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Computerhilfe für Schablonenkunst

Forschung Marburg Computerhilfe für Schablonenkunst

Die Analyse, Verarbeitung und Synthese von multimedialen Dateien ist an der Uni Marburg das Spezialgebiet des Marburger Informatik-Professors Thorsten Thormählen.

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Professor Thorsten Thormählen mit der Homepage, die aus seinem Forschungsprojekt hervorgegangen ist.

Quelle: Thorsten Richter

Marburg. In Thorsten Thormählens Büro im fünften Stockwerk des Uni-Mehrzweckgebäudes auf den Lahnbergen sieht es fast wie in der Werkstatt eines Graffitikünstlers aus. Auf einem Tisch steht ein großer Karton mit Farbspray-Flaschen, daneben liegen weitere Werk-Utensilien wie Pappen, Kartons oder kleine Leinwände. An den Wänden hängen einige Beispiele dessen, was in Thormählens aktuellstem Forschungsprojekt entstanden ist.

Als Besucher kann man einen Einblick in die „Probierstube“ des Marburger Informatikers und seines Teams werfen. „Unser Ziel ist die Erarbeitung von Werkzeugen, um Künstlern das Leben einfacher zu machen“, beschreibt Thormählen sein Forschungsinteresse. Und so ist unter seiner Leitung nun ein Online-Tool entwickelt worden, das besonders für Graffitikünstler sehr interessant sein dürfte. Es nennt sich „Stencil Creator“.

Dabei geht es um die Herstellung von „Stencils“, das sind mehrschichtige Schablonen, die Graffitikünstler ursprünglich nach von ihnen selbst erstellten Bildvorlagen in einem aufwendigen Verfahren eigenhändig erstellen. „Das Design dieser Schablonen ist ein komplexer Prozess“, erläutert Thormählen. Denn es muss ein ganzes Set der Schablonen erstellt werden, die dann nacheinander angewendet werden.

Forschung Marburg: Der Informatik-Professor Thorsten Thormählen entwickelte den „Stencil Creator“. Analyse, Verarbeitung und Synthese von multimedialen Dateien sind das Spezialgebiet des Wissenschaftlers.

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Die einzelnen Schablonen haben unterschiedliche Komponenten – die „Inseln“ und die „Brücken“, welche diese als dünne Verbindungsstücke zusammenhalten. Wichtig ist für den Entstehungsprozess des Endproduktes auch, in welcher Reihenfolge die einzelnen Farbschichten aufgetragen werden.

„Die Künstler müssen sich bisher nicht nur über das endgültige Aussehen des Bilds Gedanken machen, sondern auch jede einzelne Scha­blonenschicht entwerfen“, erklärt Thormählen. Zusätzlich zum künstlerischen Gestaltungswillen muss auch alles handwerklich so funktionieren, dass keine Fehler entstehen.

„Jede Schablonenschicht muss in sich verbunden, geometrisch einfach und physikalisch stabil sein“, macht der Marburger Informatiker die Hauptanforderungen deutlich. Mit Hilfe von jeder neuen Schablone wird vom Sprayer durch ausgeschnittene Löcher jeweils wieder eine neue Farbschicht aufgesprüht, wobei dann all die Partien abgedeckt sind, auf denen nicht diese Farbe aufgetragen werden soll.

Mathematik-Modell stand Pate

Thormählen stellte sich nun die Aufgabe, ein Computerprogramm zu schreiben, das alle diese Vorgaben berücksichtigt und zu einer deutlichen Vereinfachung des Herstellungsprozesses der Schablonenschichten beitragen sollte. Der von den Informatikern entwickelte Algorithmus erzeugt, wenn er mit einer von einem Nutzer des Programms eingegeben Bildvorlage  – einem Foto oder selbstgemalten Bild – „gefüttert“ wird, automatisch einen Satz von Schablonenschichten, die alle geforderten Eigenschaften erfüllen.

Die Forscher sahen ihre Aufgabe als ein „Energieoptimierungsproblem“ mit Nebenbedingungen. „Dieses konnte effizient gelöst werden“, berichtet Thorsten Thormählen. Verwendet haben die Informatiker als Hilfswerkzeug das statistische Modell des „Markov Random Fields“ (MRF), das nach dem Mathematiker A. Markov benannt ist.

Dieses Markov-Feld kann zur Segmentierung digitaler Bilder eingesetzt werden und besteht aus Einzelteilen (Zellen), die Zufallsvariablen enthalten und räumlich miteinander in Beziehung stehen. Dabei wird davon ausgegangen, dass jedes Element eines Feldes eine Wirkung auf die benachbarten Zellen ausüben kann. Das letztlich entwickelte Verfahren findet in akzeptabler Rechenzeit eine Näherungs-Lösung für das schwere Problem, erläutert Thormählen.

Rund ein halbes Jahr dauerte die Entwicklung dieses Forschungsprojektes. Bis zur Veröffentlichung im Frühjahr 2015 in der Fachzeitschrift „Computer & Graphics“ dauerte es dann noch länger. Dort sind die Forschungsergebnisse von Thormählen sowie Arjun Jain, Chao Chen, Dimitri Metaxas und Hans-Peter Seidel nachzulesen. Seit zwei Wochen ist nun die zum „Stencil Creator“-Projekt gehörige Homepage freigeschaltet. „Wir hatten schon 2 000 Nutzer“, freut sich Thormählen.

Schüler probiert Programm aus

Auf der Homepage sind die Schritte detailliert beschrieben, die für die Erstellung der Schablonen notwendig sind. Zudem werden in einem Video für die Nutzer die notwendigen Schritte vorgeführt. So kann man beispielsweise die Farbeigenschaften sowie den Grad der Abstraktion einstellen.

Dabei dauert die Anfertigung einer solchen Vorlage mit Hilfe des Computerprogramms rund eine halbe Stunde lang. Das hat beispielsweise Schüler Noah Schulz ausprobiert, der derzeit in der AG „Grafik und Multimedia-Programmierung“ ein Schüler-Praktikum absolviert.

Eine Nutzerstudie zählte übrigens wie auch weitere Experimente zu den Inhalten des Forschungsprojektes von Thormählen. Der Marburger Informatik-Professor stellt die Ergebnisse seiner Forschungsprojekte der Allgemeinheit auf der Homepage kostenlos zur Verfügung. Denkbar wäre in Zukunft natürlich auch eine Verwertung der Forschungsergebnisse durch eine kommerzielle Firma, die das Ausschneiden der Schablonen als Dienstleistung für die Nutzer anbietet.

von Manfred Hitzeroth

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