3D-Visualisierungen: Mehr als nur Tasten drücken

02.10.2019 / Fachartikel

Wenn die meisten Leute die Wörter 3D und Visualisierung hören, denken sie zumeist an Hollywood-Blockbuster auf der Leinwand, die heutzutage kaum noch ohne virtuelle Effekte, Kulissen oder gar aufgemöbelte Schauspieler auskommen. Doch auch bei Bauvorhaben gehört dreidimensionales Zeichnen mittlerweile zum Standardrepertoire.

Grundrisse werden schneller und effizienter mit 3D-Bauteilen gezeichnet und aus den Daten werden schnell Schnitte und Ansichten generiert. Im Rest der EU mag man dem Fortschritt deutlich offener gegenüber stehen als in Deutschland selbst. Allerdings liegt in dem Zeichnen mit einer weiteren Dimension die Zukunft, da man zusätzlich noch die Mengenermittlung und Leistungspositionen für eine größere Kostensicherheit auswerfen lassen kann.

Zurück zu unseren 3D-Daten: Mit denen kann man bereits mit relativ kleinem Aufwand schnell kleine Visualisierungen entwickeln. Zumal die meisten CAD-Systeme heutzutage mit einem einfachen Renderer ausgestattet sind, der es erlaubt, Räumlichkeiten entweder mit simplen Flächenausleuchtungen oder einem einfachen „Global Illumination“ – für weiche Lichtverläufe und realistischere Lichtstrahlung – zu belegen.
Geht es um die Entscheidungsfindung in der frühen Phase eines Projektes, sollte eine Visualisierung nicht unterschätzt werden. Die Vorteile liegen dabei klar auf der Hand: Man kann dem Kunden, bevor das Projekt realisiert wurde, einen räumlichen und naturgetreuen Eindruck vermitteln wie das zu entwerfende Objekt aussieht.

Soll die Visualisierung mal für einen wirklichen WOW-Effekt sorgen, dann kommt man um ein 3D-Programm und zwangsläufig auch einen leistungsstarken Rechner oder Server nicht herum. Mit gängigen Programmen wie 3DS Max, Cinema 4D, Rhino3D oder Zbrush kommen Visualisierer schnell zu sehr guten Ergebnissen. Mit diesen Tools hat man mehr Gestaltungsfreiheit beim Modellieren und Belegen von Modellen mit Oberflächen sowie umfangreichere Licht- und Schattierungsoptionen und deutlich mehr Möglichkeiten, die Szene oder das Objekt zu rendern. Die im CAD vorgefertigten 3D-Modelle werden in das Programm geladen und können einfach weiter bearbeitet werden. Für ein natürliches Aussehen ist es unter anderem wichtig, die Oberflächen anzupassen. Dies erscheint mit einer Vielzahl von Eigenschaften – wie Oberflächenfarbe, Reflektion, Glanz, Leuchten, Glühen, Nebel, Relief, Displacement, Transparenz und Alpha – anfangs recht komplex, erklärt sich aber von selbst. Jedes Material hat Eigenschaften, die nur durch die Reflektion von Licht funktionieren, welches wir mit unseren Augen wahrnehmen. Während ein weißes Objekt das gesamte wahrnehmbare Licht reflektiert, absorbiert ein schwarzes Objekt dafür dieses. Je nach Oberflächenstruktur wirkt es dann noch weicher, härter, rau oder gar flauschig. 

Mit der Beleuchtung und Ausleuchtung einer Szene kommt der nächste Punkt, der mit Renderingoptionen einhergeht. Grundsätzlich bedarf es in der Regel einer globalen Leuchte, um die Grundhelligkeit einzustellen (als Beispiel die Sonne), und mehrere kleine Lichtquellen zur Ausleuchtung der restlichen Szene. Mit dem „Ambient Occlusion“ erfolgt bereits ein schnelles Setting, mit dem verschattete Bereiche abgedunkelt werden. Die Option des „Global Illumination“ ist die Erweiterung, allerdings ist es auch eine rechenintensivere und mächtige Methode zur mehrfachen Lichtreflexion. Das Licht fällt mit dem „Global Illumination“ deutlich harmonischer, insgesamt heller und harte schwarze Bereiche bleiben nahezu aus. Gerade das Ausbleiben der Lichtreflexion machte – zu früheren Zeiten – das Renderergebnis sehr flach.

Sobald die Szene und die Beleuchtung steht, kann man noch etwas Feinschliff betreiben. Tatsächlich lebt die Visualisierung von bewusstem Chaos. Es wird realistischer dadurch, dass etwas hinzugefügt wird, was eine leichte Unruhe in das Bild bringt, um die vorherrschenden Geometrien zu durchbrechen: seien es Menschen, Tiere, Zeitschriften, die unsortiert auf dem Loungetisch liegen, Stifte und Büroklammern am Arbeitsplatz oder Pflanzen, die Gebäudeteile bedecken. Viele Kleinigkeiten, die vom Betrachter wahrgenommen werden, aber nicht in den Hauptfokus treten. Letztendlich bewirkt dieses unbewusste Rauschen für realistischere Aufnahmen. Wem das auffällt, der wird demnächst im Kino allerdings nicht mehr so viel Freude haben, wenn gerade zu perfekte Animationen über die Leinwand laufen.

Im nächsten Schritt sind noch Kameras zu setzen. Wer mit Fotografie bereits seine Berührungspunkte hatte, wird sich in diesem Punkt schnell zurechtfinden. Die meisten Einstellungen, die hier anstehen, betreffen die Brennweite (Bildwinkel), Sensorgröße, Blende, Fokusdistanz (wenn man die Tiefenschärfe abmindern möchte) und die Verschlusszeit, wobei letzteres tatsächlich weniger interessant ist bei einem Standbild. Bei der Platzierung der Kamera sollte man darauf achten, dass die aufsteigenden sichtbaren Kanten nach Möglichkeit auch senkrecht zum planen Boden gehalten werden – dies ist in der Architekturfotografie die oberste Prämisse. Ausnahmen dazu bilden unter anderem Flugperspektiven.

Zum Ende hin wird die Datei noch gerendert, das bedeutet, dass die 3D-Daten in eine Rastergrafik mit allen Einstellungen zusammengerechnet werden. Auch wenn es nach einem einfachen Schritt klingt, ist an der Stelle viel Geduld gefragt. Je nach Einstellungen kann ein Bild gerne schon mal zwischen zwei Minuten oder zwei Stunden „rechnen“. Wenn man Kleinigkeiten noch schnell nacharbeitet, muss der Vorgang dann mehrmals wiederholt werden. Falls notwendig kann man noch Highlights in einem Bildbearbeitungsprogramm hinzufügen.

Mit den neuen Technologien und mehr Rechenleistungen, die in den vergangenen Jahren auf den Markt gebracht wurden, gibt es auch immer neue Möglichkeiten, virtuelle Welten dem Kunden zu präsentieren. Mit VR-Brillen kann man ganze Landschaften und Gebäude wie in einem First-Person-Computerspiel durchwandern. Mit VR-Apps auf leistungsstarken mobilen Endgeräten kann man mithilfe der Kamera, welche in Echtzeit Raumgeometrien erkennt, das neugeplante Möbelinventar in einen bestehenden Raum projizieren. So läuft man praktisch mit dem Tablet bereits durch seine noch leere Mietfläche und kann dabei schon den fertig ausgebauten Shop sehen kann. Mit 3D-Druckern kann man auch schnell verkleinerte Modelle von Möbeln erstellen, um dem Kunden das virtuelle Modell in die Realität zu holen. 

Der Zeitaufwand, der oft dahinter steht, wird leider auch zu gerne übersehen. 

„Einfach zehn Tasten drücken und fertig ist leider nicht“.
Nils Böckenholt

Es gab noch nie so viele Möglichkeiten wie heute, „ungebaute“ Projekte realistisch darzustellen – wir sollten sie nutzen, um unser volles Potenzial auszuschöpfen. Ohne Begeisterung ist das Leben auch nur Dröge und langweilige Entwürfe gibt es wie Sand am Meer.

Über den Autor:

Nils Böckenholt 
Bauzeichner 
32 Jahre 

Nils ist bei der Figo GmbH seit März 2018 als Bauzeichner angestellt. Neben seiner Leidenschaft als Triathlet hat er eine große Liebe zu Grafik und Keksen. In seinen 15 Jahren Erfahrung als Bauzeichner hat er viele Schwerpunkte durchlebt wie klassische Handzeichnungen, die Weiterentwicklung des zweidimensionalem CADs, der 3D-Visualisierung, Modellbau und Wettbewerbsentwürfe. Nils ist der richtige Ansprechpartner, wenn Sie Ihre Bauzeichnungen in fotorealistischen Darstellungen erhalten möchten.

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