3D-Visualisierung – Was ist das?

Objekte realistisch darstellen: Die 3D-Visualisierung ermöglicht die fotorealistische Darstellung von Objekten, die entweder nicht fotografiert werden sollen oder noch nicht existieren.

Die computergenerierten Ergebnisse ähneln herkömmlichen Fotografien und überzeugen durch eine realistische Wirkung. Unter anderem werden die 3D-Visualisierungen im Marketing eingesetzt und dienen beispielsweise der Vermarktung von Möbelstücken.

Doch was versteht man unter einer 3D-Visualisierung konkret und welche Vorteile sind zu benennen? Wie funktionieren die Visualisierungen und zu welchem Preis werden diese angeboten?

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Was versteht man unter einer 3D-Visualisierung?

Produkte sichtbar machen: Bei der 3D-Visualisierung handelt es sich um eine Umwandlung technischer Daten in dreidimensionale Modelle. Die Daten importieren die Fachleute aus einer Vorlage in ein spezielles Visualisierungsprogramm und entwerfen die Designs. Alternativ zur Vorlage kann eine CAD-Datei genutzt werden.

Anwendung finden die virtuellen Designs in zahlreichen Branchen. Besonders häufig werden Möbel, Spiele, Autos oder Häuser mit Hilfe der 3D-Visualisierungen vermarktet.

In der Möbelbranche werden 3D-Visualisierungen genutzt, um Möbel in verschiedenen Varianten – beispielsweise mit unterschiedlichen Bezügen – zu präsentieren. So erhalten potenzielle Kunden eine Vision des Objektes und werden zum Kauf animiert.

Die kostenaufwändige und zeitintensive Herstellung der unterschiedlichen Modelle ist nicht notwendig. Neben der Produktion entfallen außerdem finanzielle Aufwände bezüglich des Transports.

Was sind die Vorteile der 3D-Visualisierung?

• 3D-Visualisierungen können schnell realisiert werden.
• Durch professionelle 3D-Visualisierungen erhalten Verbraucher eine Vorstellung von dem Produkt und das Einkaufserlebnis wird verbessert. In der Folge kann der Umsatz steigen.
• 3D-Visualisierungen können günstiger ausfallen als Fotoshootings.
• Unternehmen verzichten darauf, Produkte in unterschiedlichen Varianten zu planen, zu erstellen, auszuliefern und abzufotografieren. So können Kosten gesenkt werden.
• Fotorealistische 3D-Visualisierungen sind vielfältig verwendbar.

Die Geschichte der 3D-Visualisierung: Ursprung und Entwicklung

In den 1970er Jahren erfand Ivan Sutherland das Sketchpad. Bei der Software handelte es sich um das erste Computerprogramm, mit dem einfache 3D-Modelle wie Würfel designt werden konnten.

Sutherlands Schüler Edwin Catmull, der baldige Präsident der Disney Toon Studios, entwickelte kurz darauf ein 3D-Modell mit Z-Buffering, mit dessen Hilfe er einen Studentenfilm auf Basis von CGI erschuf.

Das Z-Buffering umfasst Algorithmen zur Abbildung von Texten. Diese wiederum dienten der Darstellung von Objekten und Formen. Zu diesem Zeitpunkt ging die Anschaffung eines Computers mit hohen Kosten einher. Den Luxus eines Computers und der 3D-Software konnte sich nur eine kleine Gruppe leisten.

In den 1980er Jahren waren die Visualisierungsprogramme bereits zu erschwinglichen Preisen erhältlich. Immer mehr Architekten und Künstler wie Peter Eisenman setzten 3D-Visualisierungsprogramme ein und verzichteten fortan auf langwierige Handzeichnungen. 1983 entstand zum Beispiel “The Peak” von Zaha Hadid, das der Künstler selbst als “Abweichung von bestimmten Dogmen” bezeichnete.

Zehn Jahre später erfolgte der Einsatz von Software der Firma Autodesk auf Basis von Raytracing im Interior-Design. Autodesk vertrieb das 3D-Studio elf Jahre lang. Dann verkaufte der Publisher die Rechte.

Heute können 3D-Visualisierungen im 3D-Drucker gedruckt werden. Die Einführung der VR-Geräte erweitere die 3D-Visualisierung zusätzlich. Sie ermöglichen es Anwendern, den Raum nicht nur dreidimensional zu gestalten, sondern diesen auch zu erleben.

Seit 2017 können 3D-Visualisierungen um holographische Bilder erweitert werden. Anwendung finden die Werke in der Medizin, der Verteidigungsindustrie und dem Handel.

Wie funktioniert die 3D-Visualisierung?

Grundsätzlich gilt: Bei einer einfachen Darstellung eines Modells in 3D handelt es sich bereits um eine 3D-Visualisierung. Im Rahmen des “Renderings” (der Bildsynthese) berechnet die Software das Ergebnis. Dabei entwirft das Tool eine Szene aus Objekten, die spezifische Materialeigenschaften aufweisen.

Das “Rendern” umschreibt die Erstellung von Grafiken auf Basis eines Modells oder einer Zeichnung. Beim 3D-Rendering dagegen fußt die Grafik auf einem 3D-Modell eines Gegenstandes, das bereits Auskunft über die Materialien, die Beleuchtung, die Glanzgrade und die Kameraperspektive gibt.

Am häufigsten wird das Rendering in der Architektur und der Automobilindustrie verwendet, um Objekte mit all ihren Details abzubilden, die noch nicht existieren. Die Kamera lenkt die Blickrichtung des Betrachters. Vor dem Speichervorgang durchläuft die Visualisierung drei Schritte: das Schading, die Verdeckungsberechnung und die Berechnung der Lichtverteilung.

Das Shading: die Oberflächen und Materialien gestalten

Das Shading (die Schattierung) umfasst die Auswahl der Farben für die Oberfläche und das Licht. Das Programm berechnet direkte Lichteinfälle. Indirekte Lichtquellen werden in diesem Schritt nicht berücksichtigt.

Die Verdeckungsberechnung: sichtbare Objekte ausmachen

Je nach Blickwinkel verdecken einige Möbel andere Möbel in einer Raumszene. Die Verdeckungsberechnung basiert auf einem Algorithmus, der als Raytracing bezeichnet wird. Er versendet Strahlen und kann so ermitteln, welche Objekte sichtbar sind.

Die Lichtverteilung: die Berechnung der Volumenstreuung

Reflektierende Materialien werfen ein indirektes Licht auf andere Objekte in einem Raum. Durch das einfallende Licht bricht das Innere des Objektes. Außerdem wird dieses absorbiert. In der Folge erscheint das Material weich. Die Ausnahme bilden Metalle.

Eine 3D-Visualisierung ist nicht abgeschlossen, sofern die Volumenstreuung nicht einbezogen wurde. Denn andernfalls ist es unmöglich, ein fotorealistisches Bild zu erzeugen.

Worin besteht der Unterschied zu CAD und CAM?

3D-Visualisierungen erschaffen ein realistisches Bild eines Gegenstandes oder einer Immobilie. Das Computer Aided Design (CAD) und das Computer Aided Manufacturing (CAM) dagegen dienen als Vorab-Simulation eines Produktes.

Beide Verfahren werden im Produktdesign und der Produktentwicklung angewendet und erhöhen die Effizienz der Prozesse. Der Fokus liegt auf der bildlichen Darstellung. Eine fotorealistische Abbildung wird nicht angestrebt.

Gibt es bei 3D-Visualisierung einen Referenzpreis?

Wie viel eine 3D-Visualisierung kostet, kann nicht pauschal beantwortet werden. So steht der Preis in Relation zu der Ausgangsdatei, zu der Umsetzung und zu dem Projektumfang.

Interessierte stellen das Projekt bei mehreren Dienstleistern vor, die zunächst ein unverbindliches Preisangebot erstellen. Wichtig ist, dass zu diesem Zeitpunkt alle notwendigen Details vorliegen. Denn spätere Anpassungen können erhebliche Zusatzkosten erzeugen.

Das Ergebnis sollte stets fotorealistisch ausfallen. Die Qualität der Arbeit können Laien anhand der Referenzen und Projekte des Dienstleisters bewerten. Arbeiten, die unrealistisch ausfallen, können sich negativ auf den Erfolg der Werbekampagne auswirken und dazu führen, dass die Zahl der Conversions gering ausfällt.

Das Fazit – fotorealistische Darstellungen dank 3D-Visualisierung

Im Rahmen der 3D-Visualisierung werden Dateien mit Hilfe eines Visualisierungsprogramms in dreidimensionale Modelle verwandelt. Während die ersten Softwares ausschließlich von einem kleinen, privilegierten Kreis genutzt wurden, greifen seit den 1980er Jahren auch Künstler, Architekten und Marketer auf die fotorealistische Darstellung von Produkten und Gebäuden zurück.

Die Vorteile: Durch 3D-Visualisierung erhalten die Verbraucher einen detaillierten Eindruck der Objekte und werden zum Kauf animiert. Gleichzeitig bewahrt die Visualisierung Unternehmen vor hohen Kosten, die normalerweise durch die Produktion, die Anlieferung und das Fotoshooting ausgelöst werden.

Stattdessen beauftragen Unternehmen Fachleute, die die Erstellung einer 3D-Visualisierung realisieren. Diese verursacht geringe Kosten und kann schnell umgesetzt werden.