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Arbeitsbericht · Stand 5. November 2026

Der neue Avatar: von innen nach aussen

Wenn sich ein Mensch bewegt, sieht man es auf der Haut. Das Schulterblatt gleitet unter ihr, der Muskel wird dick, die Sehne tritt hervor. Wir wollen einen Avatar, der das kann. Darum bauen wir ihn so auf wie einen Körper: zuerst das Skelett, dann Muskeln und Faszien, zuletzt die Haut. Hier berichten wir, wie weit wir sind, was wir gemessen haben und was wir noch nicht wissen.

Ein Avatar aus unserem Grid auf dem glgrid-Skelett tanzt Ballett: erste Position, Demi-plié, Relevé auf den Zehen, Port de bras, Tendu, Cambré über alle Wirbel, Arabesque; danach fällt Schicht für Schicht: Haut, Faszie, Muskeln, Skelett, Gelenkkette.

Der Avatar und die Vorlage

Das Video zeigt den Avatar eines Bewohners unseres Grids, so wie ihn der Viewer zeigt: ein handelsüblicher Mesh-Körper und -Kopf in seiner Form, mit seiner vom Viewer gebackenen Haut, seinem Haar und seiner Badehose. Neu in dieser Fassung: Er bewegt sich nicht mehr auf dem Bento-Skelett des Viewers, sondern auf unserem Skelett mit 236 Knochen. Ein Programm hat ihn automatisch umgehängt. Es baut das Skelett in seinen Proportionen auf, jedes alte Gelenk bleibt exakt an seinem Platz, und teilt die Gewichte seiner Haut neu auf: den Rumpf auf die 24 Wirbel nach ihrer Höhe, den Fuss auf Fersenbein, Mittelfuss und jede Zehe, den Unterarm auf die Speiche, die Schulter auf Schlüsselbein und Schulterblatt. In Ruhe weicht die Haut danach um weniger als ein Mikrometer von der alten ab; das prüft das Programm nach. Darunter liegt die Anatomie unserer Vorlage, des offenen Anatomiemodells BodyParts3D: 934 Teile, darunter 442 Muskelteile sowie 251 Knochen, Knorpel und Bandscheiben, in seinen Körper hineingerechnet und ebenfalls auf das neue Skelett umgehängt. Es bleibt ein einzelnes, aus Lehrbüchern und Atlanten modelliertes Modell. Massstab für „normal“ sind deshalb Messstudien.

Die Bewegungen kommen aus dem klassischen Ballett, weil es die Gelenke bis an ihre Grenzen führt und man dort jeden Fehler des Skeletts sieht. Jede Haltung wird gegen eine Tabelle anatomischer Bewegungsgrenzen geprüft, mit Quelle je Zeile; der Film rechnet nur, wenn keine Grenze verletzt ist. Erste Position mit 50° Auswärtsdrehung je Hüfte (bei Balletttänzern passiv 54 ± 10° gemessen), Demi-plié, Relevé: Der Fuss beugt im Grosszehengrundgelenk und steht auf den Zehen, weil jede Zehe ein Gelenk ist; die Zehen bleiben dabei flach am Boden, Sprunggelenk und Zehengrundgelenke je 40° (Freizeittänzerinnen heben die Ferse um 35 ± 4°, Imura 2022; Tänzerinnen strecken das Grosszehengrundgelenk im Relevé um 70 bis 90°, Veirs 2023). Port de bras durch die erste, zweite und fünfte Position, die Hand weich gruppiert, die Finger in der Gebrauchsstellung, die Hume 1990 an elf Alltagstätigkeiten gemessen hat (Grundgelenk 61°, Mittelgelenk 60°, Endgelenk 39°), der Daumen zur Handfläche. Tendu und Dégagé mit gespitztem Fuss, Cambré zurück und zur Seite über alle 24 Wirbel. Die Arabesque folgt einer Messung an 25 Profitänzern (Feipel 2003): Das Becken kippt über die Standhüfte nach vorn, die Lendenwirbelsäule streckt sich dabei um rund 20°, das Spielbein geht mit gestreckter Hüfte hoch, der Rumpf neigt sich 22° zum Spielbein und dreht 11° von ihm weg, wie Feipel es mass. Der Boden ist ein Zwang: Setzt ein Fuss auf, rollt er über den Ballen ab, Sprunggelenk zuerst, dann die Hüfte, nie über die Grenze. Vier Messtore laufen über jedes Bild: kein Handpunkt im Rumpf oder Oberschenkel, kein Spielfuss unter dem Boden, im Relevé die Zehen flach, und die Faszie dehnt sich nirgends stärker als die Haut. Jede Bewegung beschleunigt und bremst weich (Flash und Hogan 1985), entfernte Glieder folgen mit kleiner Verzögerung, das Schulterblatt dreht beim Armheben mit (Scibek 2012), ab 90° dreht der Oberarm nach aussen (Inui 2009), die Pronation ist eine Drehung der Speiche. Er atmet und schwankt leicht. Dann die Entblätterung: Haut, Faszie, Muskeln, Skelett, Gelenkkette.

Was diese Fassung nicht zeigt: den Muskelwulst beim Verkürzen und das Gleiten der Haut über den Muskeln, wie heutige Viewer es auch nicht zeigen. Sehnen sind berechnet, nicht aus Daten; die Faszie ist seine eigene Haut, um drei Millimeter nach innen versetzt, mit dem Relief der Vorlage, wo sie nahe darunter liegt – die Faszie der Vorlage spannte in der Achsel ein Netz, das beim Armheben zum Fächer wurde. Die Höhe der Arabesque liegt unter der der Profis. Die Grenzen von Hüft- und Kniebeugung, Hüftstreckung, Sprunggelenk, Schulterhebung, Ellbogen und Unterarmdrehung sind Mittelwerte von 143 Frauen aus dem offenen Normdatensatz der CDC (Soucie 2011); Hüftabduktion und -drehung, Schulterdrehung, Handgelenk und die Handhaltung im Ballett stammen weiter aus Lehrtexten und Physiotherapie-Tabellen. Rippen, Kniescheibe und Mittelhand tragen beim Umhängen noch keine Gewichte.

Anatomiemodell: BodyParts3D, © The Database Center for Life Science, CC BY-SA 2.1 Japan; von uns gerendert, die Anatomie-Schichten stehen unter derselben Lizenz. Der Avatar im Video gehört seinem Besitzer, Körper und Kopf sind gekaufte Produkte Dritter, wiedergegeben wie im Viewer; er steht nicht unter dieser Lizenz.

Unser Skelett in Bewegung, sieben Ausschnitte aus demselben Ballett wie im Video: Das Skelett führt die Arme durch die erste, zweite und fünfte Position, die Wirbelsäule beugt sich im Cambré über alle Wirbel, die Speiche dreht sich um die Elle, das Schulterblatt geht beim Armheben mit, die Hand wandert mit gebeugten Fingern, das Knie beugt sich im Demi-plié mit Schien- und Wadenbein, der Fuss hebt sich im Relevé mit flachen Zehen.

Das Skelett

Das Standard-Skelett der heutigen Viewer hat 133 Knochen, viele davon im Gesicht. Unsere aktuelle Fassung hat 236. Neu sind 24 einzelne Wirbel, Kreuzbein und Steissbein, ein Gelenk zwischen Schädel und Atlas, Schlüsselbein und Schulterblatt, Elle und Speiche, die Mittelhand, die Kniescheibe, Gruppen für die Rippen und ein Fuss mit Fersenbein, Mittelfuss und jeder Zehe.

Alte Inhalte sollen weiter funktionieren. Darum liegt jeder bisherige Knochen rechnerisch noch genau dort, wo er war, auch bei allen 71 Körperreglern. Das prüfen unsere Programme nach.

Das Bild zeigt die Knochen der Vorlage BodyParts3D, in den Körper dieses Avatars hineingerechnet und auf unserem Skelett bewegt, in Ausschnitten aus demselben Ballett wie im Video. Kniescheibe und Rippen folgen dabei noch den Nachbarknochen, ohne eigene Bewegung. Die aktuelle Fassung läuft noch in keinem Viewer: Das braucht einen eigenen Viewer-Build.

Eine Wirbelsäule in S-Form

Eine gerade Säule aus einzelnen Wirbeln wäre noch keine menschliche Wirbelsäule. Unsere Kurve kommt deshalb aus einer Messstudie an 100 Erwachsenen: Lendenlordose 56,4°, Brustkyphose 44,4°. Ein grosser Teil der Lordose sitzt ganz unten, knapp 43 % allein zwischen L5 und S1 (Studie mit 324 Erwachsenen). Die Halslordose von 17,1° stammt aus einer dritten Studie.

Ein Fehler gehört zu diesem Bericht: Zuerst hatten wir für die Lendenlordose den falschen Tabellenwert übernommen. Das Nachlesen der Tabelle deckte ihn auf, und ein unerklärlicher Knick in der Kurve verschwand.

Ein Kompromiss bleibt: Der Kopf muss für alte Inhalte an seinem Platz bleiben. Darum ist unsere ganze Kurve um rund 7° gekippt. Die Winkel zwischen den Abschnitten folgen den Studien, die Neigung des Kreuzbeins liegt aber bei 33° statt der gemessenen rund 40°.

Was man auf der Haut sieht

Die Haut gleitet. In einer CT-Studie an zehn gesunden Männern wanderten Hautmarker über dem unteren Schulterblattwinkel beim Heben des Arms um rund 70 mm. Sie gaben dabei die Knochenbewegung nur unvollständig wieder: 27° statt 40,5° Aufwärtsdrehung. Haut, die starr am Knochen hängt, wäre dort also falsch.

Muskeln werden dick. Der vordere Schienbeinmuskel nahm bei halber Maximalkraft in einer Ultraschallstudie um 2,5 mm an Dicke zu, sein Volumen blieb etwa gleich. Solche Werte gelten für genau diesen Muskel. Für die meisten anderen haben wir noch keine belastbaren Messungen gefunden.

Faszien sind mehr als Verpackung. Diese Bindegewebshüllen lassen Schichten gegeneinander gleiten und verbinden Muskeln miteinander. In der Lendenfaszie von Menschen ohne Rückenschmerzen massen Forscher im Ultraschall rund 70 % Scherdehnung, mit chronischen Rückenschmerzen rund 56 %. Dass sie an bestimmten Stellen wie Handfläche oder Gesässfalte das sichtbare Bild prägen, wollen wir noch mit Daten belegen. Unser Anatomiemodell enthält kaum Faszien; diese Schicht muss aus anderen Quellen kommen.

Die schwierigste Frage: Wie kommt das auf die Haut?

Viewer dieser Bauart bewegen die Haut über Knochen: Jeder Punkt folgt höchstens vier Knochen, und ein Mesh kann höchstens 110 Knochen nutzen (so steht es im Quellcode von Firestorm). Das reicht für Drehungen, aber ein Muskel, der sich aufwölbt, lässt sich damit vermutlich nur grob zeigen. Dafür bräuchte es Korrekturformen, die der geprüfte Mesh-Code nicht kennt. Auch andere Viewer haben sie unseres Wissens nicht ausgeliefert.

Deshalb testen wir an einem einzelnen Gelenk, was Knochen allein leisten und was erst Korrekturformen bringen. Das Ergebnis bestimmt, wie weit wir den eigenen Viewer erweitern.

Was noch offen ist

Die nächsten Schritte

  1. Knochenlagen an der Vorlage messen und Proportionen gegen Bevölkerungsdaten prüfen.
  2. Eigenen Viewer bauen, sobald dessen Quelle verfügbar ist.
  3. Ein Gelenk mit Haut testen: nur Knochen gegen Korrekturformen.
  4. Bestehende Avatare automatisch auf das neue Skelett umstellen: Der Umsetzer läuft für den Avatar im Video; es fehlt die Ausgabe als Mesh für den Viewer.

Quellen

Unsere Zusammenfassung; keine medizinische Aussage. Die Studien messen jeweils bestimmte Gruppen und Bedingungen.

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