Techniken der 3D-Visualisierung

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1 Andreas Eckstein, Fulda Techniken der 3D-Visualisierung Ausführung und Analyse Die dem Artikel zu Grunde liegende Diplomarbeit wurde am 3. Juni 2005 in Potsdam mit dem VDV-Preis 2004 für herausragende Diplomarbeiten ausgezeichnet. Das Bild zeigt den Preisträger (r.) mit dem Präsidenten des VDV, Wilfried Grunau. Einführung Zielsetzung In der Vergangenheit wurden hauptsächlich analoge Bilder, Karten, Pläne genutzt, um sich oder anderen einen Eindruck von Objekten oder Planungen zu verschaffen. Die Computertechnologie bietet nun viele Möglichkeiten der Visualisierung. Planungen werden im CAD statt auf dem Zeichenbrett vorangetrieben. Ansichten, Perspektiven und auch Bilder der Neuplanung sind oftmals in kurzer Zeit aus den Planungsdaten generiert. Um nun eine virtuelle Realität (engl. Virtual Reality, VR) zu erreichen bzw. dieser näher zu kommen, benötigt man die dritte Dimension. Durch diese werden z. B. Planungen, die zuvor auf 2D-Plänen in ihrem Ausmaß nur zu erahnen waren, plastisch dargestellt. Begehungen, Befliegungen, Animationen (z. B. von Umgebungseinflüssen Sonne) usw. sind dann entsprechend möglich. Visualisierungen sind ein gutes Werkzeug, um beispielsweise Planungen zu präsentieren oder zu vermarkten. Sie stärken das Vorstellungsvermögen in der Weise, dass Entscheidungsfindungen beschleunigt bzw. beeinflusst und sogar Fehlplanungen vermieden werden. Bei Bürgerbeteiligungen wird einer breiten Masse ein klarer Eindruck verschafft. Durch den extremen Fortschritt in der Computertechnologie wird die Bearbeitung und Nutzung dieser Visualisierungen immer besser möglich. Der Schwerpunkt dieser Diplomarbeit liegt bei der Erstellung und Darstellung einer sehr Es soll ein Komplex mit Stadtwohnungen inkl. Gärten auf diesem Gelände entstehen. Es kann in vielerlei Hinsicht von einem brisanten Projekt gesprochen werden. Seit Jahren wird über Nutzung und Eigentum verhandelt. Da der Neubau mitten im Altstadtbereich entsteht und sich möglichst homogen in die Umgebung eingliedern soll, liegt auch in Sachen Bauaufsicht und Denkmalschutz eine erhöhte Aufmerksamkeit vor. Gerade detaillierten fotorealistischen interaktiven der angrenzende Bereich Gemüsemarkt, 3D-Welt. Weiterhin werden ein einfaches interaktives 3D-Modell, Renderbilder, Visorprojektionen von verschiedenen Standpunkten und einige Anaglyphenbilder erstellt. Die verschiedenen Visualisierungstechniken sollen anhand eines realen Projektes aufgezeigt und verglichen werden. Dabei werden auch Zwischenergebnisse ( Abfallprodukte ) in Betracht genommen. Erfahrungen, Problematiken und Erwartungen welcher durch eine eher umstrittene bauliche Neukonzeptionierung grundlegend verändert wurde, zieht besonderes Interesse auf sich, so dass großes Fingerspitzengefühl von allen Beteiligten gefordert ist. Eine Visualisierung ist bei diesem Projekt sehr sinnvoll; sie wird für Planung, Baugenehmigungsverfahren, Vermarktung und einer möglichen Bürgerbeteiligung/Vorstellung des Objektes genutzt. aus Sicht des Bearbeiters werden ebenso wie die Bewertung der Visualisierungstechniken durch neutrale Betrachter aufgeführt. Welche Visualisierung für welchen Zweck? Diese Frage soll durch die Analyse ein ganzes Stück besser beantwortet werden. Interaktives 3D-Modell einfach und fotorealistisch Eine virtuelle 3D-Welt (interaktives 3D- Modell) rund um das geplante Objekt ist entstanden. Neben dem Endergebnis des interaktiven 3D-Modells, welches durch Projekt Die Visualisierungstechniken werden als Planungsvisualisierung anhand eines realen Bauprojektes in der Stadt Fulda dargestellt. Bebaut wird eine ca m 2 große, seit Jahren brachliegende Baulücke, genannt Fleischmann-Areal, in der Fuldaer Innenstadt (Bild 1). den Quelltext einer VRML-Datei (Virtual Reality Modelling Language, gesprochen wörml ) beschrieben und mit einem Webund VRML-Browser dargestellt wird, fallen einige Zwischenergebnisse an. Durch die hohe Genauigkeit der Bestandsaufnahme wird eine Präzise Analyse des Planungsobjektes in der Umgebung möglich. Der Detaillierungsgrad der Bestandsaufnahme sowie Ausarbeitung des Modells wurde sehr hoch angesetzt, um mit diesen Daten möglichst das Maximum an Information und somit Nutzungsmöglichkeit zu erlangen. Architekt, Bauherr sowie Immobilienmakler nutzen diese Daten für ihren jeweiligen Bild 1: Das Fleischmann-Areal in Fuldas Innenstadt Zweck: 118 VDVmagazin 2/06 l Techniken der 3D-Visualisierung

2 Architekt z. B. Maßabgriff für Bestimmung von Grenzabständen (hohe Bebauung), Modellpräsentation für Baugenehmigungsverfahren Bauherr z. B. Darstellung verschiedener Gestaltungsvarianten (Geometrie und Positionierung verschiedener Baukörper, Fassadenfarbe, Ziegeldeckungen, ) Immobilienmakler z. B. Begehung der Szene mit Kauf-Interessenten, Internetpräsentation, Renderbilder des Objektes für Werbung Weitere Nutzer könnten die Stadt Fulda und Bewohner dieses Gebietes werden. Das Teil-Stadtmodell kann für weitere Planungsvisualisierungen in diesem Bereich genutzt werden (Umbau, Fassadenumgestaltung, ). Es ist weiterhin eine 3D- Bestandsdokumentation (3D-GIS), die editierbar und erweiterbar ist, denkbar. Für die Handels-, Gewerbe- und Tourismusbranche ist die Nutzung als interaktiver Stadtführer mit abrufbaren Informationen bzw. Links (z. B. zur Homepage) zu verschiedenen Objekten und Geschäften möglich. Das Aufmaß erfolgt im Ein-Mann-Betrieb mittels reflektorlos messendem Tachymeter TCR303 (Leica) und angeschlossenem Notebook mit dem Programm-Aufsatz TachyCAD (Kubit) in Echtzeit. In einem dreidimensionalen lokalen Koordinatensystem wird hauptsächlich mit dem reflektorlosen Messmodus gearbeitet. Daher dienen meist hoch gelegene, oft natürliche Punkte an z. B. Fassaden, als Festpunkte. Nach weiträumiger Bestimmung solcher Punkte von jedem neuen Aufnahmestandpunkt aus kann dann beliebig mit der freien Stationierung gearbeitet werden. Die erhaltenen Aufnahmedaten werden nach jedem Arbeitstag durch CAD-Konstruktion ergänzt. Letztlich ist ein vollständiges 3D-Drahtmodell ein erstes Ergebnis (dxf- bzw. dwg-daten aus AutoCAD 2000 heraus). Es dient zum Abgriff relevanter Maße (Planung) die Baulücke und ihre Umgebung sind in ihrer Geometrie erfasst (Bilder 2 und 3). Die Planung des Architekten wird als 3Ddxf-Datei in AutoCAD importiert. Das Modell weist programmtechnische, konstruktive sowie datenmengentechnische Mängel für die Weiterverarbeitung auf. Insgesamt erweist sich die Übernahme und Bearbeitung der Planungsdaten vom Architekten als problematischster Arbeitsschritt. Die Datenmenge des Modells in bare Kompatibilitätsprobleme auf. füreinander, zeigt grundsätzlich sehr gut lös- Polygondarstellung beträgt ca. 7 MB Das in AutoCAD objektweise zur Polygondarstellung ausgearbeitete Modell (ca ca Polygone (je nach Planungsstand); das ganze Modell der Umgebung Layer) wird nach Import in das Programm ist nur knapp 2 MB ca Polygone 3D-StudioMax durch beliebige Wahl des groß. Blickpunktes, Einfärbung und Beleuchtung Das Zusammenspiel zwischen Architekt und zum Ersatz des bisherigen analogen Blockmodells der Stadtplaner und Architekten Vermessungsingenieur in Sachen Datentransfer als auch im fachlichen Verständnis (Renderbilder) (Bild 4). Bild 2: Von Architekt erstelltes CAD-Modell der Neuplanung Bild 3: Drahtgittermodell des gesamten Aufnahme-/Darstellungsgebietes rund um das Areal Techniken der 3D-Visualisierung l VDVmagazin 2/06 119

3 Bild 4: Renderbild, entstanden aus dem einfachen 3D-Modell Bild 5: Herausrechnen der Verzerrung über vereinfachte projektive Transformation Durch den Export als VRML-Welt (.wrl-datei) kann dieses einfache Modell als begehbares interaktives Modell genutzt werden. Die Bauaufsicht Fulda hat sich nicht zuletzt aufgrund der interaktiven Begehung des einfachen Modells zur Änderung der Planung in städtebaulicher Hinsicht entschieden (Verhinderung von Planungsfehlern). Das einfache interaktive 3D-Modell als Abfallprodukt auf dem Wege zum fotorealistischen Modell zeigt somit große Wirkung und ist gerade für städtebauliche und planerische Zwecke eher ein End- statt einem Abfallprodukt. Um nun eine fotoreale Modellwelt entstehen zu lassen, wird die Texturerstellung und Bild 6: Interaktive 3D-Welt (hier: betrachtet mit dem Internet Explorer) Zuweisung nötig. Die Texturen werden in vier Arbeitsschritten erstellt. Zunächst werden digitale Bilder aller zu belegenden Polygone gemacht (Fassaden, Dachüberstände, Dächer, Schornsteine, Gauben...). Die Flächen sind wie bei der Erstellung von Orthophotos möglichst senkrecht aufzunehmen. Die Verzeichnung wird mit einem Tool der PanoramaTools von Helmut Dersch berechnet und beseitigt. Da die Entzerrung mittels projektiver Transformation für diesen Zweck zu uneffizient wäre, wird mit dem Tool Textractor der Anwendung TexturMaker gearbeitet. Prinzipiell findet hier auch eine projektive Transformation statt. Die vier Passpunktkoordinaten sind allerdings die vier Eckpunkte des Entzerrungsgitters (Bild 5). Abschließend steht der Feinschliff mit einem Bildbearbeitungsprogramm. Hierbei wird Bildoptimierung in Bezug auf Optik sowie Datenmenge vorgenommen. Eine Fassadentextur ist im Schnitt ca KB groß. Die fertige Textur wird im Programm 3D-StudioMax per UVW-Mapping der jeweiligen Fläche zugewiesen. Um eine gute Performance im interaktiven 3D-Modell erreichen zu können, ist eine Reduzierung der Geometrien nötig. Beispiel Geländer: Ein konstruiertes Geländer besteht aus zahlreichen Zylindern, welche je aus acht Polygonen bestehen (Summe: 249 Polygone). Das texturierte Geländer hingegen besteht aus zwei Polygonen sowie einem Texturfoto. Die Datenmenge des texturierten Geländers ist etwa um das Fünffache kleiner. Aufwendig modellierte Elemente ergeben daher oftmals Probleme für die Performance es muss optimiert werden! Andererseits kommt die Entwicklung in der Computertechnologie in diesem Bereich sehr entgegen (BIld 6). Die entstandene VRML-Welt (.wrl) kann nun mit einem VRML- Browser als stand-alone-browser oder einem Plug-In für den Webbrowser, der diesen VRMLfähig macht, betrachtet werden. Selbstverständlich können auch Renderbilder des texturierten Modells ausgegeben werden. Dies ist für die Werbung unersetzbar; beispielsweise bei der Gestaltung eines Bauschildes (Bilder 7 9). 120 VDVmagazin 2/06 l Techniken der 3D-Visualisierung

4 Bild 7: Renderbild, entstanden aus dem fotorealistischen 3D-Modell Bild 8: Vergleich: Bild aus der 3D-Welt Bild 9: Vergleich: Fotografie der Örtlichkeit Der Vergleich von realer Aufnahme und Blickpunkt im Modell zeigt die Annäherung an die Realität. Visorprojektion Bei dieser Visualisierungstechnik wird die Neuplanung in ein Panorama des Bestandes projiziert. Der Betrachter schaut sich mit einem Viewer von einem Standpunkt aus um und erhält einen Eindruck von der Umgebung. Im Gegensatz zu einem einfachen Bild mit Blick auf den Bildbereich mit der Neuplanung, wird bei dieser Technik die Orientierung und Identifizierung des Standpunktes für den Betrachter auf interessante Weise erleichtert. Je nach Art des Panoramablicks werden digitale Bilder in verschiedenen Konstellationen aufgenommen. Die Aufnahmen können zu Kugel-, Zylinder- oder Teilpanoramen ausgearbeitet werden (Programme hierfür: PanoTools-Editor, Plug-In der Tools für Photoshop, REALVIZ-Stitcher). Fotografiert wird von einer Aufnahmekonstruktion aus, die folgende geometrische Bedingung erfüllt: Der Brennpunkt ist gleich dem Dreh- und Kipppunkt der Kamera. Nur durch die Einhaltung dieser Vorgabe kann dann die Neuplanung in das Panoramabild lagerichtig (perspektivisch korrekt) eingearbeitet werden. Für die Ausarbeitung der Visorprojektion werden folgende Daten benötigt: Kugelpanorama 3D-Koordinaten des Aufnahmestandpunktes (Brennpunkt) 3D-Passpunkte in der Umgebung einzugliedernde Planung als 3D-Modell Die Geometriedaten (3D-Koordinaten des Aufnahmestandpunktes/Brennpunkt sowie 3D-Passpunkte in der Umgebung) werden in ein CAD-Programm (hier: 3D-StudioMax) eingelesen. Die Daten der Neuplanung (bereits texturiert) werden über identische Punkte (z. B. Grenzpunkte) in den Datensatz eingepasst. In der Koordinate des Kamerabrennpunktes bekommt eine Kugel ihren Ursprung, die das Kugelpanorama als Textur zugewiesen bekommt. Außerdem wird eine freie Kamera, mit gleichem Ursprung, eingefügt. Mit der Kamera im CAD werden nun Renderbilder für zwei Panoramen erstellt; eines mit der Planung eines mit dem Panorama ohne Planung. Durch gleiche Ausrichtung der Panoramen entstehen zwei deckungsgleiche Bilddateien, die im Bildbearbeitungsprogramm übereinander gelegt und miteinander zu einem Bild verschmolzen werden können. Das Ergebnis kann nun mit einem Viewer betrachtet werden. In diesem Fall wird der PanoTools-Viewer (Helmut Dersch) genutzt (Bilder 10 12). Bild 10: Panoramablick der Örtlichkeit Bild 11: Panoramablick mit lagerichtiger Darstellung des neugeplanten Objektes Bild 12: Endergebnis der Visorprojektion Techniken der 3D-Visualisierung l VDVmagazin 2/06 121

5 Anaglyphentechnik Bild 13: Aufnahmekonstruktion für Anaglyphenbildpaare Die Anaglyphentechnik (griech. ana glyphikos erhabenes Relief) ist ein Verfahren zum Betrachten von stereoskopischen Bildpaaren. Die beiden in komplementären Farben gefärbten Bilder werden zu einem Bild. Wird das Bild mit den entsprechenden Filtern (z. B. rot-grün-brille) betrachtet, werden die Teilbilder getrennt und nur für das entsprechende Auge sichtbar. Dadurch entsteht der räumliche Eindruck. Die Aufnahme des Bildpaares wird mit Hilfe der Aufnahmekonstruktion, welche wiederum geometrische Bedingungen berücksichtigt, durchgeführt (Bild 13). Die Bildebenen beider Aufnahmen sollen in einer Ebene liegen (Aufnahmerichtungen sind parallel). Die Basis (Strecke zwischen den Bildhauptpunkten der beiden Aufnahmen), welche die Augenbasis des Menschen (ca. 6,5 cm) imitiert, kann entgegen dieser vergrößert werden, um die Tiefenwirkung zu erhöhen (hier: 25 cm). Die Konstruktion (auf einem Stativ befestigt) wird mit der Basis waagerecht aufgestellt. Auch bei diesem Verfahren wird die Einmessung des Basismittelpunktes und eventuell der beiden Brennpunkte per Tachymeter notwendig. Außerdem werden analog zur Passpunktmessung bei der Visorprojektion 3D-Punktbestimmungen für die spätere Orientierung der Bilddaten im CAD nötig. Durch die Verwendung von zwei Kameras können bewegte Szenen aufgenommen werden. Hierzu ist ein gleichzeitiges Auslösen notwendig. Die linke und rechte Aufnahme des Bildpaares wird nun in das einfach gestaltete Programm AnaMaker eingelesen (Bild 14). Je nach Wahl der Filterfarben werden die Bilder beim Ausgabebild automatisch eingefärbt. Die in diesem Fall verwendete rot-cyan- Brille lässt das Ergebnisbild, im Gegensatz zu einem für rot-grün-filter generierten Bild, farbig erscheinen. Das rechte Bild kann nun so geschoben werden, dass es leicht nach links oder rechts gegenüber dem anderen Bild versetzt ist. Beim Schiebevorgang wird das Anaglyphenbild in der Vorschau mit der rot-cyan-brille betrachtet und somit die räumliche Wirkung getestet. Ist der beste Wirkungsgrad erreicht, wird ein Anaglyphenbild erstellt. Nächster Schritt ist das Einarbeiten der Planung in die Anaglyphenbilder. Hierzu wird ein Anaglyphenbild des Planungsobjektes aus gleicher Position mit gleicher Blickrichtung benötigt. In einer 3D-Studio-Max-Datei bilden der eingemessene Standpunkt, die Passpunkte und das 3D-Modell der Neuplanung die Geometriegrundlage. Die Aufnahmekonstruktion für Anaglyphenbilder wird in der CAD-Datei nachkonstruiert (Basis mit zwei Kameras) und lagerichtig eingepasst. Die zusätzliche Nachahmung der Strahlengänge der Kameras Bild 14: Programmoberfläche AnaMaker Ausrichten des Bildpaares macht eine Positionierung der zwei Bilder des Bildpaares im CAD möglich. Hierbei liegen die Bilder mit dem jeweiligen Bildmittelpunkt senkrecht zum Hauptstrahl der Kamera. Über Drehung und Kippung um den Basismittelpunkt kann die virtuelle Konstruktion mit anhängenden Strahlengängen und Bildern des Bildpaares an den Passpunkten (identische Punkte) ausgerichtet werden. Somit ist die Aufnahmekonstellation der Wirklichkeit im CAD hergestellt. Es wird nun ein Bildpaar der texturierten CAD- Daten der Neuplanung erstellt, dass auf gleiche Weise wie das reelle Paar zum Anaglyphenbild zusammengefasst wird. Die beiden Anaglyphenbilder (mit und ohne Planung) werden über Bildbearbeitung zu einem ausgearbeitet. Das fertige Bild (digital oder analog), mit einer rot-cyan-brille betrachtet, erscheint als räumliches Bild (Bild 15). Analyse Zusammenfassung der Nachbetrachtung aus Sicht des Bearbeiters (Diplomanden) Die informativste und beeindruckendste Visualisierungstechnik, das interaktive 3D- Modell in annäherndem Fotorealismus, ist zugleich die teuerste Variante einer Visualisierung. Durch Anpassung an den jeweiligen Zweck muss mit dem minimalsten Auf- Bild 15: Anaglyphenbild 122 VDVmagazin 2/06 l Techniken der 3D-Visualisierung

6 wand das Maximum an Wirkung bzw. benötigter Information erzielt werden. Eine Mehrfachnutzung eines solchen Modells von verschiedenen Parteien wäre denkbar und würde den Kostenfaktor, der das wesentliche Problem für den möglichen Auftraggeber darstellt, relativieren. Im Fall des Innenstadtbereiches (Fulda) könnten in Zukunft Planungen in diesem Gebiet mit Hilfe dieses Modells dargestellt werden (Anfragen sind eingegangen). Auftraggeber können z. B. aus den Bereichen Stadtplanung, Denkmalpflege, Liegenschaftsverwaltung, Tourismus, Architektur, Immobilienmanagement und weiteren Fachrichtungen kommen. Privatpersonen könnten auf diese Daten zurückgreifen. Die interaktive 3D-Welt in einfacher Form wird in der hier erstellten Weise (detailliert) wohl kaum einen Auftraggeber finden. Interesse besteht zwar, doch ohne die Weiterverarbeitung zum fotorealistischen Modell ist die Ausarbeitung stark generalisiert vorzunehmen. Ohnehin muss gezielt auf die jeweiligen Vorgaben des Auftraggebers eingegangen werden, um nur den nötigsten Aufwand zu betreiben. Die Visorprojektion stellt in einfacher, aber fotorealistischer Weise die Neuplanung dar. Dabei sind durch die vermessungstechnische Einpassung Maßstab, Perspektive und Lage der dargestellten Planung berücksichtigt. Diese Visualisierungstechnik bietet durch die Navigationsmöglichkeit einen guten Gesamteindruck der Umgebung (Orientierung). Je nach Ausarbeitungsaufwand der darzustellenden Neuplanung ist das Verfahren mehr oder weniger günstig. Bei der Anaglyphentechnik kommt der Einsatz nur in den passenden Aufnahmesituationen (mit guter räumlicher Wirkung) in Frage, da ansonsten Aufwand und Ergebnis nicht in Relation stehen. Das scheinbar günstigste Verfahren wird in seinen Vorzügen, durch Einschränkungen in Sachen Blickrichtung und Farbechtheit, auf den eigentlichen Sinn, die räumliche Darstellung, beschränkt. Analyse aus Sicht des Nutzers Viele Nutzer/Betrachter sehen zuerst das Endprodukt der Visualisierungstechnik und lassen dieses auf sich wirken, ohne an die Faktoren Arbeit, Aufwand, Genauigkeit, Kosten, Problematik usw. zu denken. So wird subjektiv objektiv ein Urteil über die Qualität der Visualisierung getroffen. Einige Nutzer/Betrachter sind von vornherein kritisch, hinterfragen annähernd alles. Welches Verfahren zeigt die beste Wirkung? Auf welche Faktoren kommt es bei der Gestaltung an? Was kann eine solche Visualisierung bewirken? Welche Technik ist für welchen Zweck angebracht? Welches Verfahren für welchen Personenkreis bzw. für welche Berufsgruppe? Welcher Umfang ist wirtschaftlich? Ist die Handhabung umständlich oder einfach? Durch Präsentation der verschiedenen Visualisierungstechniken und Befragung der Betrachter nach den aus ihrer Sicht bestehenden Vor- und Nachteilen sowie Nutzen, wird diesen und ähnlichen Fragen nachgegangen. Die Vorstellung der Ergebnisse wird von unterschiedlichen Personenkreisen/ Berufszweigen gesehen und bewertet. Die Einteilung der Personenkreise/Berufszweige ist wie folgt getroffen worden: Nicht-Fachleute/Laien/Bevölkerung: Personen, die in nichttechnischen Berufen tätig sind Ingenieure und Akademiker aus anderen Fachbereichen Techniker und Ingenieure aus dem Bereich Vermessung Architekten und Ingenieure ausführender Architekt Bauherrschaft/Vermarktung des Projektes Leiter des zuständigen Stadtplanungsamtes Leiter der zuständigen unteren Denkmalschutzbehörde Fazit der Bewertung durch die Betrachter Interaktives 3D-Modell / fotorealistisch Das fotorealistische interaktive 3D-Modell stellt mit Abstand die beeindruckendste Visualisierungstechnik dar. Durch die flexible Bewegungsmöglichkeit im dreidimensionalen Raum sind die Ansichtsmöglichkeiten uneingeschränkt. Diese Erkenntnis zeigt annähernd jeder Betrachter. Laien und dem Personenkreis, der diese Visualisierungstechnik nicht aus Sicht der Planung sieht, bietet dieses 3D-Modell die beste Darstellung des geplanten Objektes in der bestehenden Umgebung. Allerdings sollten nach Ansicht dieser Personengruppe Details komplettiert, Lücken geschlossen, die Begrenzung der Welt optimiert und die Planung realistischer dargestellt werden. Aus Sicht des Bauherren/Marketing ist diese Variante der Visualisierung ein sehr gutes Instrument, um das geplante Objekt (Stadtwohnungen) zu präsentieren. Hiermit kann auf jeden Interessenten individuell eingegangen werden; Ausblicke aus der für ihn interessanten Wohnung sind wie bei keiner anderen Visualisierungstechnik möglich. Der Begeisterung über diese Technik stehen die Kosten entgegen. Mit ca liegen die Kosten für diese, für den Vermarktungszweck zu umfassend angelegte, interaktive Welt bei etwa 0,3 % der gesamten Projektkosten (ca. 10 Mio.). Ein Auftrag würde in dieser Größenordnung nicht erteilt. Eine etwa halb so große, auf den Vermarktungszweck zugeschnittene Variante, mit weniger Details in der Umgebung und einer freundlicheren Ausgestaltung des Bauprojektes wäre denkbar. Für die Arbeit der Architekten und Ingenieure selbst ist dieses Modell in der Regel nicht notwendig. Wird der Architekt mit der Aufgabe der Visualisierung beauftragt, und der Bauherr verlangt eine Visualisierung dieser Art, dient dieses Produkt der Selbstüberprüfung sowie der Werbung in eigener Sache. Doch auch hier ist der Kostenfaktor ein gewisses Hindernis; daher wird noch auf einfache Mittel zurückgegriffen. Die objektive Darstellung, durch die Entscheidungsfindungen in positiver wie auch negativer Hinsicht beschleunigt werden, ist unbestritten. Bei brisanten bzw. großen Projekten kann ein interaktives 3D-Modell in Fotorealismus der Standard werden. Stadtplanung und Denkmalschutz nehmen dieses Modell von einem Bauherren als perfekte Beurteilungsgrundlage an. Sie ist ideal für Präsentationen in Gremien und Bürgerschaft; daher in hoher Weise entscheidungsbeeinflussend. Für die städtebauliche Planung ist der Wirkungsgrad eines solchen Modells allerdings weniger wichtig. Details lenken den Stadtplaner von wesentlichen Dingen ab. Eine behördliches Aktivwerden ist aufgrund der derzeit schwierigen Haushaltslage nur eingeschränkt zu erwarten. Darstellung von klei- Techniken der 3D-Visualisierung l VDVmagazin 2/06 123

7 nen Bereichen in dieser Form könnten aber in Auftrag gegeben werden. Gerade die Denkmalschutzbehörde zeigt großes Interesse. Für sie sind im Gegensatz zur Stadtplanung die Details (Gauben ) wichtig. Bleibt festzuhalten, dass diese Visualisierungstechnik vom Betrachter grundsätzlich sehr gut angenommen wird. Der Kostenfaktor schreckt allerdings ab. Ein möglicher Auftrag muss daher in Detaillierung, Aufnahmeradius, Genauigkeit, Ausgestaltung und weiteren, die Kosten beeinflussenden Faktoren, genau auf den jeweiligen Auftraggeber und dessen Verwendungszweck geformt werden. Mit dem Minimum an Aufwand muss das Maximum an Ergebnis erreicht werden. Unter diesen Umständen ist das fotorealistische 3D-Modell durchaus auch im mittelständischen Bereich eine Visualisierungstechnik mit Zukunft. Denkanstoß des Diplomaden/ Beispiel: Es gilt zu prüfen, ob durch die Nutzung eines solchen Modells eine Immobilie schneller vergeben wird. Dieser Fall ist anzunehmen daher stellt sich die Frage, ob sich die Erstellung einer 3D-Welt trotz relativ hoher Kosten rechnet. Schneller verkaufte/vermietete Wohnungen bringen schneller Geld, mit dem schneller gearbeitet werden kann. Dieser Bonus sollte sich wenigstens mit den Auftragskosten (streng auf Verwendungszweck kalkuliert) decken. Das Produkt ist zeitlich uneingeschränkt nutzbar und per Datenpflege günstig aktuell zu halten. Ist die Immobilie attraktiv, so stellen sich diesem Gedanken, der sich für eine schnellere Vermarktung mit 3D-Welt ausspricht, wenig Argumente entgegen. Interaktives 3D-Modell/einfach Diese Variante des interaktiven 3D-Modells ist aufgrund einfacher Darstellung der Gebäude als Kubaturen uninteressant für den Laien. Für das Marketing ist diese schemenhafte VRML-Welt nur eingeschränkt interessant. Soll von der Umgebung abgelenkt werden (unschöne Nachbarbebauung), ist diese Variante mit hervorgehobener Neuplanung eine taktische Alternative. Renderbilder mit hervorgehobener Planung sind ein gut angenommenes Abfallprodukt, doch allein für diesen Zweck wäre ein solches Modell wesentlich einfacher aufzubauen. Von Architekten und Ingenieuren wird diese Art von Visualisierung am besten angenommen. Sie selbst sehen es als begehbares Massenmodell. Eine Selbstüberprüfung ist mit dieser Art der Visualisierungstechnik wie in keiner anderen Weise möglich. Um die Einpassung des Projektes ins städtebauliche Konzept zu beurteilen, ist es eine ideale Grundlage für Planungs-, Bau- und Denkmalschutzbehörden. Die Fachleute bekommen die für sie wesentlichen Daten auf interessante Weise dargestellt. Das Bestandsaufnahmeverfahren sollte mit Voraussicht auf kommende Aufgaben und Ansprüche gewählt werden. Die Intention des Diplomanden zielt hierbei auf eine genaue und detaillierte (viel Dateninformation) Bestandsaufnahme aus der möglichst alle folgenden Aufgaben in diesem Bereich abgeleitet werden können. Die Kosten der einfachen 3D-Welt betragen etwa % derer des fotorealistischen Modells. Visorprojektion Diese Technik der Visualisierung ist für Laien zur realistischen Betrachtung der Neuplanung in ihrer Umgebung sehr gut geeignet. Daher findet auch die Bauherrschaft und das Marketing an dieser Art der Darstellung gefallen. Bei sehr gut durchgeführter Bildbearbeitung und Optimierung der Neuplanung (realistisch) kann hier wohl auch von der ästhetischsten Technik gesprochen werden. Daher ist sie für die vorerst rein fachliche Sicht der Architekten sowie Bau- und Planungsbehörden eher uninteressant. Der ausführende Architekt kann lediglich einen Eindruck gewinnen, einige Verhältnisse der Neuplanung zur Umgebung im Fotorealismus entnehmen (z. B. Baumbestand) und den Blick als Referenz in seine Homepage einbinden. Der Denkmalschutz, für den Details wichtig sind, ist ein Sympathisant dieser Technik. Das reale Bild der Umgebung, in das sich die Planung eingliedert, ist ein wesentlicher Pluspunkt. Kosten in Höhe von pro Visorstandpunkt unterstreichen die Attraktivität der Visorprojektion deutlich. Anaglyphenbilder Anaglyphenbilder sind nach Meinung nahezu aller Befragten etwas für Personen/Laien mit eingeschränktem Vorstellungsvermögen. Sie können hiermit einen deutlicheren Blick für den Raum bekommen. Die räumliche Wirkung ist je nach Aufnahmekonstellation mehr oder weniger markant. Durch Einschränkungen in Blickrichtung (keine Navigation wie bei Visorprojektion) und Farbechtheit erhält dieses Verfahren eine Abwertung. Außerdem ist es relativ umständlich, da eine rot-cyan-brille benötigt wird. Die meisten Personen sind in gewisser Weise beeindruckt, lassen dieser Technik aber nur wenig Bedeutung zukommen. Für Fachleute aus Architektur, Stadtplanung und ähnlichen Bereichen ist die Anaglyphentechnik aus fachlicher Sicht kein hervorragendes Instrument der Visualisierung. Bei dieser Technik ist in besonderem Maße abzuwägen, ob sich Aufwand und Nutzen decken. Nur ausgewählte Situationen, in denen durch die betonte räumliche Wirkung Eindruck hinterlassen werden kann, lassen eine Anwendung in Frage kommen. Ob ca für ein Anaglyphenbild sinnvoll angelegt sind, hängt u. a. von der zu erzielenden Wirkung ab (überhöhte Tiefenwirkung kann z. B. bei Präsentationen sehr beeindruckend sein). Schlussbemerkung Grundsätzlich kann keines dieser Verfahren pauschal eingeordnet und bewertet werden. Eine vergleichende Kostenkalkulation der Visualisierungstechniken ist aufgrund des stark unterschiedlichen und nach Auftrag auszudehnenden oder einzuschränkenden Ausmaßes der Ergebnisse nicht direkt möglich. Wie der Verwendungszweck von Fall zu Fall anders aussieht und somit meist verschiedene Zielgruppen erreicht werden sollen, so vielfältig kann dann auch die Auslegung dieser Technik durch Anbieter und Nutzer sein. Visualisierung wird immer zu einem großen Anteil Geschmacksache bleiben. Autor Dipl.-Ing. (FH) Andreas Eckstein Kanalstraße Fulda Tel VDVmagazin 2/06 l Techniken der 3D-Visualisierung

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