Animation und 3D-Visualisierung

Nutzen von 3D-Visualisierung Entspricht natürlicher Sehweise: Betrachtung verschiedener Seiten möglich, schnelleres Verständnis von komplexen Geometrien Interaktion mit 3D-Daten ist möglich Visualisierung von Landschafts- und Geodaten, die dreidimensional vorliegen Bessere Aufbereitung und Präsentationsmöglichkeiten – auch für Nicht-Sachverständige

Anwendungsmöglichkeiten von 3D-Visualisierung Maschinenbau: Modellierung von Werkstücken Archäologie 3D-Stadtmodelle Visualisierung geologischer Schichten Präsentationen im Bildungswesen … Motorspindel Explosionsdarstellung (Franz Kessler GmbH CC BY-SA 3.0)

Anwendungsmöglichkeiten von 3D-Visualisierung Maschinenbau: Modellierung von Werkstücken Archäologie 3D-Stadtmodelle Visualisierung geologischer Schichten Präsentationen im Bildungswesen … 3D-Datstellung der Gladiatorenschule in Carnuntum, Niederösterreich (Huber, nach http://archpro.lbg.ac.at/case-studies/austria/carnuntum)

Anwendungsmöglichkeiten von 3D-Visualisierung Maschinenbau: Modellierung von Werkstücken Archäologie 3D-Stadtmodelle Visualisierung geologischer Schichten Präsentationen im Bildungswesen … 3D-Stadtmodell Berlin (Virtualcitysystems CC BY-SA 3.0)

Anwendungsmöglichkeiten von 3D-Visualisierung Maschinenbau: Modellierung von Werkstücken Archäologie 3D-Stadtmodelle Visualisierung geologischer Schichten Präsentationen im Bildungswesen … Hawaii, Big Island (Martin D. Adamiker CC BY-SA 3.0)

Anwendungsmöglichkeiten von 3D-Visualisierung Maschinenbau: Modellierung von Werkstücken Archäologie 3D-Stadtmodelle Visualisierung geologischer Schichten Präsentationen im Bildungswesen … Diffusions-Tensor-Bildgebung des Gehirns (Kubicki M., McCarley R.W., Westin C-F., Park H-J., Maier S.E., Kikinis R., Jolesz F.A., Shenton M.E. A CC BY-SA 3.0)

3D-Geovisualisierung = Georeferenzierte 3D-Visualisierung Frühere Arten der 3D-Darstellung: Schummerung, Höheschichten, Höhenlinien, Schraffuren, Panoramadarstellungen Heute: Realitätsnahe Ansichten von 3D-Stadtmodellen und 3D-Landschaftsmodellen

Vorteile von 3D-Geovisualisierung Besseres Verständnis räumlicher Zusammenhänge Darstellung raum-zeitlicher Prozesse durch Animation Möglichkeit zur Interaktion mit dem Dargestellten Hard- und Softwarekosten relativ gering Kombination von Datensätzen zur Gewinnung neuer Erkenntnisse Visualisierung des Untergrunds Besseres Verständnis komplexer Zusammenhänge für Laien

Nachteile und Probleme der 3D-Geovisualisierung Beschaffung von 3D-Daten sehr kostenintensiv 3D-Programme teils sehr komplex Bei komplexer Darstellung und Rendering viel Rechenleistung und Zeit erforderlich Aktuell wenig Software für Spezialanwendungen verfügbar

2D Computer Graphics Digital Painting Digital Image Processing Digital Image Compositing Quelle: http://en.wikipedia.org/wiki/Digital_painting#/media/File:Wacom_Pen-tablet.jpg Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Morphing#/media/File:Bush-Arnie-morph.jpg

3D Computer Graphics Modellierung (Modeling) Materialisierung (Texturing) Beleuchtung (Illumination) Animation Rendern (Rendering)

Modellierung (Modeling) Form + Oberfläche = Modelle Drahtgittermodell Je Komplexer das Modell, desto schwieriger sind Veränderungen und Bewegungen zu erstellen und desto höher ist der Speicherbedarf Jede Form möglich Modellierung auch anhand von 3D-Scannern Quelle: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fb/Dolphin_triangle_mesh.png Quelle: http://en.wikipedia.org/wiki/3D_computer_graphics#/media/File:Dunkerque_3d.jpeg

Materialisierung (Texturing) Oberflächengestaltung Spezifische Farbe, Musterung, Struktur und Reflexionseigenschaften Auch Fotos als Texturing möglich (Z.B. Orthofotos als Texture für Geländemodelle Quelle: http://pixabay.com/de/glas-textur-fenster-reflexion-163865/ Quelle: http://pixabay.com/de/glas-textur-fenster-reflexion-163865/

Illumination Szenerie wird ins Licht gesetzt Mit einer oder mehreren Lichtquellen mit unterschiedlichen Eigenschaften Lichtquelle führt zu plastischem Aussehen von dreidimensionalen Objekten Ergebnis: Graphikobjekte erhalten fotorealistisches Aussehen Quelle: http://greyscalegorilla.com/blog/tutorials/gsg-cast-22-gamma-correction-in-cinema-4d/

Illumination Beschreibende Eigenschaften einer Lichtquelle Position Neigung Art Farbe Intensität Quelle: http://nicolenarco.deviantart.com/art/Light-ball-an-robot-250081632

Animation Statische Objekte werden in Bewegung gesetzt Positionsänderung im dreidimensionalen Raum Bewegung entsteht durch Berechnungen (Rendering) von Einzelbildern Keyframes = Fixpunkte, zwischen denen die Animation automatisch vom 3D-Programm errechnet wird. Quelle: http://www.digitaltutors.com/software/CINEMA-4D-Animation-tutorials

Animation Typen von Animationsobjekten Grafikobjekte (Träger der Information ) Virtuelle Kamera Lichtobjekte

Animation Beschreibende, veränderbare Merkmale von Grafikobjekten: Geometrische Merkmale: Position Form Größe Richtung Graphische Merkmale: Farbe Helligkeitswert Textur

Animation Beschreibende, veränderbare Merkmale der Kamera: Vertikale und horizontale Position Distanz zum Grafikobjekt Neigungswinkel Richtungswinkel

Animation Position Neigung Farbe Intensität Art der Lichtquelle Beschreibende, veränderbare Merkmale von Lichtquellen: Position Neigung Farbe Intensität Art der Lichtquelle

Rendering Englisch für „präsentieren“, „darstellen“ oder „wiedergeben“ Anfertigung eines pixelorientierten, fotorealistischen Bildes der 3D-Szene Render-Algorithmus: Berechnung der Farbwerte für einzelne Pixel Unterschiedliche Renderverfahren (Abhängig von Qualität des Ergebnisses, Anforderungen an Hardware) Rendering-Dauer abhängig von Komplexität der Szene (Daher Probe-Rendering von Einzelbilder empfehlenswert).