Web-Visualisierung mit Open Source

Transkript

1 Web-Visualisierung mit Open Source Vom CAD-Modell zur Real-Time-Animation Bearbeitet von Günter Pomaska Neuerscheinung Taschenbuch. XI, 251 S. Paperback ISBN Format (B x L): 17 x 24 cm Gewicht: 519 g Weitere Fachgebiete > Technik > Bauingenieurwesen > Mathematische Methoden, Computeranwendungen (Bauingenieurwesen) Zu Inhaltsverzeichnis schnell und portofrei erhältlich bei Die Online-Fachbuchhandlung beck-shop.de ist spezialisiert auf Fachbücher, insbesondere Recht, Steuern und Wirtschaft. Im Sortiment finden Sie alle Medien (Bücher, Zeitschriften, CDs, ebooks, etc.) aller Verlage. Ergänzt wird das Programm durch Services wie Neuerscheinungsdienst oder Zusammenstellungen von Büchern zu Sonderpreisen. Der Shop führt mehr als 8 Millionen Produkte.

2 Vorwort Computergenerierte Grafiken, Visualisierungen von rechnerintern gespeicherten Daten, begegnen uns täglich in den unterschiedlichsten Anwendungen. Digitale Bauwerks- und Stadtmodelle gewinnen bei GIS-Anwendungen immer mehr an Bedeutung. Ein 3D- Geoinformationssystem stellt nicht nur die Erdoberfläche als digitales Geländemodell dar, es beinhaltet auch die Strukturen urbaner Regionen. Navigationssysteme sind mit 3D- Kartendarstellung ausgerüstet. Der Benutzer kann sich in einer Straße aus der Vogelperspektive oder an markanten Gebäuden und Sehenswürdigkeiten, die fotorealistisch dargestellt sind, orientieren. Die Zielgruppe. 2D-Grundrissinformationen müssen in die dritte Dimension überführt werden. Bestehende Bauwerksdaten sind zu erheben. Ein Zusammenwachsen von CADund GIS-Welt ist zu beobachten. Der Personenkreis, der unter dem Gesichtspunkt der grafischen Datenverarbeitung mit diesen Aufgaben konfrontiert ist, kann wie folgt klassifiziert werden: Anwendungsprogrammierer Erschaffer des Inhalts (content creator) Benutzer Der Anwendungsprogrammierer ist an geometrischen Algorithmen interessiert und beschäftigt sich mit den APIs (Application Programming Interfaces) wie OpenGL auf der unteren Ebene oder mit Open SG und Java 3D auf der höheren Ebene. Der Content Creator modelliert Objekte und Szenen für den Benutzer. Er beschreibt formal die Geometrie, das Erscheinungsbild und das Verhalten der Objekte in virtuellen Welten. Der Benutzer möchte Information der Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft visualisiert haben und frei in den Szenen navigieren. Er arbeitet mit der Benutzeroberfläche des Visualisierungssystems. Die Zielperson, die mit diesem Buch angesprochen ist, ist schwerpunktmäßig der Content Creator. Aber die Thematik ist auch für die anderen Fachgruppen von Interesse. Für den Programmierer ist es von Belang, die Herkunft der Daten und die Anforderungen des Benutzers zu kennen. Der Benutzer sollte die Merkmale des Systems kennen, damit er seine Anforderungen an die Nutzung sachgerecht formulieren kann. Offene Standards und Open Source. Ein Softwarelizenzvertrag regelt die Nutzungsrechte zwischen Lizenzgeber und Lizenznehmer. Im Web gibt es eine Vielzahl von Softwarepaketen, die unter einer Open-Source-Lizenz erhältlich sind. Populäre Beispiele sind der Apache Webserver und PHP. Was ist Open Source? Kostenlose Software wäre die triviale Antwort, ist aber nicht richtig. Es ist mehr. Um Software als Open Source zu bezeichnen, darf die Software für beliebige Zwecke benutzt werden, der Quellcode muss offen gelegt sein, die Weitergabe an Dritte muss gewährleistet sein und die Software muss verändert werden dürfen. Die Änderungen müssen ebenfalls an Dritte weitergegeben werden dürfen. Es existiert eine Vielzahl von Open-Source-Lizenzen, die gängigste ist GPL GNU General Public License. Open Source ist aber nicht mit Shareware oder Freeware zu verwechseln.

3 VI Vorwort Bei frei erhältlichen Programmen, die nicht unter einer Open-Source-Lizenz vertrieben werden, ist der Programmcode i. d. R. nicht einsehbar und auch die Weitergabe ist eingeschränkt. Offene Standards sind die frei zugänglichen Spezifikationen, die im allgemeinen Interesse definiert sind. Beispiele sind die vom World Wide Web Consortium (W3C) entwickelten Technologien wie CSS und HTML. Demgegenüber stehen proprietäre Formate, die hauseigenen Spezifikationen der Firmen. Entwicklungen, die auf einen offenen Standard zurückgreifen, können effizienter durchgeführt werden und erreichen eine breitere Basis. XML und Web 3D. Extensible Markup Language (XML) ist eine vom W3C entwickelte Spezifikation zur Definition von Sprachen und Datenformaten. Beispielhaft ist die Umsetzung des neuen Standards X3D (extensible 3D). X3D ist eine in XML-formulierte Standardisierung für 3D-Grafiken im Web. Als offener Standard kann das Datenformat mit jedem Texteditor bearbeitet werden. Betrachter sind im Internet frei verfügbar. Darüber hinaus existiert eine umfangreiche Palette an Hilfswerkzeugen zur Szenenmodellierung. Gängige Grafikpakete sind bereits mit Import- und Exportfunktionalitäten zu X3D ausgestattet. Der Vorgänger von X3D ist die Beschreibungssprache Virtual Reality Modeling Language (VRML). Die Migration von VRML zu X3D wird durch verfügbare Werkzeuge unterstützt. Insofern ist auch bei Vorhandensein älterer Softwarewerkzeuge die Nutzung von X3D bereits jetzt uneingeschränkt zu empfehlen. Weiter XML-Anwendungen sind die Keyhole Markup Language (KML) und das Grafikformat Collada (3D Asset Exchange Schema). Beide Formate werden von dem populären Planetenbrowser Google Earth interpretiert. Arbeiten mit dem Buch. Der vorliegende Titel ist als Anleitungsbuch konzipiert. Es gehört mit den detaillierten Tutorien eigentlich neben die Tastatur. Ausgenommen hiervon sind die Kapitel 1 und 2, die mit ihrem informellen Charakter einen Themenüberblick vermitteln. Das einführende Kapitel PROJEKTVISUALISIERUNG IM 3D-STADTMODELL behandelt die Beschaffung von Geobasisdaten und deren Präsentation. Zunächst werden die Meilensteine in der Entwicklung der Computergrafik aufgezeigt. Fragestellungen zu ALK und ATKIS, Höhenmodellen und Orthophotos werden beantwortet. Das fünfstufige 3D-Stadtmodell der SIG 3D NRW wird erläutert. Systeme der virtuellen Realität vom Window-on-World- System bis hin zum Cave werden vorgestellt. Den Verfahren und Methoden zur CAD-MODELLIERUNG UND -RENDERING ist ein allgemein gehaltenes Kapitel gewidmet. System-unabhängig werden Konstruktionsstrategien entwickelt. Wie kommt man von 2D-Grundrissdaten zu 3D-Festkörpern? Auf welche Art und Weise wird das Erscheinungsbild von Objekten durch Licht und Material beeinflusst? Sie können die Parametrisierung der Oberflächengestaltung und des Schattenwurfs unmittelbar mit der Software POV-Ray umsetzen. Nehmen Sie einen Texteditor und den Web-Browser zur Hand und steigen Sie unmittelbar ein in REAL TIME VR MIT X3D für das Internet. Der 3D-Standard für das Web Extensible Markup Language (X3D) wird mit klassischer VRML (Virtual Reality Markup Language)- Codierung und der XML-basierten Variante anwendungsorientiert erprobt. Animation,

4 Vorwort VII Interaktion und Werkzeuge zur fortgeschrittenen X3D-Handhabung werden vertieft behandelt. Komplexe 3D-Bauwerksdaten konstruieren Sie durch MESH-MODELLIERUNG MIT BLENDER. Die plattformunabhängige High-End-Grafiksoftware Blender ermöglicht Ihnen den Datenaustausch mit Standard-CAD-Formaten und den Datenexport nach X3D für das Web. Anhand eines ausführlichen Tutoriums meistern Sie die umfangreiche Funktionalität von Blender und erstellen überzeugende Computergrafiken und Animationen. Alles, was Sie benötigen, um eigene 3D-Objekte mit GOOGLE EARTH UND SKETCHUP ins Internet zu bringen, erfahren Sie im 5. Kapitel. Google Earth ist das weltweite GIS und SketchUp das 3D-Programm für jedermann. Die Software wird Ihnen für den privaten Gebrauch von Google frei zur Verfügung gestellt. Die Bedienung ist intuitiv und nicht immer muss es fotorealistisch sein. Publizieren Sie eigene Konzepte und Projekte geocodiert und formatgerecht für den Planetenbrowser Google Earth. Im abschließenden Kapitel werden anhand von unterschiedlichen Anwendungen Aspekte der VR SZENENMODELLIERUNG erörtert. Werkzeuge, die Sie aus dem Internet beziehen, werden bei ihren Vorhaben hilfreiche Dienste leisten. Die Funktion einer Klappbrücke wird animiert dargestellt. Einfache Datenerhebungen für 3D-Stadtmodelle werden vorgestellt. Zur Handhabung digitaler Geländemodelle und Konvertierung in X3D ist eine Software verfügbar. Im Zusammenhang mit komplexen CAD-Modellen wird die Panoramatechnologie angewandt. Darüber hinaus werden auch Merkmale der High-End-Visualisierung angesprochen. Und alles, was das Printmedium Ihnen nicht bieten kann, gibt es natürlich auf der Website zum Buch. ist das Forum der Leser und Web-Worker, die am und im 3D-Stadtmodell bauen. Schwülper, im Januar 2007 Günter Pomaska

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