DE69803206T2

DE69803206T2 - Verfahren zur herstellung und reproduktion von zumindest einem teil eines gegenstands oder einer person

Info

Publication number: DE69803206T2
Application number: DE69803206T
Authority: DE
Inventors: Bernard Hermet; Bernard Simon
Original assignee: UMH Universal Master s Head SA
Current assignee: UMH Universal Master s Head SA
Priority date: 1997-09-29
Filing date: 1998-09-29
Publication date: 2002-08-29
Anticipated expiration: 2018-09-30
Also published as: FR2768967B1; JP2001518411A; FR2768967A1; US6498961B1; EP1019255A1; ATE211972T1; WO1999016629A1; AU9354698A; ES2172202T3; CA2304591A1; EP1019255B1; DE69803206D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf den technischen Fachbereich der Wiedergabe und Anfertigung von Personen, insbesondere in Form von Büsten und/oder Figuren.
Bekannt ist die Anfertigung von Figuren, Büsten, karikaturhaften Figurinen oder Skulpturen von einzelnen mehr oder weniger bekannten und/oder berühmten Personen aus unterschiedlichen Milieus wie Sport, Kultur, Politik usw. Die Gesichtsform und das morphologische Volumen der nachzubildenden Person können von Fotografien, Zeichnungen oder von der Person selbst ausgehen. In der Regel ergeben die verwendeten Methoden, die einen vorwiegend handwerklichen Charakter haben, nur "das Wesen" der Person, ihre charakteristischen Züge, sind aber in keinem Fall ein dreidimensionales Abbild, das sowohl hinsichtlich der Proportionen wie der Gesichtszüge genau der Person entspricht.
Anders gesagt die dreidimensionalen Wiedergabetechniken erlauben nicht die Wiedergabe eines vollkommen getreuen und authentischen Bildes der Person, wie dies bei der zweidimensionalen Wiedergabe der Fall einer Fotografie ist. Festzustellen ist auch, dass die meisten Figuren oder Büsten von Personen eine einheitliche Farbe aufweisen. Wenn eine Kolorierung gewünscht wird, muss auf gänzlich manuelle Verfahren zurückgegriffen werden, die bei aller Genauigkeit niemals der Struktur und Farbe der Haut entsprechen können.
Aus der Lehre des Patents EP-A-0244636 ist eine Lösung bekannt, die für die Anfertigung von Puppen oder ähnlichen Gegenständen geeignet ist.
Außerdem nimmt der vorrangige Text Bezug auf Fotografien und auf die Digitalisierung dieser Fotografien in zwei separaten Arbeitsgängen, für ein Beurteilungssystem der Graustufen.
In dem Patent US-A-5280305 wird das Ziel verfolgt, eine Maske anzufertigen. Auch in diesem vorrangigen Patent wird nur die Vorderseite des Kopfes einer Person angefertigt.
Die Erfindung hat sich das Ziel gesetzt, diesen Nachteilen auf einfache, sichere, wirksame und rationelle Weise abzuhelfen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, insbesondere Büsten oder Figuren von Personen anzufertigen mit dem Ziel, eine dreidimensionale Wiedergabe dieser Personen zu realisieren, wobei mehrere Parameter angemessen berücksichtigt werden sollen, d. h. im Wesentlichen:
- das Volumen, das in den Proportionen und Merkmalen so getreu wie möglich sein soll;
- das Bild, das so fotorealistisch wie möglich sein soll;
- die Farbe, die unverfälscht sein soll;
- das Wesen, das den Charakter und das Temperament der Person zum Ausdruck bringen soll.
Anders gesagt: der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine dreidimensionale Wiedergabe einer Person - insbesondere ihres Gesichtes - anzufertigen, die hinsichtlich Volumen, Morphologie, Farbe usw. dem fotografischen Bild entspricht.
Zur Lösung dieser Aufgabenstellung wurde ein Verfahren zur Anfertigung und Wiedergabe mindestens eines Teils einer Person oder eines Gegenstandes ausgehend von Fotografien geplant und entwickelt, nach welchem:
- gleichzeitig ein Satz Messungen durchgeführt wird, um digitale Daten in Form einer 3D-Datei, einer Farbstruktur der 3D-Datei und von zweidimensionalen Farbfotografien der Person oder des Gegenstandes zu erhalten;
- dieser Datenerfassungssatz über mehrere vorausbestimmte Bereiche wiederholt wird, so dass die Person oder der Gegenstand über 360º abgedeckt werden, um die besagten Daten auf ein modelliertes morphometrisches Volumen zu übertragen;
- das erhaltene Bild in Abhängigkeit von den physikalischen Umformungs-Merkmalen des modellierten Volumens anamorphotisch verzerrt wird;
- das anamorphotisch verzerrte Bild
auf einen Träger aus schrumpfbarem Material aufgebracht wird;
- der schrumpfbare Träger in die Form eines Zylindermantels gebracht wird;
- ein volumetrischer Körper entsprechend dem digitalisierten Modell der Person angefertigt wird;
- der Zylindermantel auf den betroffenen Teil des Körpers der Person aufgebracht wird;
- der Zylindermantel einem Arbeitsgang unterzogen wird, welcher ihm erlaubt, sich den vertieften und/oder erhabenen Formen des volumetrischen Körpers genau anzupassen.
Weitere Aspekte des Fertigungs- und Wiedergabeverfahrens sind in den Unteransprüchen 2 und 3 beschrieben.
Im Übrigen betrifft die Erfindung auch die Anwendung des besagten Verfahrens auf die Anfertigung von Büsten und/oder Figuren von Personen, wie im Anspruch 4 beschrieben.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 - den Algorithmus des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 2, 3, 4, 5, 6 und 7 - in rein schematischen Ansichten die Hauptfertigungsphasen einer Büste nach den Merkmalen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Eine der wesentlichen Phasen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Erfassung der Daten eines Teils der Person, die man wiedergeben möchte, insbesondere des Kopfes, der natürlich den charakteristischen Teil jedes Individuums bildet, der einmalig und unmittelbar erkenntlich ist.
Zu diesem Zweck werden Fotografien der Person angefertigt, die man dreidimensional wiedergeben möchte. In der Regel ist es angebracht, eine Aufnahme von vorne, eine Aufnahme der rechten Seite, eine Aufnahme der linken Seite und gegebenenfalls eine Aufnahme von hinten vorzunehmen (Arbeitsschritt A).
Die nächste Phase ist dann eine Digitalisierung dieser Fotografien (Arbeitsschritt B), die Modellierung eines morphologischen Volumens (Arbeitsschritt C) und die Anfertigung einer Hautstruktur (Arbeitsschritt D) unter Vornahme einer anamorphotischen Verzerrung, wie aus der weiteren Beschreibung hervorgeht. Vorteilhafterweise, aber nicht einschränkend, werden zwei der wesentlichen Elemente der dreidimensionalen Wiedergabe - nämlich das morphometrische Volumen und die Haut - zwecks vollkommener Übereinstimmung mit der Realität der Person von den gleichen Fotografien abgeleitet, so dass diese beiden Elemente eine perfekte Symbiose bilden.
Die Modellierung des Volumens (Arbeitsschritt E) kann in Abhängigkeit von der Erfassung der Daten nach mehreren Techniken erfolgen.
Bei verstorbenen Personen kann es von Vorteil sein, auf die Technik der Skulptur zurückzugreifen, um beispielsweise nach einem Fotografien-Panel die Büste und den Kopf anzufertigen. Die Skulptur ermöglicht dann Abdrücke zur Herstellung der Gussform für z. B. den Skalp, den Kopf und die Büste.
Es besteht ebenfalls die Möglichkeit, die Scanner-Technik einzusetzen. Zu diesem Zweck werden die betroffenen Personen einem Scanner unterzogen, um eine digitale Datei zu erhalten, mit deren Hilfe durch ein numerisch gesteuertes Bearbeitungszentrum die Abdrücke für die Herstellung der einzelnen Gussformen (z. B. Skalp, Kopf, Büste) angefertigt werden können. Ausgeschlossen wird auch nicht der Rückgriff auf eine spezielle Software zum Digitalisieren der Fotografien und zur direkten Übertragung der gesammelten Informationen auf ein Bearbeitungszentrum, um wie vorstehend die erforderlichen Gussformen (z. B. Skalp, Kopf, Büste) anzufertigen. Unabhängig von der verwendeten Technik geht es in diesem Arbeitsschritt E darum, das reale Volumen des Kopfes (o. a.) zu erhalten, um dieses Volumen vollkommen, mit sehr hoher Genauigkeit, an das Hautstrukturelement anzupassen.
Zu diesem Zweck der Hautstrukturanfertigung werden die Fotografien datentechnisch fotomontiert und gemischt, um ein über 360º entwickeltes Bild zu erhalten, das zur Übertragung auf das morphometrische Volumen geeignet ist. Besonders wichtig ist anschließend die anamorphotische Verzerrung des Bildes in Abhängigkeit vom Volumen und von den Umformungsmerkmalen des Hautmaterials. Das Ziel ist dabei eine authentische Ähnlichkeit mit dem Gesicht, damit "die Haut" volumenmäßig zur Geltung kommt.
Das anamorphotisch verzerrte und homothetische Bild (Arbeitsschritt F) wird dann auf einen Träger, vor allem aus schrumpfbarem Material, aufgebracht (Arbeitsschritt G). Bei dem Träger kann es sich beispielsweise um eine wärmeschrumpfende Folie handeln.
Durch die Verformung des Bildes bzw. Fotos soll eine dritte Dimension (Tiefe) verfügbar werden, die zum Ausdruck kommt, wenn die Haut auf das entsprechende morphologische Volumen aufgebracht wird.
Durch Aufschrumpfung auf ein vorbestimmtes Volumen, das dem Bild bzw. dem Foto entspricht, passt sich der schrumpfbare Träger genau an dessen Formen an und bringt dadurch die dritte Dimension zum Ausdruck. Das Bild bzw. Foto erhält wieder sein ursprüngliches Aussehen, aber dreidimensional.
Der derart mit dem anamorphotisch verzerrten Bild bedruckte schrumpfbare Träger wird dann in die Form eines Zylindermantels gebracht (Arbeitsschritt H).
Diese charakteristischen Arbeitsschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglichen demnach den Aufdruck eines anamorphotisch verzerrten Bildes einer zuvor digitalisierten Fotografie des Kopfes der jeweiligen Person auf einen Träger, zum Beispiel - wie angegeben eine wärmeschrumpfende Folie. Der derart behandelte Zylindermantel wird dann auf den morphometrischen volumetrischen Körper aufgebracht. Diesen Körper erhält man, wie bereits erwähnt, durch Geräte für die digitale Reproduktion, die in einer dem Fachmann vollkommen bekannten Weise ein einer digitalen Datei entsprechendes Volumen, wie auf einem Computerbildschirm dargestellt, wiedergeben (Arbeitsschritt E). Selbstverständlich ist der volumetrische Körper in dieser Phase einfarbig, vor allem weiß. Ausgehend von dem erhaltenen volumetrischen Körper ist es natürlich einfach, eine Matrize anzufertigen (Arbeitsschritt I) und daraus, z. B. durch Spritzguss, eine größere Anzahl herzustellen (Arbeitsschritt J). Man kann beispielsweise nach Ausführung eines dreidimensionalen EDV-Modells eine Elektrode anfertigen und abstimmen, um durch Elektroerosion eines Spritzgusswerkzeugs oder durch Zerspanung an einem numerischen Bearbeitungszentrum Gussnester zu erzielen, ohne deswegen andere Mittel auszuschließen. Die einzelnen Volumen können durch Spritzguss z. B. als Polymer in Form gebracht werden.
Der schrumpfbare Träger ist dann auf den bzw. die betreffenden Teile, insbesondere des volumetrischen Körpers, in Form eines Zylindermantels aufzubringen, der mit dem anamorphotisch verzerrten Bild der Person bedruckt wurde. Besonders wichtig ist es, die schrumpfbare Trägerfolie einem Arbeitsgang zu unterziehen, der ihm erlaubt, sich den vertieften und erhabenen Formen des volumetrischen Körpers genau anzupassen.
Nachdem der Zylindermantel auf diese Weise auf den volumetrischen Körper aufgeschoben wurde, wird ein Schrumpfungsvorgang in Verbindung mit einer sogenannten Symbiage (genauen Anpassung) vorgenommen (Arbeitsschritt K). Selbstverständlich kann das Aufsetzen des Zylindermantels durch geeignete automatisch arbeitende Maschinen erfolgen. Gleiches gilt für den eigentlichen Schrumpfungsvorgang.
Ergebnis des sog. Symbiage-Vorgangs ist die Anpassung der Wärmeschrumpffolie oder eines sonstigen Trägers an den volumetrischen Körper dergestalt, dass die Folie die verschiedenen Formen des volumetrischen Körpers sehr genau nachbildet, insbesondere die als Vertiefung erscheinenden Teile. Der sog. Symbiage-Vorgang bewirkt demnach ein Nachziehen der Haut in den eingesenkten (vertieften) Zonen, so dass sich die Haut an allen Stellen vollkommen an die Oberfläche des volumetrischen Körpers anschmiegt. Daraus ergibt sich eine perfekte Symbiose zwischen Haut und Volumen. Es wird deutlich, dass diese sog. Symbiage eine der charakteristischen Arbeitsphasen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist. Für diesen Vorgang können unterschiedliche Techniken eingesetzt werden, zum Beispiel Vakuumsetzung, Ansaugung, Elektrostatik. Dann braucht nur noch ein zuvor dekorierter Skalp aufgesetzt zu werden (Arbeitsschritt L).
Der Skalp wird beispielsweise auf dem Kopf verklebt oder auf andere Weise befestigt. Es folgen dann die abschließenden Feinarbeiten (Arbeitsschritt M), insbesondere das. Abgleichen an der Basis des Kopfes und im oberen Teil der Büste. Am Ende wird die fertige Büste verpackt (Arbeitsschritt N).
Wie erwähnt, findet das erfindungsgemäße Verfahren eine besonders vorteilhafte Anwendung für die industrielle Herstellung der Büsten berühmter Personen, insbesondere mit der Absicht, eine dreidimensionale Wiedergabe zu erzielen, die den wirklichen Gesichtszügen und/oder Merkmalen der jeweiligen Person sowohl hinsichtlich des Volumens wie der Haut sehr genau entspricht, so dass man eine Art Klon der realen Person erhält.
Die weitere Beschreibung fasst die charakteristischen Hauptphasen für die Anfertigung von einer beliebigen Person entsprechenden Büsten mit Skalp zusammen.
Mit Büste wird nachstehend die figürliche Darstellung des Kopfes und eines variablen Teils der oberen Partie des menschlichen Körpers, die von der Taille bis zum Hals reicht, bezeichnet.

A- DATENTECHNISCHE ARBEIT

- Digitalisierung der ausgewählten Fotografien der Person, z. B. mittels eines Scanners;
- Montage und digitales Mischen der Fotografien zum Erhalt eines 360º- Panoramabildes der Gesichtshaut;
- Anamorphose und Homothetie des Hautbildes mittels einer Software;
- Virtuelle 3D-Modellierung der Person mittels einer Software.

B- MORPHOLOGISCHES VOLUMEN, BÜSTE UND SKALP.

Anfertigung des morphologischen Modells der Büste und des Skalps auf einer digitalen Reproduktionsmaschine ausgehend von der 3D- Modelldatei;
- Retusche des/der morphologischen Modells/Modelle;
- Herstellung der Spritzgussformen ausgehend Vom Modell;
- Spritzguss der morphologischen Volumen der Büste und des Skalps, z. B. mittels einer Spritzgussmaschine.

C- STRUKTUR HAUT UND BÜSTE

- Drucken des Hautbildes auf den schrumpfbaren Träger;
- Drucken des Büstenbildes auf den schrumpfbaren Träger;
- Anfertigung der der Haut und der Büste entsprechenden Zylindermäntel;
- Positionierung der Zylindermäntel auf das morphologische Volumen des Kopfes und auf die Büste;
- Aufschrumpfen der Zylindermäntel auf die dem Kopf und dei Büste entsprechenden Volumen;
- Symbiage hinsichtlich der Morphologie von Kopf und Büste, damit die Wärmeschrumpffolie sich den vertieften und erhabenen Formen genau anpasst.

D- SKALP

- Dekoration des Skalps, insbesondere durch Farbe;
- Befestigung des Skalps auf dem Kopf.

E- SOCKEL

- Anfertigung des Sockels;
- Eventuelle Verkleidung des Sockels, gegebenenfalls unter Zufügung einer Signatur oder eines erklärenden Textes.

F- ABSCHLIESSENDE ARBEITEN

- Abgleichen der Zylindermäntel an der Basis des Kopfes und im oberen Teil der Büste;
- Befestigung des Kopfes an der Büste durch Einrasten, Verkleben, Verschweißen oder andere Weise;
- Aufsetzen des Skalps;
- Anbringen des fertigen Sockels;
- Installierung der Büste, z. B. in einem Kristallgehäuse.
Die nach den erfindungsgemäßen Merkmalen angefertigte Büste kann dann nach verschiedenen, vollkommen bekannten Methoden verpackt werden. Unabhängig von der gewählten Verpackungsart kann diese durch ein Datenblatt zu der jeweiligen Person ergänzt werden.
Die vorstehende Beschreibung ist insbesondere auf die Anfertigung und Wiedergabe von mindestens einem Teil einer Person, im Wesentlichen Büste, Kopf und Skalp, anzuwenden. Selbstverständlich gilt das Verfahren mit den erfindungsgemäßen Merkmalen auch für die Wiedergabe und Anfertigung nicht nur jedes Personentyps, sondern auch für jeden beliebigen Gegenstand mit dem Ziel, vom physischen Zustand eines Körpers auf virtuelle Daten überzugehen, um einen physischen Gegenstand hinsichtlich Volumen und Oberflächenstruktur getreu wiederzugeben. Erfindungsgemäß wird im Wesentlichen ein zweidimensionales Bild bzw. eine Fotografie, das durch den Vorgang der Anamorphose vorher verzerrt wurde, auf einen Träger aufgedruckt, der die Haut bildet. Die Auswahl des Trägers, auf den das Bild bzw. die Fotografie aufgedruckt wird, erfolgt unter verschiedenen Werkstoffen, die die physikalische Eigenschaft des Schrumpfungsvermögens besitzen.
Aus der Kombination des Schrumpfungsvorgangs und seiner differentialvolumetrischen Begrenzung auf eine vorgegebene Form in Verbindung mit der sogenannten Symbiage (genauen Anpassung) resultiert ein physikalisches algorithmisches Gesetz. Dieses Gesetz ist ausgehend von den kontrollierten Merkmalen der Werte des Trägers, der Formen des morphometrischen Volumens, der Auftragsbedingungen durch Schrumpfung und des Symbiage-Vorgangs parametrierbar.
Aus der Beschreibung gehen die Vorteile deutlich hervor. Insbesondere ist zu unterstreichen, dass die verfahrensgemäß angefertigten Figuren, Büsten oder Figurinen einem realen dreidimensionalen und getreuest möglichen Bild authentischer Personen in verkleinertem Format entsprechen.

Claims

1. Verfahren zur Anfertigung und Wiedergabe mindestens eines Teils einer Person oder eines Gegenstands ausgehend von Fotografien, nach welchem:

- gleichzeitig ein Satz Messungen durchgeführt wird, um digitale Daten in Form einer 3D-Datei, einer Farbstruktur der 3D-Datei und von zweidimensionalen Farbfotografien der Person oder des Gegenstands zu erhalten;

- dieser Datenerfassungssatz über mehrere vorausbestimmte Bereiche wiederholt wird, so dass die Person oder der Gegenstand über 360º abgedeckt werden, um die besagten Daten auf ein modelliertes morphometrisches Volumen zu übertragen;

- das erhaltene Bild in Abhängigkeit von den physikalischen Umformungs-Merkmalen des modellierten Volumens anamorphotisch verzerrt wird;

- das anamorphotisch verzerrte Bild auf einen Träger aus schrumpfbarem Material aufgebracht wird;

- der schrumpfbare Träger in die Form eines Zylindermantels gebracht wird;

- ein volumetrischer Körper entsprechend dem digitalisierten Modell der Person oder des Gegenstands angefertigt wird;

- der Zylindermantel auf den betroffenen Teil des Körpers der Person oder des Gegenstands aufgebracht wird;

- der Zylindermantel einem Arbeitsgang unterzogen wird, welcher ihm erlaubt, sich den vertieften und/oder erhabenen Formen des volumetrischen Körpers genau anzupassen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die digitalisierten fotografischen Daten durch ein fotografisches Druckverfahren auf den Träger aus schrumpfbarem Material aufgebracht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylindermantel auf den volumetrischen Körper aufgeschoben wird und dass eine Wärmeschrumpfung in Verbindung mit einer genauen Anpassung durchgeführt wird.

4. Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3 auf die Anfertigung von Büsten und/oder Figuren von Personen ausgehend von Fotografien, mit folgenden wesentlichen Schritten:

- Erfassung - Digitalisierung von 3D-Daten und fotografischen Daten;

- Elektronische Verarbeitung der 3D-Daten und der Fotografien, um ein Panorama-Bild der Gesichtshaut und das virtuelle Volumen zu erhalten;

- Anamorphose und Homothetie des Hautbildes;

- Virtuelle dreidimensionale Modellierung der Person;

- Anfertigung des morphologischen Modells des Kopfs, der Büste und des Skalps;

- Anfertigung der Spritzgussformen;

- Spritzguss der morphologischen Volumen des Kopfs, der Büste und des Skalps;

- Drucken des Kopfbilds auf einen schrumpfbaren Träger;

- Drucken des Büstenbilds auf einen schrumpfbaren Träger;

- Anfertigen der Zylindermäntel für den Kopf und für die Büste aus dem schrumpfbaren Träger;

- Positionierung der Zylindermäntel auf den morphologischen Volumen von Kopf und Büste;

- Aufschrumpfen der Zylindermäntel auf die besagten Volumen;

- Genaue Anpassung des Trägers an das morphologische Volumen von Kopf und Büste;

- Dekoration des Skalps;

- Aufkleben des Skalps auf den Kopf.