Stunden später sind sie hellauf begeistert, allen zeigen zu können, daß man diese vom Computer gezeichnete Linie per Hand auch nicht besser hätte zeichnen können. Die ernsthafte Betrachtung dieser Vorgänge führt allerdings immer zu einem ähnlichen Ablauf der Ereignisse.

Abb. 8 bis 10: In einem wissenschaftlichen Film über die Beuteerkennung der Erdkröte wurde die zweidimensionale Darstellungsform gewählt, um schematisch alle Vorgänge der Beuteerkennung und der Bewertung visualisieren zu können.

Kreativität ohne Grenzen?
Abb. 11: Für den Film "Beuteerkennung der Erdkröte" wurden die Ableitungen aus dem Krötenhirn als 2D-Grafik gezeigt.

Mit Hilfe des 2D Animationsmoduls wurden unterschiedliche Bewegungsabläufe erstellt. Auch Überblendungen zwischen den einzelnen Szenen berechnete der Computer. Diese Trickteile wurden mit Realaufnahmen kombiniert.

Helfer oder Konkurrent?

Zuerst ist jedermann, ob Grafik-Designer oder Hobbyzeichner, außerordentlich kritisch, ob jemals ein Gerät in der Lage sein werde, so saubere und exakte Ergebnisse zu erzielen, wie man sie mit Stift und Lineal erzielen konnte. Nach einer Weile der Skepsis merkt der Gestalter jedoch bald, welche zahlreichen Möglichkeiten er zusätzlich hat, wenn er das Medium Computer sinnvoll nutzt. Schnell merkt der engagierte Gestalter, daß er den Computer ebenso wie ein neues Zeichengerät erlernen und einsetzen kann.

Wichtigste Voraussetzung für den Umgang mit einem Computer ist die Respektlosigkeit, mit der man ihm entgegentreten sollte. Ist die Hemmschwelle der Hochachtung vor dem "wertvollen Gerät" erst einmal überwunden, wird man den Computer als "einen Gott neben sich" dulden und akzeptieren, und seine Fähigkeit zu schätzen lernen, die täglich sich wiederholenden Arbeiten alleine zu erledigen.

Fast jedermann benutzt heutzutage mit absoluter Selbstverständlichkeit einen Videorecorder und ein Auto und viele weitere technische Geräte. Keiner macht sich aber Gedanken darüber, daß all diese Geräte nicht komplizierter sind als ein Computer.

Bei einem Grafik-Computer haben jedoch viele von Beginn an eine große Skepsis, ob sie "das denn wohl noch lernen" werden. Eine sachliche Begründung für diese Einstellung kann fast niemand vorbringen.

Wenn man jedoch einige grundlegende Regeln einhält, ist das Schlimmste, was einem bei der Arbeit mit einem Computer passieren kann, daß man die letzten Minuten der Arbeit wiederholen muß, wenn man das regelmäßige Speichern der Arbeit vergessen hat

Die Einsatzmöglichkeiten

In fast allen Bereichen der Grafik findet man heute Arbeiten, die mit dem Computer erstellt wurden. Und auch jeder noch so kritische Betrachter muß zugeben, daß er den Unterschied zu einer manuellen Grafik nicht bemerken kann. Man trennt den Bereich der Druckgrafiken und der für Video bestimmten Grafiken. Alle für den Druck bestimmten Arbeiten müssen in einer erheblich höheren Auflösung berechnet werden als die für den Videobereich verwendeten grafischen Arbeiten, da bis heute keine hohen Auflösungen von den Videosystemen unterstützt werden. Erst langsam wird durch die Weiterentwicklung der HDTV-Fernsehnorm eine akzeptable Qualität erreicht.

Die Druckgrafik war der erste Bereich, in dem sich die Computergrafik durchsetzen konnte. Heute findet man fast keinen Grafik-Designer mehr, der nicht einen PC oder Macintosh Computer zur Bewältigung seiner Aufträge für die Druckvorlagenherstellung benutzt.

Durch die Nutzung eines Computers können alle Grafiken rationeller und sauberer ausgeführt werden, als wenn die Arbeiten manuell erledigt werden müßten.

Sämtliche Satz- und Layoutarbeiten in allen unterschiedlichen Redaktionen, von der Tageszeitung bis hin zur Illustrierten, werden heute mit dem Computer erstellt. Dadurch existiert heute der Beruf des Schriftsetzers praktisch nicht mehr.

Sogar die Titelseiten und Fotos in den Illustrierten werden mit Hilfe der Computergrafik gestaltet und hergestellt. Diese zur Bildbearbeitung genutzten Geräte werden unter dem Oberbegriff EBV (Elektronische Bildverarbeitung) zusammengefaßt.

Mit Hilfe dieser leistungsfähigen Computer kann erreicht werden, daß einige in der Öffentlichkeit stehende Frauen ihre noch nicht geborenen Kinder bereits auf den Titelseiten der Regenbogenpresse bewundern können.

Gerade in diesem Bereich sind sehr gefährliche Entwicklungen möglich, da auch Fotoretuschen hergestellt werden können, die man nicht mehr als solche erkennen kann.

Die Anwendungsbereiche

Für praktisch jede Aufgabenstellung erhält man spezielle Programme. Man sollte allerdings darauf achten, daß man nicht unbedingt die teuren Programme erwirbt, wenn man deren Funktionsvielfalt gar nicht nutzen kann.

So erhält man zahlreiche unterschiedliche Programme, mit denen man sehr einfach und schnell illustrative Zwischentitel für Diaschauen ebenso wie Filmtitel oder Schrifttafeln für eine Overheadfolienpräsentation erstellen kann (Abb. 12 und 13).

Abb. 12 und 13: Zwischentitel für Diaserien können sehr effektiv und wirkungsvoll erstellt werden.



Besonders zahlreich sind außerdem Programme vertreten, mit denen sich leicht wirkungsvolle Präsentationscharts herstellen lassen. Für diese Programme sind meistens keine teuren Grafikkarten nötig. Alle bereits in Datenbanken bestehenden Daten können in den verschiedensten Arten visualisiert werden. Man kann die so entstandenen Charts auch in Werbebriefe einmontieren oder als Dias und Overheadfolien ausbelichten (Abb. 1 und 2).

Für geographische Darstellungen stehen die unterschiedlichsten Hilfsmittel zur Verfügung, so daß sich der Grafiker ausschließlich auf die grafische Gestaltung konzentrieren kann (Abb. 3 und 4).

Für die Bearbeitung und Modifizierung eingescannter oder über Video eingelesener Vorlagen stehen zahlreiche pixelorientierte Programme zur Verfügung, mit denen man jede erdenkliche Veränderung und Verfremdung an Bildvorlagen vornehmen kann (Abb. 5 bis 7).

So werden mit einem Aufwand von nur einigen Minuten aus Fotos zeichnungsähnliche Vorlagen in zahlreichen Variationen erstellt (Abb. 14 und 15).

Abb. 14 und 15: Fotos können innerhalb von Minuten in eine zeichnungsähnliche Vorlage umgewandelt werden, in diesem Fall sollte eine Bleistiftzeichnung simuliert werden.



Im Gegensatz zu den pixelorientierten Bildbearbeitungsprogrammen arbeiten die meisten 2D- und 3D-Programme mit Vektorgrafiken, die eine gezielte Veränderung aller Bildteile ohne Verlust an Qualität gestatten.

Die 2D-Grafik wird überall dort genutzt, wo früher der Grafiker mit flächigen, schematischen Darstellung gearbeitet hat (Abb. 8 bis 10).

Die 3D-Darstellung wird dort eingesetzt, wo bisher die Spritzpistole zum Einsatz kam. Mit Hilfe der 3D-Grafikprogramme ist es möglich, fotorealistische Objekte binnen Minuten zu erzeugen. Dieses Verfahren kann man auch dazu einsetzen, um neu entworfene Produkte schon vor ihrer Produktion beurteilen zu können (Abb. 16).

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Abb. 16: Mit Hilfe der 3D-Darstellung können Objekte konstruiert werden, die real nicht existieren.

Täglich kann man im Fernsehen Animationen bewundern, die ein Computer berechnet hat. Diese Animationstechniken werden auch umfangreich bei der Visualisierung wissenschaftlicher Zusammenhänge eingesetzt. Große Konzerne verwenden diese Technik für die Produktion hausinterner Schulungsfilme oder für Werbefilme, in denen Sachzusammenhänge anschaulich dargestellt werden sollen, wenn man Realaufnahmen nicht einsetzen kann.

Bei der Produktion von Computerfilmen hat man den Vorteil, alle Vorgänge visualisieren zu können. Bisher hatte man erhebliche Schwierigkeiten mit der grafischen Umsetzung von Vorgängen, die sich z.B. im Mikrobereich abspielen. Ähnlich verhält es sich bei Abläufen, die nur in der Theorie bekannt sind. Zweidimensionale Objekte können ebenso wie dreidimensionale Objekte bewegt – sprich animiert – werden. Dabei müssen lediglich die einzelnen Hauptphasen angegeben werden; die Zwischenphasen berechnet der Computer anschließend selbständig.

Ein kritischer Punkt aller Computersysteme waren für lange Zeit die Ein- und Ausgabemedien. In den vergangenen Jahren wurde aber dafür gesorgt, daß man praktisch aus allen Bereichen Daten einlesen und die bearbeiteten Grafiken ausgeben kann und somit die Peripherie keine Probleme mehr bereitet.

Zusammenfassung

Seit Einführung des ersten PCs hat der Computer auch in kleinen Unternehmen immer mehr an Bedeutung gewonnen. Im Gebiet der Grafik und des Trickfilms wird der Computer immer häufiger eingesetzt.

Inzwischen können im Bereich des Grafik-Design Ergebnisse erzielt werden, die sich praktisch nicht mehr von der manuell hergestellten Grafik unterscheiden. Dabei sind die Unterschiede der auf dem Markt befindlichen Systeme nicht sehr groß, auch wenn von System zu System kleinere Differenzen im Leistungsumfang vorhanden sind.

Mit dem PC können fast alle Bereiche bearbeitet werden, die bei der täglichen Arbeit eines Grafikers anfallen. Für die unterschiedlichen Aufgabenstellungen sind spezielle Programme sowie spezielle Hardware erhältlich.

Summary

Computer graphic: boundless creativity?

Since personal computers were first introduced, the importance of computers in small businesses has grown significantly. Today, when graphics and animations are produced, this is usually done with a computer. The results of computer-assisted design are now by no means inferior to those obtained manually; the scope of the programs now span the full range of the art.

The systems on the market today's do not differ greatly; if anything, their performance may vary slightly. PCs now aid the designer during every stage of his daily assignments. Several programs and dedicated hardware are on the market tailored to meet the designer's demands in the various fields.

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