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07.01.1994

Steinerne Glocke im Computer bereits restauriert

DRESDEN (ar) - Die Dresdner Frauenkirche, Europas bedeutendster Kirchenbau des Protestantismus, soll bis spaetestens zur 800- Jahrfeier Dresdens im Jahre 2003 wiederhergestellt sein. Die IBM Deutschland GmbH entwickelte Computermodelle fuer die Restaurierung und baute die Frauenkirche virtuell wieder auf. Bis zur CeBIT 1994 soll der Betrachter sich in einem fotorealistischen, dreidimensionalen Modell in der Kirche bewegen koennen, die im Volksmund auch "Steinerne Glocke"heisst.

Seit knapp einem Jahr wer- den in einem Zelt neben der Ruine saemtliche aus dem Truemmerhaufen der Frauenkirche geborgenen Steine von allen Seiten vermessen, katalogisiert, numeriert, und diese Daten sofort im Computer gespeichert. Bei der Zuordnung des ehemaligen Standorts koennen die Denkmalpfleger auf alte Plaene der Frauenkirche zurueckgreifen, da bei den Restaurierungsarbeiten zwischen 1936 und 1943 das gesamte Bauwerk sorgfaeltig vermessen wurde.

In der IBM Deutschland GmbH fand der Bauherr, die Stiftung Frauenkirche Dresden e.V., Sponsor und Partner. Neben drei PS/2- Rechnern inklusive Drukker stellt das Unternehmen der Stiftung zwei seiner schnellsten Rechner aus der RISC-Familie RS/6000 sowie die CAD-Werkezeuge "IBM CAD", "Catia" und "TD Image (Thomson Digital Image)" zur Verfuegung.

Aus den historischen Bauplaenen wurden dreidimensionale Vollkoerper und Bilder mit realitaetsnaher schattierter Darstellung errechnet. Anhand der Kenndaten versuchen die Architekten eine exakte Zuordnung der Truemmersteine in das Catia-Modell. "Da die Eingabe der Daten parallel mit der weiteren Enttruemmerung einhergeht, muessen wir staendig mit neuen Korrekturen rechnen", erklaert Bernd Kluge, von der mit Aufbauplanung beauftragten Ipro Architektur- und Ingenieursgesellschaft, Dresden.

Unter Einbeziehung der restlichen Bausubstanz und im Hinblick auf staedtebauliche Zusammenhaenge ist im Detail ueberpruefbar, inwieweit sich die Rekonstruktion via Rechner tatsaechlich mit den ehemaligen Ansichten von der Rampischen Strasse, Bruehlschen Terrasse oder Judenhof deckt. "Die Darstellung des Aussenbereichs ist im Vergleich zum Innenbau jedoch noch ein Kinderspiel", musste Martin Trux von der Bonner IBM-GTIS-Gruppe (Geografisch-technisches Informationssystem) erfahren. Die typisch barocken, komplexen Formen, die selten eine gerade Linie aufweisen, sind mit konventionellen CAD-Anwendungen kaum loesbar", meint der Architekt.

Die Architekturmodule der Catia-Software erlauben das Arbeiten und Konstruieren im dreidimensionalen Modell. Daneben ermoeglicht Catia die Darstellung aller staedtebaulichen Ableitungen aus dem 3D- Modell wie beispielsweise Gelaendeschnitt, Bebauungsplan oder Flaechenbilanzen. Durch die raeumliche Darstellung kann auf die langwierige Herstellung von Werklisten verzichtet werden. Was die Arbeit sehr erleichtert: Mit der Bausoftware koennen Anpassungen an die noch bestehenden Bauteile der Kirche vorgenommen werden. Die Mauerreste stimmen mit den urspruenglichen Daten der vorhandenen Plaene nicht mehr ueberein, da sie sich durch den Einsturz erheblich verformten.

Durch das Catia-3D-Modell, das Trux in Zusammenarbeit mit dem Dortmunder Softwarehaus Transcat Nord erstellt hat, ist bereits vor dem tatsaechlichen Wiederaufbau, der kommenden Mai nach der vollstaendigen Abtragung des Truemmerbergs beginnen kann, ein realistischer Eindruck von der neuen Frauenkirche moeglich: Mit Hilfe von "TD Image", IBMs "Power Visualization System (PVS)" - einem mit 32 Parallelprozessoren arbeitenden RISC-System - sowie dem "SP1" (acht RS/6000) und mehreren RS/6000-Maschinen, Modell 570, sind am Bildschirm beeindruckende fotorealistische Bilder erzeugt worden.

Fuer die realitaetsnahe Darstellung des Innenraums wurden insgesamt 37 Lichtquellen beruecksichtigt. Selbst die Farbintensitaet von stumpfem Kupfer oder poliertem Gold konnte exakt berechnet werden. Zur Abbildung der Steinkuppel wurden alte Farbfotografien eingescannt. Auch die dekorativen Elemente der Aussenfassade wie Tuerme, Kreuz oder Eingangstuer wurden taeuschend echt abgebildet. Fuer die fotorealistische Darstellung der Frauenkirche im Video mit 30 Bildern pro Sekunde im HDTV-Fernsehstandard musste eine betraechtliche Rechenleistung aufgebracht werden. Pro Einzelbild wurden bis zu 8 MB Speicherplatz benoetigt, fuer den gesamten Videofilm eine Million Minuten Rechenleistung auf elf RS/6000 sowie ein Speichervolumen von rund 45 GB aufgebracht.

Zur CeBIT bereits durch die Kirche spazieren

Derzeit arbeitet das wissenschaftliche Zentrum der IBM im englischen Hursley an einem interaktiven Virtual-Reality-System mit reduziertem Datenansatz, bei dem der Betrachter ueber die Maus in einen Dialog mit der simulierten "Steinernen Glocke" treten und an ausgewaehlten Stellen zur Besichtigung verweilen kann.

"Je nach Standort des Besuchers errechnet der Computer den geaenderten Lichteinfall im Innenraum und somit auch die Farbgebung", erklaert Robert Haak, bei IBM verantwortlich fuer den virtuellen Wiederaufbau der Frauenkirche. Beim Eintauchen des Kirchenbesuchers in die kuenstliche Realitaet begleiten ihn auch die Schatten des Fensterkreuzes, waehrend die Wolken hinter den Kirchenfenstern vorueberziehen.

Bis zur CeBIT will der Computermulti versuchen, ein interaktives Modell zu erstellen, das es ermoeglicht, sich voellig frei in der virtuellen Realitaet der Barockkirche zu bewegen: Der Besucher traegt dabei einen sogenannten Head-mounted-Display: einen Datenhelm mit zwei vor den Augen angeordneten Fluessigkristallbildschirmen, auf denen stereoskopisch unterschiedliche Bilder der kuenstlichen Umgebung erscheinen. Das dargestellte Bild ist von der Blickrichtung des Betrachters abhaengig und praesentiert sich ihm im gewohnten Gesichtsfeld.

Die Orientierung von Kopf und Hand zur Angleichung der Bilder und Toene wird von einem Messsystem ermittelt, das eine Positionsbestimmung durch Sonden am Hals sowie die Stellung des Joysticks oder einer sechsdimensionalen Maus ermoeglicht. "Fuer die Berechnung in Echtzeit sind enorme Rechenleistungen noetig, wodurch die virtuelle Realitaet derzeit leider nur sehr vereinfacht dargestellt werden kann", erlaeutert Haak.

Von der wiedererrichteten Frauenkirche in ihrer barocken Pracht konnten sich schon zuvor Millionen Zuschauer ein realitaetsgenaues Bild machen: Der TV-Sender SAT1 sendete Ende 1993 mehrfach Spots ueber die Historie und den Wiederaufbau. Haak quantifiziert das Projekt fuer die Zeit von Juni 1992 bis November 1993 mit einem Wert von 1,5 Millionen Mark.