Technologie

Eine hinreichend fortgeschritene Technologie ...
[Arthur C. Clarke]

Vorteile und Hauptanwendungen

Für die 3D-Visualisierung sind vor allem folgende Anwendungsfälle prädestiniert:

  • Wettbewerbe und Ausschreibungen (noch nicht vorhandene Objekte)
  • Schnittdarstellungen (zerstörungsfreie Darstellung)
  • Prototypen für Kataloge oder Webseiten (anstatt von Muster-Anfertigungen und Fotografie)
  • Schwer formulierbare Zusammenhänge in visuelle Medien übersetzen,
    um sie damit verständlich zu machen
  • Ungewöhnliche Kameraperspektiven (real nicht oder nur sehr kostspielig möglich, zB. Blick aus dem Weltall)
Warum virtuell?

Der Trend geht eindeutig in Richtung virtuelle Produktion, da sich die Kreativität nicht an die Grenzen der Fotografie halten muss. Ein großer Vorteil ist die rasche Reproduktion von szenischen Kompositionen, wenn nur wenige Elemente verändert werden. Die Nachbearbeitung ist durch die Integration von Zusatzinformation (Masken) kinderleicht (zB. einfacher Austausch des Hintergrundes).
Ein Fotograf muss bei jeder Weiterentwicklung Ihres Produktes seine Szene wieder von Grund auf neu aufbauen oder das Objekt oft mühselig freistellen und die Szene neu montieren.

Wie entstehen virtuelle Bilder?

Technisch gesehen sind 3D-Visualisierungen dadurch gekennzeichnet, dass versucht wird die reale Welt in möglichst alle physikalische Grundsätze zu unterteilen und diese in der virtuellen Welt realitätsnah zu simulieren. Durch immer schneller werdende Computer können immer mehr Details eingebunden werden, sodass eine Visualisierung oft höherwertiger als ein retuschiertes Realbild angesehen wird.

Welche Vorteile hat man bei der Nachbearbeitung?

Meine Arbeiten werden in 32-bit-Technologie produziert, die die Farbabstufung von realen Kameras (16-bit) um den Faktor 1 : 65536 übertreffen.
Somit sind sämtliche Renderings HDRI-tauglich und die Weiterbearbeitung und Retusche erlaubt nachträgliche Änderungen in einem sehr weiten Bereich.

Selbstverständlich ist in sämtlichen Renderings ohne Hintergrundgeometrie eine Transparenz-Maske inkludiert (Alpha-Kanal mit Anti-Aliasing) die eine Freistellung bereits inkludiert. Der Austausch des Hintergrundbildes ist somit auch bei transparenten Flächen wie Glas gewährleistet und das optische Erscheinungsbild bleibt auf jeden Fall immer erhalten.

Wie groß ist der zeitliche Aufwand bei 3D-Visualisierungen?

3D-Visualisierung ist in der Regel zeitintensiver als die normale Kameratechnik.
Ein qualitativ hochwertiges Standbild benötigt in der Regel wenige Minuten bis zu mehreren Stunden, abhängig vor allem von der Auflösung und der Anzahl der verwendeten Lichtquellen. Die Berechnung der Bilder benötigt jedoch kein weiteres Zutun und kann i.d.R. unbeaufsichtigt über Nacht erfolgen.

Im Bereich Videomaterial ist zu beachten, dass eine Sekunde Film 25-30 Bilder pro Sekunde benötigt. Die Berechnung eines einzelnen Bildes benötigt je nach Qualität eine bis mehrere Minuten, da man bei Videos einige für Standbilder wesentliche High-Quality-Features weglassen kann, die der Video-Codec eliminieren würde. Dazu kommt, dass die Auflösung wesentlich kleiner ist. Für eine Sekunde Film ist somit 1/2 bis 3 Stunden Rechenzeit zu rechnen. Videosequenzen können jedoch parallel auf mehreren Rechnern erstellt werden, wodurch die Gesamtrechenzeit entsprechend abnimmt.

Wie haucht man künstlichen Bildern Leben ein?

Mein Archiv deckt eine große Bandbreite an Vorlagen ab und wird auch regelmäßig erweitert. Es können aber auch jederzeit Ihre Vorlagen eingesetzt werden (bzw. meine Vorlagen auf Ihr Corporate Design angepasst werden). Der Einsatz solcher vorgefertigter Modelle ermöglicht eine rasche Bearbeitung, ohne das für jedes Projekt neue Elemente (zB. Personen, Bäume, Hintergrundbilder, …) erstellt werden müssen.

Weitere technische Details für Interessierte

Im Folgenden finden Sie weiterführende Informationen zu den angewandten Techniken und den Möglichkeiten moderner 3D-Visualisierung.

Rendering

Unter Rendering versteht man die Erstellung eines Abbildes eines 3D-Modelles, wobei virtuelle Kameras verwendet werden die den realen Kameras um ca. 10-20 Jahre voraus sind.
Stellen Sie sich vor, Sie haben eine Kamera bei der Sie die Bildgröße, die Brennweite des Objektives, Filtereinstellungen, Belichtungsautomatiken, Verschlusszeiten usw. ohne technische Grenzen einstellen können. Alles ist nur mehr eine Frage der Rechenzeit …


Es können ohne weitere Renderzeit zu beanspruchen zusätzlich zur normalen Bildinformation mehrere Masken erstellt werden:
[youtube https://www.youtube.com/watch?v=Y0bmSGWkOuw?feature=player_detailpage]


Beispiele:
* Entfernung des Objektes zur Kamera pro Pixel (zB. für nachträgliche Tiefenschärfe),
* die Reflexions/-Refraktionsintensität (nachträglich veränderbar),
* Materialzuodnung (zB. zur Auswahl einzelner Flächen eines Materials) oder
* weitere Unterteilung der Lichtintensität (direktes Licht, diffuses Licht, Schatten)

Es stehen je nach verwendeter Render-Engine ca. 10-15 weitere Maskierungs-Möglichkeiten zur Verfügung.
Aufgrund dieser Zusatzinformationen machen Nachbearbeitungen und evtl. Last-Minute-Änderungen wirklich Spaß, da das Spektrum an nachträglich veränderbaren Parametern fast unerschöpflich ist. Speziell das Adobe-Paket ist auf die Anwendung solcher Masken spezialisiert.

Lichtberechnung mittels Mental Ray oder V-Ray

Raytracing (dt. Strahlenverfolgung) ist ein auf der Aussendung von mehreren Millionen von Strahlen basierender Algorithmus zur Verdeckungsberechnung, also zur Ermittlung der Sichtbarkeit von dreidimensionalen Objekten von einem bestimmten Punkt im Raum aus (Kamerastandort).
Globale Beleuchtung (engl. Global Illumination, abgekürzt GI) bezeichnet in der 3D-Computergrafik allgemein die Simulation der Licht-Wechselwirkungen von Objekten. Dadurch werden die Gesetze der geometrischen Optik sowie der Energieerhaltung vollständig erfüllt und ein realistisches Bild erzeugt.
Der Stand der Dinge ist in der heutigen Technologie die Strahlenverfolgungen bis zur zehnten Reflexion, was selbst mehrere gegenüberliegende Spiegeloberflächen als sehr realistisch erscheinen lässt. Natürlich können diese Vorgaben noch gesteigert werden, was sich jedoch negativ auf die Renderzeiten auswirkt und die Qualitätsverbesserung nur mehr in Sonderfällen sichtbar ist.


[ … dieser Beitrag ist gerade in Ausarbeitung und wird in Kürze ergänzt … ]