Projekt Virtuelles Obertor (für Radolfzells Stadtjubiläum 2026)
Projektziel
Radolfzells Obertor war eines der vier historischen Stadttore. 1870 wurde es als Verkehrhindernis abgerissen. Lediglich die Wandgemälde auf den angrenzenden Gebäuden („Seniorenwohnanlage Am Stadtgarten“ und „Buchhandlung am Obertor“) erinnern noch daran.
Das Projekt möchte das Stadttor als dreidimensionale Rekonstruktion wieder sichtbar machen, in einem ersten Schritt ähnlich einer Fotomontage, in einem zweiten Schritt als Einblendung auf einem Smartphone, welches die reale Umgebung fotografiert.
Der Fortschritt wird in diesem Beitrag fortlaufend dokumentiert.
Projektabschnitt 1
Zunächst wird am Computer ein räumliches Modell des Obertors auf der Basis von historischen Unterlagen erstellt. Mittels Virtueller Fotografie wird dieses Modell dann vor einem aktuellen Umgebungsfoto platziert, beleuchtet und schließlich “abgelichtet”. So entstehen Digitalfotos, die z.B. in Publikationen verwendet werden können. Die Machbarkeit ist bereits durch eine Voruntersuchung abgesichert, s.u.
Projektabschnitt 2
Weitere (optionale) Schritte sehen die Realisierung einer Erweiterte-Realität-Anwendung vor. Das Obertor-Modell wird dabei auf einem Smartphone mit Kamera automatisch über der erfassten Umgebung eingeblendet. Die notwendige Software soll auf einem Webserver der Stadt so abrufbar sein, dass Benutzer keine separate App installieren müssen. Die Machbarkeit hängt von der Verfügbarkeit geeigneter Softwarebibliotheken ab und muss noch überprüft werden.
Machbarkeitsstudie für Abschnitt 1 (2. 6. 2025)
Das Bild unten wurde als Vorlage für das 3D-Modell verwendet:
[Obertor vor Abriss 1870 (Quelle: Stadtarchiv Radolfzell)]
Mittels 3D-Software wurde daraus in Handarbeit das unten gezeigte räumliche Modell erstellt. Dabei mussten viele Details hinzugedacht werden, die in dem Foto überdeckt sind.
[3D-Modell des Obertors (Version 1)]
Detaillierung des 3D-Modells (Stand 21. 9. 2025)
Nach weiterer Ausarbeitung der im Bild sichtbaren Details des Tors ergibt sich folgende Skizze:
und schließlich die Überarbeitung des weiter oben bereits gezeigten Fotos mit dem neuen Modell:
Abgleich des Modells mit historischen Bildern und den heutigen Realmaßen (4. 11. 2025)
Inzwischen wurde die Lage des Tors in der Umgebung genauer analysiert. Durch 3D-Vergleich des Fotos und dem realen Obertor-Buchhandlungsgebäude ergeben sich folgende Maße: Das Torgebäude war ca. 7.65m breit, 7.90m lang (die Kanzel 9m lang), und bis zur Dachspitze 23m hoch (bis zum Kanzelboden 15.3m hoch). Die Toröffnung selbst hatte eine Breite von 3.15m und eine Maximalhöhe von 4.80m.
Historische Angaben aus dem Jahr 1784 sprechen von 21 Schuh Breite, 30 Schuh Länge und 46 Schuh Höhe. 1 Schuh entsprach ca. 33cm, also ca 7m Breite, 9m Länge und 15m Höhe.
Das heutige Buchhandlungsgebäude hat ein sogenanntes Krüppelwalmdach (d.h. ein Satteldach mit einseitig abgeschrägtem Dachende). Alle historischen Aufnahmen zeigen dagegen ein einfaches Satteldach. Die Vorderfront des Gebäudes (in Richtung Stadtgarten) weist dieselbe Fensteranordnung auf, und die Fenstermaße und -abstände sind ebenfalls gleich wie früher. Allerdings ist die Front in Richtung Straße etwas breiter. Aus dem historischen Foto ist per 3d-Rekonstruktion messbar, dass das Tor nicht bündig mit der Gebäudekante abschließt, sondern ca. 0.5m in Richtung Münster versetzt ist. Im Foto ist eine entsprechende Aussparung des Dachs zu sehen. Das Tor nimmt zusätzlich noch etwa 0.5m von der Vorderfront des heutigen, nach links breiteren Gebäudes weg. Siehe die folgenden zwei Skizzen:
Noch ein wenig Spekulation: Das historische Dach des Buchhandlungsgebäudes war (aus dem Foto messbar) niedriger und weniger steil als das heutige. Sollte die (auf dem historischen Foto nicht sichtbare) rückseitige Dachfläche gleich wie auf der Vorderseite geformt gewesen sein, wurde das heutige Gebäude nach Abriss des Obertors um einige Meter in Richtung Münster vergrößert.
Visualisierung des Tors (eingefügt in die heutige Umgebung, 2. 12. 2025)
Für einige ausgewählte Fotos der Umgebung aus verschiedenen Perspektiven wurde jeweils die Position abgeglichen und die jeweilige Beleuchtungs- und Schattensituation durch eine virtuelle Sonne nachgebildet. Danach wurde das Tormodell belichtet und mit der Realumgebung überlagert. Dabei sind die folgenden 6 Bilder entstanden:
Projektteil 2a (Machbarkeitsstudie AR-App, 18. 3. 2026)
Hier war der Ansatz, eine Smartphone-App zu bauen, die das (jetzt vorhandene) Tormodell in das aktuelle Kamerabild fortlaufend einfügt (“Augmented Reality”). Dazu müssten vom Smartphone folgende Schritte in Echtzeit ausgeführt werden:
| 1. | Finden der räumlichen Daten markanter Punkte im Kamerabild anhand eines Umgebungsmodells |
| 2. | Berechnen der Kameraposition und -ausrichtung aus diesen Punkten |
| 3. | Berechnen des Obertorbilds in dieser Kameraposition |
| 4a. | Finden zu erhaltener Vordergrund-Bildelemente, die beim Überlagern vom Tor überdeckt würden |
| 4b. | Übertragen dieser Elemente in ein Vordergrund-Maskierungsbild |
| 5. | Überlagern aller Bilder |
Der erste Schritt setzt voraus, dass ein räumliches Umgebungsmodell in guter Qualität vorhanden ist. Dies müsste noch erstellt werden.
Tatsächlich sind für alle Verfahrensschritte bis auf Nr. 4 freie Softwarebibliotheken verfügbar. Diese weisen aber das Problem auf, dass die zu erwartende Berechnungszeit auf einem Standard-Smartphone zu groß ist. Das Torbild würde der Kamera nur ruckelnd und schlecht ausgerichtet folgen.
Ein weiterer Nachteil ist, dass nur eins von zwei Umgebungsgebäuden als Referenz verwendet werden kann. D.h. dass das Tor nur im Bild erscheint, wenn man z.B. das Buchhandlungsgebäude im Ganzen anvisiert.
Die Schritte 4a/b sind (Stand heute) in Echtzeit nicht umsetzbar. Daher würde das Torunterteil bei einer Anwendung aus dem Stadtgarten heraus die Brücke verdecken, statt von ihr verdeckt zu werden.
Bei vollständiger Neuprogrammierung einer Anwendung könnten diese Probleme eventuell überwunden werden. Dafür wären aber etwa ein halbes Mannjahr professionelle Softwaredienstleistung anzusetzen. Im Rahmen des Jubiläumsprojekts ist das nicht leistbar.
Als möglicherweise noch realisierbare Alternative bietet sich die Erstellung eines relativ hochwertigen räumlichen Modells der Umgebung an. Damit wäre es möglich, in einer VR-App beliebige Komplettansichten zu erzeugen. Der Aufwand wird im nächsten Abschnitt geprüft.
Projektteil 2b (Machbarkeitsstudie VR-App mit kompletten Umgebungsmodell, 30. 4. 2026)
Versuchshalber wurde ein Modell der Altenwohnanlage manuell konstruiert. Nach 20h Aufwand war etwa 1/3 der benötigten Details fertiggestellt. Der Gesamtaufwand für die Umgebung mit Buchhandlung und Brücke läge damit bei etwa 180 Stunden. Hinzu kämen vereinfachte Fassaden der angrenzenden Gebäude und die App selbst. Das ist im Rahmen des Jubiläumsprojekts nicht mehr leistbar.
Ein zusätzlicher Versuch mit aktueller Video-zu-3D-Modellsoftware erzielte keine brauchbaren Ergebnisse. Es zeigte sich, dass eine gute Bildqualität mindestens 10 Millionen Raumpunkte erfordert. Damit könnten nur aktuelle Highend-Smartphones umgehen. Eine Fortsetzung dieser Ansätze ist damit nicht mehr möglich.
Ende des Projektberichts.