Luftbild einer geplanten PARK-SOLAR PPV-Anlage

Hierbei wurde aufgrund der Modularität der Anlagen natürlich auf die örtlichen Gegebenheiten eingegangen. Wir haben die PARK-SOLAR Anlagen auch in digitaler Form modular aufgebaut, so dass wir mittels geringer Anpassungen auf neue Standorte und Dimensionen kurzfristig eingehen und entsprechende Visualisierungen und Montagen umsetzen können. Hierfür nutzen wir – wenn möglich und vorhanden – auch allgemein verfügbare 3D Daten der Umgebungs-Situation, so dass wir insbesondere die großräumliche Wirkung der Parkplatz-Photovoltaik darstellen können.

In diesem Bild wurden 3D Visualisierung, klassische Fotomontage und KI-Generierte Inhalte verbunden.

Bei den so entstehenden Visualisierungen liegt der Schwerpunkt nicht auf Fotorealismus, sondern es geht dem Kunden darum, seinen Interessenten einen schnellen und qualifizierten Ausblick auf die später umgesetzte Anlage zu ermöglichen. Sowohl Vogelperspektiven als auch Fotomontagen wurden erstellt, letztere vor allem dann, wenn die Anlage nachträglich auf vorhandene Parkplätze installiert werden soll (was eine der wesentlichen Qualitäten der leichten Konstruktion ausmacht).

Illustriertes Funktionsprinzip einer geplanten PARK-SOLAR-Anlage bei Stuttgart

Selbstverständlich werden auch illustrative Arbeiten durch uns im Rahmen dieser Projekte umgesetzt. Die Vielseitigkeit der Projekte ist für uns  gleichermaßen herausfordernd wie spannend und wir freuen uns, auch in Zukunft dabei sein zu dürfen.

Kunde: PARK-SOLAR GmbH  | Stuttgart

Wir begannen das Projekt in Teilaufgaben zu unterteilen, um unsere Kapazitäten effizient nutzen zu können:

Umsetzung des texturierten 3D Modells vom Umland (Bad Mergentheim zzgl. einiger Kilometer als Puffer)

Wir nutzten hierfür OSM-Daten zur Erstellung der Topografie und des Gebäudebestands (via Blender mit OSM-plugin). Theoretisch wäre eine Einbindung von genaueren 3D Landesdaten auf Geoinformationsebene denkbar gewesen, aus Zeit- und Organisationsgründen haben wir diesen Ansatz schnell verworfen. Eine technisch einfache und finanziell günstige Akquisition von 3D-Gelände und Gebäude-Daten war zum Projektzeitpunkt (2020/21) leider nicht gegeben. Einen dritten Weg hätte theoretisch die Extraktion von Google 3D-Daten geebnet, jedoch wären neben Urheberrechtsfragen zum genannten Zeitpunkt ohnehin keine Google 3D-Daten an dieser Stelle verfügbar gewesen.

Würth: Bad Mergentheim, OSM-3D Modell in drei Detailstufen

Die letztlich verwendeten OSM Daten weisen eine geringe Genauigkeit auf, für unsere Zwecke waren sie jedoch ausreichend. Das Umland wurde in 3 Stufen generiert, mit jeweils reduzierten Auflösungstiefen in Textur und Geometrie zum Horizont hin, um die weiter entfernten und weniger wichtigen Umgebungsteile nicht unnötig starken Einfluss auf die Leistung der interaktiven Szene ausüben zu lassen. Im Bezug auf den Baumbestand entschlossen wir uns dazu, nur im unmittelbaren Umfeld des Planungsgebiets mit 3D-Bäumen zu arbeiten, da wir die Datenmenge in vernünftigen Dimensionen halten mussten.

OSM-Modelldaten der Stadt Bad Mergentheim | Übergang Zone 1 zu 2 an verringerter Auflösung erkennbar

Modellierung des Drillberg unter Verwendung einer Punktwolke

Die Modellierung und Texturierung des eigentlichen Geländemodells stellte die anspruchsvollste Aufgabe des Projekts für uns dar.  Um die stark bewegte Topografie im Planungsgebiet möglichst genau darzustellen, erhielten wir entsprechende Datengrundlagen, die uns in Form von 3D-Höhenlinien zur Verfügung gestellt wurden. Wir erzeugten nach Säuberung und Entnahme störender Elemente aus den Höhenlinien über eine abstands-normalisierte Punktfunktion eine Punktwolke (in Rhino3D), die wiederum zu einem geschlossenen Netz neu-vermascht wurde. Hierfür waren einige Anläufe nötig, bis wir mit dem passendsten Algorithmus zufriedenstellende Ergebnisse erhielten (via Meshlab).

Bad Mergentheim (Drillberg): Von Höhenlinien (1) über die Punktwolke mit ca. 330.000 Punkten (2) zum Netz (3)

Da so gewonnene Netz wurde an seinen Rändern mit dem zuvor erstellten OSM Modell händisch versäubert und in einem längerfristigen Prozess um Straßen, Wege und Details erweitert. Zum Schluss wurden die im ersten Schritt gewonnenen Satellitentexturen für die verbleibenden Grünflächen wiederverwendet und möglichst exakt ausgerichtet (3DS MAX).

Bad Mergentheim (Drillberg): Fertiges Geländenetz nach Punktwolke, hochauflösend und texturiert

Modellierung und Texturierung der bestehenden Gebäude

Unser Auftraggeber hatte bereits zu einem früheren Zeitpunkt teilweise 3D Daten für die Bestandsbebauung und Neuplanungen anfertigen lassen. Leider lagen diese insbesondere im Fall des Bestands Großteils in einer Form vor, die uns eine Weiterverwendung genauso aufwändig gemacht hätte wie die Neuerstellung.

Bad Mergentheim (Drillberg): Digitalisierungsprozess der Gebäude

Wir haben uns daher im Kontext der Aufgabenstellung (interaktive Präsentation) für eine effiziente Neuerstellung der Gebäude nach dem Prinzip der Spieleindustrie entschieden: Der erste Schritt zur Bestandsentwicklung war ein ganzer Tag auf dem Gelände, bei dem wir alle Gebäude von allen Fassadenrichtungen fotografiert haben. Es entstanden hunderte Fotos von über 60 Gebäuden. Via box-modelling entstanden unter Referenz von Plänen, Fotos und alten 3D-Modellen die Außenhüllen der Gebäude, die später, nach der Texturierung mit den aus den zuvor erstellten, nachbearbeiteten Fotografien, mittels baking zu jeweils solitären 3D-Modellen mit PBR-shading wurden (eine angedeutete Fenster-Beleuchtung inklusive). Auch wenn letzteres nur wie eine Spielerei erscheint, so war der Zusatzaufwand an dieser Stelle vergleichsweise gering, bei gleichzeitig hohem Unterhaltungswert. Wir arbeiteten in diesem Schritt primär mit 3DS-MAX/Photoshop.

Drillberg bei Bad Mergentheim: Texturierung und Materialeigenschaften der Gebäude

Zusammenführung der Szene inkl. Neuplanung und Aufschüttungshügel

An dieser Stelle beginnt Teil der Arbeit, den man als sehr produktiv wahrnimmt, da endlich die Dinge visuell zusammenfinden. Alle erzeugten Daten wurden sukzessive in unsere finale Anwendung (in diesem Fall: Twinmotion) importiert und mit den entsprechenden Materialien versehen. Grundeinstellungen, Kameraperspektiven, Licht etc. wurden eingerichtet. Der Aufschüttungshügel wurde re-importiert und musste teilweise ans Gelände angepasst werden.

Drillberg bei Bad Mergentheim: Vollständiges 3D Modell mit allen Bestandsgebäuden, im Hintergrund diverse Neuplanungen inkl. Aufschüttungshügel

Detaillierung und Dekoration der Szene, mit dem Fokus auf bestimmte Schwerpunkte

Der Abschluss der Arbeiten bestand aus der Ausgestaltung mit dekorativen Elementen, Bäumen, Straßenleuchten, Schildern. Dies wurde durch die auf dem Gelände entstandenen Fotografien möglich, da wir auf Basis besagter Fotos die Platzierung entsprechender Elemente herauslesen konnten. Wir haben zusätzlich noch einige Pfade mit fahrenden Autos gelegt, um die Situation etwas zu beleben. Nach einer kleinen Korrekturrunde mit dem Kunden bei der kleinere Anpassungen umgesetzt wurden, konnte die finale Szenerie übergeben werden und erfreut sich reger Nutzung.

Kunde: Würth Industrie Service GmbH & Co. KG | Bad Mergentheim

Seit vielen Jahren verfolgen wir die Entwicklungen im Bereich der Echtzeit-Visualisierung. Der Reiz solcher Anwendungen liegt zum Einen in der unmittelbaren Sicht- und Manipulierbarkeit der Ergebnisse, zum Anderen in der Möglichkeit sich frei durch den Entwurf bewegen zu können.

Mittlerweile ist einige Zeit vergangen, seit wir uns aktiv mit den Möglichkeiten im Feld der Realtime-Anwendungen auseinandergesetzt haben. In 2016 hat das Thema VR (Virtual Reality) auch durch die mediale Omnipräsenz neuen Aufwind bekommen. Es sind viele neue Produkte auf dem Markt (Oculus Rift, HTC Vive, etc.) und das für eine sinnvolle Einsetzbarkeit dieser Mensch-Maschine-Schnittstellen notwendige Potential der Computer ist nunmehr auf einem brauchbaren Niveau.

Die dritte Komponente im Bunde, die Software, schien in einigen Bereichen der technischen Entwicklung hinterher zu laufen. Während technisch schon vieles möglich war, wurde doch aufgrund mangelnder Benutzerfreundlichkeit und damit verbundener, hoher Kosten bislang vergleichsweise wenig umgesetzt. Das scheint sich jetzt zu ändern. Es drängen immer mehr Software-Lösungen auf den Markt, die auch den Bereich der Visualisierung immer stärker beeinflussen und VR-Projekte zu (eher) vertretbaren Budgets ermöglichen.

Es geht letztlich immer um die Bereitschaft der Kunden, für eine neue Technologie zu zahlen. Diese Bereitschaft entsteht nur dann, wenn sich Auftraggeber einen konkreten Mehrwert dadurch erhoffen. In Zeiten ständiger, steigender Kosten und immer stärkeren Wettbewerbs müssen alle im Markt beteiligten das erreichen ihrer Ziele durch neue Wege und trotzdem bezahlbare Mittel sicherstellen. Kurz gesagt: Reicht einer Investorengesellschaft das visualisierte Exposé nebst Bauschild, oder müssen 2017 zusätzlich auch Cyberhelme her?

Einige Unternehmen haben diese Frage für sich bereits beantwortet, andere warten noch ab. Wir haben vor kurzem die Gelegenheit gehabt uns mit dem Thema auseinanderzusetzen – noch ohne Cyberhelm, doch dazu später mehr.

Idealerweise importieren wir mittels des etablierten FBX-Formats die erstellten 3D-Daten aus der Modellierungs-Anwendung (Autocad, etc.) inkl. der Texturkoordinaten (falls vorhanden) in die Realtime-Anwendung.

Danach beginnen wir für Sie die individuelle Gestaltung von Materialien, Beleuchtungsszenarien und das erwünschte Gefühl für den wahrgenommenen Realismus auszuarbeiten. Dieser stellt sich – sofern im Ergebnis gewollt – nur mit hohem Aufwand ein.

Alternativ dazu lassen sich durch mannigfaltige Gestaltungsmöglichkeiten die 3D-Daten in nahezu jeden beliebigen Look transformieren (Strichzeichnung und Styrodur-Look inklusive):

Styrodur-Look | ©Ingres. arch M. Jedlika, K. Stara, P. Kucera, Bc. Peter Bednar

Mittlerweile liefern umfangreiche Objektbibliotheken Modelle überwiegend hoher Qualität, genügen fotorealistischen Ansprüchen jedoch nicht immer. Man tut als kreativer Anwender gut daran, sich die verwendeten Objekte genau vor deren Einsatz anzusehen. Dafür spart man unendlich viel Zeit bei der Ausstattung seiner Szene, die man andernorts für die Akquisition und Vorbereitung von 3D-Modellen aufwendet – ein klarer Kostenvorteil im Projektgeschäft.

Ein sehr angenehmer Vorteil zeitgenössischer Software ist, dass man sich um viele technische Hintergrundparameter nicht mehr kümmern muss. So ist zum Beispiel das Thema LOD (Level of Detail) ist insbesondere bei Pflanzen sehr wichtig. Will man eine große Parkanlage oder gar ganze Städte visualisieren, ist das ohne funktionierendes LOD nicht möglich. Es kommt hierbei auf eine gute Balance zwischen visueller Qualität und hohem Einsparpotential bei den Polygonen an. Aktuelle Anwendungen glänzen hier, indem sie einem das ganze Thema vorenthalten und sich still und leise, selbstständig und effektiv darum kümmern.

Automatisches Level of Detail (LOD)

Der Nachteil dabei ist, dass man hierfür auf bestimmte Objekttypen in der Anwendungsbibliothek festgelegt ist – eigene, importierte Objekte werden nicht intelligent entfernungsabhängig reduziert. Dafür bringen Bäume aus entsprechender Quelle das angenehme und subtile „Rauschen im Blätterwald“ mit, also natürliche Windbewegungen.

Ist die Szenerie schließlich nach eigenen Vorstellungen vervollständigt, kommt der Moment der Ausgabe. Hier sind mehrere Wege möglich:

• Klassische Standbilder
• Animationen / Film
• 360° Panoramen mit VR-Unterstützung
• Realtime-Anwendung mittels Viewer

Der erste Punkt ist letztlich nicht der Grund eine Realtime-Anwendung zu verwenden, auch wenn viele Nutzer damit durchaus beeindruckende Ergebnisse erzielen. Spannend wird es ab den Animationen: Da die Bildberechnung nahezu ausschließlich über die Grafikkarte ausführt wird, sind entsprechende Filmberechnungen im Vergleich zu „klassischen“ Systemen konkurrenzlos schnell. Lange Kamerafahrten inklusive einfacher Objekt-Animationen lassen sich vergleichsweise schnell umsetzen.

Die wirkliche Stärke der Technologie ist aber das Erkunden und freie Bewegen in einer Szenerie, 360°-VR-Panoramen sind – unserer Meinung nach – Übergangslösungen.

Besonderen Spaß bereitet der Echtzeit-3D-Viewer, der die freie Bewegung in der Szene ermöglicht. Spätestens das Leuchten in den Augen der Kunden, die sich frei im präsentierten Entwurf bewegen können, lässt keinen Zweifel am Sinn einer Echtzeit-Lösung: Keine andere Präsentationsform bietet eine solche Immersion und Freude am Entdecken! Einzig die Datenmenge stellt noch eine gewisse Hürde für eine breite Nutzung durch Konsumenten und Endkunden dar, denn eine Online-Nutzung über Webseiten ist nach heutigem Stand der Technik (noch) nicht praktikabel.

Ebenso raten wir derzeit (noch) von einer Festlegung auf ein bestimmtes Hardware-System zur Nutzung der VR-Erfahrung ab. Die Innovationszyklen sind momentan kurzfristig und es ist nicht eindeutig klar, welche Produkte von welcher Software 100%ig unterstützt werden. Eine Einzelfallentscheidung auf Basis der genutzten Software ist notwendig.

Wir werden uns jetzt und in Zukunft mehr mit den Themen Realtime & VR beschäftigen: Sollten Sie zu diesem Thema weitere Informationen wünschen oder ein Projekt mit dieser Technologie umsetzen wollen, stehen wir Ihnen gerne zur Verfügung! Sprechen Sie uns an und wir beraten Sie gerne und unverbindlich zu Ihrem Vorhaben.

In der folgenden Galerie finden sich einige Eindrücke aus einem kürzlich fertiggestellten Projekt, mit freundlicher Genehmigung unserer Kunden GartenART & HUF-Haus aus Montabaur: