3D-Visualisierung bezeichnet die Erstellung dreidimensionaler digitaler Darstellungen von Objekten, Räumen oder Szenen mithilfe von Computertechnik. Um diesen Prozess vollständig zu verstehen, ist es notwendig, die grundlegenden Begriffe und Techniken zu kennen, die jeden Schritt der visuellen Inhaltserstellung definieren. Dieses Glossar erläutert zentrale Konzepte der 3D-Visualisierung.
3D-Modellierung
3D-Modellierung ist der Prozess der Erstellung digitaler Objekte im dreidimensionalen Raum mit spezieller Software. Das Hauptziel der Modellierung ist die Formgebung von Objekten, die später in Visualisierungen verwendet werden. Die Polygonmodellierung basiert auf der Verbindung flacher Flächen – Polygone – zur Definition der Modellstruktur und ist aufgrund ihrer Einfachheit und Effizienz die gängigste Methode. NURBS-Modellierung verwendet mathematische Kurven und Flächen zur Erstellung glatter und gekrümmter Formen und wird häufig im Industriedesign eingesetzt, wo hohe Präzision erforderlich ist. Sculpting erlaubt die Formgebung von Modellen ähnlich wie das Arbeiten mit Ton und ermöglicht detaillierte und natürliche Formen, die oft bei der Charaktererstellung und organischen Objekten verwendet werden.
Texturierung
Texturierung ist der Prozess, Oberflächen von 3D-Modellen visuell zu detaillieren, um ein überzeugendes Erscheinungsbild verschiedener Materialien zu erzielen. Dabei werden zweidimensionale Bilder oder Muster aufgetragen, die Eigenschaften wie Farbe, Glanz und Rauheit simulieren. UV-Mapping entrollt die 3D-Oberfläche auf eine flache 2D-Ebene, wodurch eine präzise Platzierung der Texturen ermöglicht wird. Physically Based Rendering (PBR) ist ein moderner Texturierungsansatz, der physikalisch genaue Daten über die Licht-Interaktion mit Materialien nutzt, um eine hohe Realitätsnähe zu erreichen.
Beleuchtung
Beleuchtung ist ein Schlüsselfaktor, der die Stimmung und Atmosphäre einer 3D-Szene bestimmt. Lichtquellen können unterschiedlich sein und verschiedene Eigenschaften besitzen, deren richtige Konfiguration die Wahrnehmung von Raum und Materialien formt. Ambient Light bietet eine gleichmäßige Grundbeleuchtung, die Schatten abschwächt und den Basiston setzt. Direktes Licht stammt von einer bestimmten Quelle, wie der Sonne oder einer Lampe, und erzeugt ausgeprägte Schatten und hebt Formen hervor. Reflexionen sind Lichtreflexionen auf Oberflächen, wichtig für Materialien wie Metall oder Glas, während Brechungen die Lichtumlenkung durch transparente Materialien beschreiben und die Komplexität und Realitätsnähe erhöhen.
Kameras
In einem 3D-Raum definiert die Kamera den Blickwinkel, aus dem die Szene betrachtet wird, und bestimmt, wie die Szene dargestellt wird. Wesentliche Aspekte sind das Sichtfeld (Field of View, FOV), das die Breite des Blickwinkels steuert und die Raumwahrnehmung beeinflusst. Die Tiefenschärfe (Depth of Field, DOF) simuliert, wie das menschliche Auge bestimmte Teile der Szene fokussiert und Unschärfe im Vorder- oder Hintergrund erzeugt. Eine korrekte Kamerapositionierung ermöglicht die Kontrolle über Komposition und visuelle Akzente im finalen Bild.
Rendering
Rendering ist der Prozess der Umwandlung dreidimensionaler Daten in fertige zweidimensionale Bilder oder Animationen. Dabei werden Licht, Schatten, Texturen und Effekte berechnet. Raytracing simuliert das reale Verhalten von Licht, einschließlich Reflexionen und Brechungen, und erzeugt äußerst realistische Bilder. Rasterisierung ist eine schnellere, aber weniger detaillierte Methode, die für Echtzeitanwendungen wie Videospiele genutzt wird. Die Rendering-Qualität beeinflusst direkt den visuellen Eindruck und die Produktionszeit von Projekten.
Animation
Animation in der 3D-Visualisierung umfasst die Erzeugung von Bewegungen von Objekten, Kameras oder Effekten über die Zeit. Keyframe-Animation basiert darauf, Schlüsselpositionen oder -zustände zu bestimmten Zeitpunkten zu definieren, wobei Zwischenbilder automatisch berechnet werden. Prozedurale Animation verwendet algorithmische Methoden zur Generierung von Bewegungen und eignet sich zur Simulation komplexer Phänomene wie Wind, Wasser oder Menschenmengen. Animationen bringen Dynamik und Klarheit in die Darstellung komplexer Abläufe oder Konzepte.
Postproduktion
Postproduktion umfasst alle Arbeitsschritte nach dem Rendering, die der Verfeinerung und Verbesserung des visuellen Materials dienen. Dazu gehören das Zusammenfügen verschiedener Bildebenen (Compositing), Farbkorrekturen und das Hinzufügen von Spezialeffekten. Farbkorrektur (Color Grading) passt die Farbtöne an, um die gewünschte Stimmung oder den künstlerischen Stil zu erzielen. Die Postproduktion ist entscheidend für das finale Erscheinungsbild und die Professionalität jeder 3D-Visualisierung.