In diesen Beitrag befassen wir uns mit der 3D Visualisierung. Die 3D-Visualisierung hat in den letzten Jahren stark an Bedeutung gewonnen und wird zunehmend als Alternative zur Fotografie eingesetzt. Doch was ist 3D-Visualisierung, was macht es besonders und welche Vorteile bietet sie im Vergleich zur Fotografie? Zudem reißen wir kurz das Thema „Die Technik“ bei der 3D Visualisierung an.
Was ist 3D Visualisierung und wie es funktioniert?
Bei der 3D Visualisierung geht es darum Computer generierte Bilder zu kreieren und zu erzeugen. Es gibt viele Einsatzmöglichkeiten von dem künstlichen Aspekt bis hin zu fotorealistischen Darstellungen.
Die Technik bei der 3D Visualisierung
Bei der 3D Visualisierung werden folgende Schritte benötigt um am Ende ein 3D Rendering zu erzeugen.
1. Konstruieren von Objekten anhand von Drahtgittermodellen.
Die meiste Arbeit bei der 3D Visualisierung fängt mit der Gestaltung des gewünschten Objektes an. Nachdem Sie ein Konzept entwickelt haben, fangen Sie damit an im Drahtgittermodell Ihr gewünschtes Objekt zu gestalten und zu formen. Das wäre zum Beispiel eine Obstschale, ein Produkt wie Verpackung oder auch Möbeln.
TIPP: Beachten Sie bevor Sie starten mit der korrekten Maßeinheit zu arbeiten. Somit können Sie falls Sie später fremde Objekte in Ihrer Szene einbinden die korrekten Größenverhältnisse zu erhalten.
2. Zuweisung von Oberflächen für die 3D Objekte.
Jedes Objekt hat eine Materialoberfläche wie zum Beispiel Glas ist transparent oder Holz hat Maserungen. Nachdem wir ein Drahtgittermodell entworfen haben können wir diese Objekte einem Material zuweisen. Dabei geht es um die Farbe der Objekte aber auch um die Struktur. Zum Beispiel hat ein Ziegelstein eine raue und sandige Struktur, wobei ein Möbelstück mit Hochglanz Lack dann glänzend und spiegelnd ist.
TIPP: Es gibt viele Möglichkeiten die Polygonanzahl bei der Konstruktion im Schritt 1 zu minimieren. Viele Strukturen der Objektoberfläche können durch das Material simuliert werden. Je weniger Polygone Sie beim konstruieren verwenden desto weniger muss beim Rendering am Ende berechnet werden. Zum Beispiel müssen Sie für eine Holztischplatte nicht komplett mit Unebenheiten und Maserungen konstruieren. Dabei reicht es ein Quader mit 6 Seiten zu gestalten und alles Weitere durch die Materialzuweisung zu simulieren.
3. Lichtsimulation im 3D Programm
Als nächsten Schritt können Sie Ihr Objekt ausleuchten. Es stehen verschiedene Lichtquellen mit verschiedenen Eigenschaften zur Auswahl. Es gibt z.B. Punktlichter, Flächenlichter oder auch eine Simulation von Sonnenlicht. Die 3D Programme gehen sogar soweit, dass für die Sonnenlichtsimulation sogar einen Standort ausgewählt werden kann und dazu ein Datum und noch die Uhrzeit. Somit berechnet das Programm den Winkel der einstrahlenden Sonne an diesen Standort an der angegebenen Zeit.
Bei künstlichem Licht können bei den meisten 3D Programmen eine IES Datei für eine Lichtquelle angewendet werden. Es gibt Lichthersteller die diese Daten zur Verfügung stellen. Bei den IES Daten wendet das Programm die korrekten Lichtwerte der Lichtquellenzellen an. Somit werden die Lichthelligkeit mit LUX und Abstrahlwinkel des Lichtes korrekt berechnet. Nicht zu unterschätzen für eine realistische Darstellung sind die Simulation des Schattenwurfes bei den Lichtquellen.
TIPP: Wenden Sie „Global Illumination“ als Lichtberechnung an um realistische Bilder zu erzeugen. Bei dieser Technik geht es wie im echten Leben um die Ausbreitung des Lichtstrahls zu berechnen. Ein Beispiel wäre, wenn ein Lichtstrahl eine grüne Wand anstrahlt und das indirekte Licht von der Wand auf den Boden reflektiert. Somit hat der Boden einen Grünton von der Wand.
4. Kamerasimulation
Bei den 3D Visualisierungsprogrammen können Sie wie in der Fotografie auch eine Kamera simulieren um Ihr Objekt in eine gewünschte Szene zu setzen. Die Technik ist so ausgereift, dass Sie wie im echten Leben mit Kameradaten arbeiten können wie Brennweite oder bestimmte Blende einzustellen.
TIPP: Sie können die globale Helligkeit Ihrer Szene mit der Belichtungszeit und Blendenwert der simulierten Kamera steuern.
5. Rendering
Im letzten Schritt geht es darum die Rohdaten und das erstellte Rohdesign mit einer Computer Berechnung zu den fotorealistischen Bildern zu erstellen. Je nach 3D Programm werden dazu die Leistungen der CPU oder auch die Leistungen der GPU für die Berechnung verwendet. Der Fachbegriff dazu ist das Rendering. Bei aufwendigen Szenen mit vielen Polygonen und Einstellungen von vielen Effekten kann eine Berechnung eines Bildes mehrere Stunden in Anspruch nehmen.
TIPP: Um die Renderings zu beschleunigen sollte zum Beispiel die Menge der abstrahlenden Lichtmenge minimiert werden. Auch einen weichen Schattenwurf benötigt viel Rechenleistung.
3D-Visualisierung vs. Fotografie
Die 3D-Visualisierung bietet eine hohe Flexibilität und Individualisierbarkeit. Im Gegensatz zur Fotografie können Sie bei der 3D-Visualisierung nahezu alle denkbaren Szenarien simulieren und so beispielsweise auch Produkte oder Gebäude darstellen, die es in der Realität noch gar nicht gibt. Ebenfalls können Sie auch Szenarien in 3D entwickeln die bei der Fotografie mit sehr viel Aufwand oder gar nicht möglich wäre.
Hier zwei Szenen aus der 3D Visualisierung
Nachträglich flexibel neue Szenarien in 3D Visualisierungen gestalten.
Schließlich bietet die 3D-Visualisierung auch eine hohe Wiederverwendbarkeit. Anders als bei der Fotografie kann man bei der 3D-Visualisierung jederzeit Änderungen an der Darstellung vornehmen und so beispielsweise neue Farben oder Materialien ausprobieren. Auch kann man die 3D-Modelle später weiterverwenden und beispielsweise in Animationen oder interaktiven Anwendungen einbinden.
Stellen wir uns eine Szene vor die wir im Bild 002 sehen. Nachdem das Bild fertig gerendert wurde möchten wir aber nachträglich die Schale in rot darstellen. Bei der 3D Visualisierung können wir das Material der Schale rot einfärben und die Szene neu berechnen lassen. Stellen Sie sich diese Situation bei einem Fotoshooting vor. Sie merken direkt mit welchem Aufwand bei der Fotografie betrieben werden muss. (Außer Acht wurde hier die nachträgliche Fotobearbeitung gelassen, da bei beiden Techniken die gleichen Vorteile besitzen.) Aber auch durch die Möglichkeit, die Perspektive und die Beleuchtung bei der 3D Visualisierung frei zu wählen, kann man außerdem jederzeit neue Blickwinkel erschließen und so neue Aspekte der dargestellten Objekte entdecken.
Realismus in 3D Visualisierung
Auch in puncto Realismus kann die 3D-Visualisierung mittlerweile mit der Fotografie mithalten oder sie sogar übertreffen. Moderne 3D-Visualisierungssoftware ermöglicht es, Texturen und Oberflächenstrukturen sehr detailliert darzustellen, wodurch eine hohe Realitätsnähe erreicht werden kann. Auch die Beleuchtungssimulation ist mittlerweile so ausgefeilt, dass man kaum noch einen Unterschied zur echten Beleuchtung erkennen kann.
In den folgenden 4 Bildern haben wir sowohl fotografierte Wohnungen sowie 3D Renderings eingesetzt. Können Sie erkennen welches der Fotos fotografiert wurde?
Fotografie wird trotz 3D Visualisierung unverzichtbar
Natürlich hat die Fotografie auch ihre Vorteile und wird auch in Zukunft eine wichtige Rolle spielen. Insbesondere bei der Darstellung von realen Personen oder Ereignissen wird die Fotografie weiterhin unverzichtbar sein. Zum Beispiel Character Design in 3D Visualisierung erfordert einen großen Aufwand und viel Know How und kann nichtsdestotrotz nicht die Fotografie ersetzen.
Doch gerade im Bereich der Produkt- und Architekturvisualisierung bietet die 3D-Visualisierung eine attraktive Alternative, die durch ihre Flexibilität, Kostenersparnis, Realitätsnähe und Wiederverwendbarkeit überzeugt.
Haben Sie ein Projekt welche Sie in 3D darstellen möchten? Wenn es um Produktdesign oder Messeauftritt handelt können unsere 3D Designer Ihr Projekt realisieren.
Und jetzt noch kurz zur Auflösung: Bei den vier dargestellten Wohnungsansichten ist das erste und zweite Bild fotografiert worden.
