3D-Echtzeit

Als 3D-Echtzeit wird die Darstellung von computergenerierten Szenarien, die den Eindruck von realen Welten vermitteln und in Echtzeit generiert werden, bezeichnet. Obwohl die Begriffe Virtuelle Realität und 3D-Echtzeit normalerweise synonym gebraucht werden, gibt es einen wesentlichen Unterschied. Dieser liegt im Grad der Immersion und den benötigten Ein- und Ausgabegeräten. Während die Virtuelle Realität kaum aus den High-End-Bereichen bei großen Unternehmen und Hochschulen herauskommt, wird 3D-Echtzeit von den 3D-Spielen und den Grafikkarten-Herstellern getrieben.

Hardware[Bearbeiten]

Immersion ist das Stichwort für den Unterschied zwischen VR und 3D-Echtzeit. Während Spiele leicht ohne stereoskopische Darstellung auskommen, ist dies eine Grundbedingung für die Identifizierung eines VR-Systems. 3D-Echtzeit-Systeme laufen auf guten bis High-End-PCs mit Windows- oder Linux-Betriebssystem und einer guten bis sehr guten Grafikkarte. Oftmals wird als Grafik-Subsystem OpenGL (Industriebereich), aber auch DirectX (Spiele) verwendet.

Immersion bedeutet nicht immer nur teure oder aufwändige Geräte wie CAVEs oder getrackte HMDs. Computerspiele zeigen, dass ein immersives Eintauchen in virtuelle Welten auch durch emotionale Beteiligung des Spielers möglich ist.

Software[Bearbeiten]

3D-Echtzeit-Software-Systeme sind High-End-Computer-Anwendungen mit vielen Jahrzehnten an Entwicklungszeit. Hier besteht kein Unterschied zur VR. Dreidimensionale Welten (werden als Szenerien bezeichnet), die mit Hilfe von vektororientierten Grafik-Programmen oder CAD-Systemen aufgebaut (konstruiert) werden. Danach werden diese Geometrien mit Texturen und Materialien versehen, um ein möglichst reales Aussehen zu erhalten. Weitere Multimediaobjekte wie Ton (Sound), Videos, bewegte Objekte und andere Animationen ergänzen die Szenerie. Ist diese fertiggestellt, kann man sich in dieser Szenerie frei bewegen, also gehen, fliegen oder einfach nur frei navigieren. Es ist kein weiterer Renderlauf wie bei Animations-Systemen notwendig.

Anwendungen[Bearbeiten]

Die Einsatzgebiete sind fast unbegrenzt, und nehmen auch immer mehr Fachgebiete ein. Die wichtigsten sind im Folgenden: Digital Mock-Up, virtuelle Prototypen, virtuelle Produktpräsentation, Architektur-Visualisierungen, Medizin, Maschinenbau, Schiffbau, Industrieanlagen, digitale Fabrik, GIS, Besucherinformationssysteme in Museen und Parks und anderen öffentlichen Einrichtungen, Stadtvisualisierungen. Mittlerweile lassen sich 3D-Echtzeit-Anwendungen mit herkömmlichen Online-Datenbanken oder Contentmanagement Systemen oder Webshops verknüpfen, so dass der 3D-Content „außerhalb“ der eigentlichen 3D-Umgebung verwaltet werden kann. Die Kommunikation bzw. der Datenaustausch zwischen 3D-Engine und Datenbank kann z. B. über APIs (PHP, AJAX) erfolgen. Alle Inhalte, ob Text, Bild, Video, Audio oder 3D-Skulpturen werden in diesem Beispiel in einer MySQL-Datenbank verwaltet. Der Datenaustausch zur Darstellung im Browser erfolgt über ein Web3D-Framework. Die Platzierung der Medien wird mit Hilfe eines Online-CMS vorgenommen, wobei der 3D-Code dynamisch an die 3D-Engine per Klick übertragen wird. Somit sind 3D-Echtzeit-Anwendungen dynamisch und unendlich skalierbar.

Vorkommen in Filmen[Bearbeiten]

Im fiktiven Star-Trek-Universum in Form des Holodecks.
In Simulacron-3 sowie dessen Neuverfilmungen verwischen die Grenzen zwischen Realität und Virtueller Realität.
.hack beschäftigt sich mit dem Phänomen des VR-MMORPG.
Im Film eXistenZ befinden sich die Protagonisten in einer stark verschachtelten VR.
Der erste größere Kinofilm, der das Thema virtuelle Realität als Basis benutzte, war Der Rasenmähermann von 1992. In dem Film versucht ein Wissenschaftler, einen geistig zurückgebliebenen Gemeindegärtner mittels VR intelligenter zu machen. Das Experiment schlägt zu gut an und dieser entwickelt erschreckende übersinnliche Kräfte. Die damals hervorragende Darstellung der VR wirkt inzwischen etwas veraltet, gibt aber dennoch einen Eindruck über die Möglichkeiten dieses Mediums.
In Matrix lebt nahezu die gesamte Erdbevölkerung in VR.

3D-Echtzeit in der Stadtmodellierung[Bearbeiten]

Echtzeitanwendungen ermöglichen im Ressort der 3D-Stadtmodellierung mittlerweile auch die Begehung virtueller Städte. Dies ermöglicht die Durchwegung von realitätsgetreuen Abbildungen der Städte in der Fußgänger- oder Hubschrauberperspektive und ermöglicht Simulationen geplanter Bauprojekte, Vermarktung von kommunalen und privaten Flächen und Gebäuden.^[1] 3D Frameworks unterstützen hierbei mehr und mehr die Dynamik (Datenaustausch zwischen herkömmlichen Web-Datenbanken und der 3D Engine) und das Erscheinungsbild der 3D-Echtzeit Anwendungen.