3D Visualisierung als Alternative gegenüber der Fotografie

3D Visualisierung als Alternative gegenüber der Fotografie

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.

Screenshot Blender
Bild­schirm­auf­nahme der Soft­ware Blender. Links im Fenster die Ausschnitt der Kamera. Rechts die globale Ansicht der Szene mit den 3D Objekten sowie Kame­ra­stand­punkt und Lichtdarstellung.

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.

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