Methoden zur 3D Modell Erstellung

3D Modelle werden in vielen Bereichen verwendet, darunter in der Filmindustrie, in Videospielen, in der Architektur und natürlich für Augmented Reality (kurz AR). Die Erstellung eines 3D Modells erfordert jedoch ein tiefes Verständnis der verfügbaren Techniken und Methoden, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen. Dieser Blogbeitrag bietet einen Überblick über verschiedene Methoden zur 3D Modell Erstellung, damit Du die richtige Methode für Dein nächstes Projekt auswählen kannst.

3D Modelle erstellen – mit Photogrammetrie

Photogrammetrie ist eine der Methoden zur 3D Modell Erstellung und basiert auf der Verarbeitung von Fotos. Bei dieser Methode wird ein Objekt aus verschiedenen Blickwinkeln fotografiert und eine spezielle Software fügt diese Bilder zu einem 3D Modell zusammen. Diese Methode ist ideal zum Erstellen realistischer 3D Modelle realer Objekte wie Gebäude, Landschaften, oder Statuen.

Um ein photogrammetrisches Modell zu erstellen, musst Du also zunächst eine ausreichende Anzahl von Bildern Deines Objekts aufnehmen. Die Anzahl der benötigten Bilder hängt von der Größe des Objekts und dem gewünschten Detaillierungsgrad des 3D Modells ab, im Durchschnitt sind es 20-30 Fotos. Es ist wichtig, Bilder aus verschiedenen Blickwinkeln und Perspektiven aufzunehmen, um das Motiv so vollständig wie möglich zu erfassen. Sobald die Bilder aufgenommen wurden, werden sie mit einer speziellen Photogrammetrie-Software verarbeitet. Diese Software verwendet spezielle Algorithmen und Techniken, um Bilder in 3D Punktwolken auszurichten, zu registrieren und zu verarbeiten. Diese Punktwolke enthält eine große Anzahl von Punkten, die die Form des Objekts widerspiegeln.

Der nächste Schritt besteht darin, Oberflächendaten und Texturinformationen aus der Punktwolke zu erstellen. Dadurch wird das Modell realistischer und optisch ansprechender.

Schließlich kann das 3D Modell zur Weiterverarbeitung in 3D Software oder zur Verwendung in anderen Anwendungen exportiert werden.

3D Modelle erstellen – mit Scanner

3D Scanner sind sehr nützlich, um reale Objekte in digitale 3D Modelle umzuwandeln. Digitale 3D Modelle können weiterverarbeitet und in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden. Diese Technologie findet in vielen Bereichen Anwendung, darunter Architektur, Industrie, Medizin, Unterhaltung sowie Prototypen- und Produktherstellung.

3D Scannen ist eine Methode zum Erfassen der dreidimensionalen Form eines Objekts. Es gibt viele verschiedene Arten von 3D Scannern, aber alle funktionieren im Allgemeinen auf die gleiche Weise. Zunächst geht es um die Objekterkennung. Die zu scannenden Objekte werden auf einer speziell für die 3D Erfassung eingerichteten Plattform oder einem Raum platziert. Je nach Scannertyp kann das Objekt für eine vollständige Erfassung  bewegt oder stationär sein. Es folgt der Scanvorgang. Scanner senden Infrarot-, Laser- oder optische Signale aus, um Objekte zu scannen. Das Signal trifft auf ein Objekt und wird von diesem reflektiert oder abgestrahlt. Ein Scanner erfasst diese Signale und misst den Abstand zwischen dem Scanner und dem Objekt. Die gemessenen Distanzen werden per Software in eine 3D Punktewolke umgewandelt. Diese Punktwolke ist eine Sammlung von Millionen von Punkten, die die Form und das Aussehen des gescannten Objekts darstellen. In einigen Fällen können zusätzlich zur Entfernungsmessung auch Farbinformationen oder Texturen erfasst werden. Im letzten Schritt wird eine Nachbearbeitung vorgenommen. Die Punktwolke kann jetzt in eine 3D Modellierungssoftware importiert werden, um ein 3D Modell zu erstellen. Die Punkte werden in ein Flächenmodell umgewandelt, das je nach gewünschtem Detaillierungsgrad weiterverarbeitet werden kann.

3D Modelle erstellen – mit AI

Artificial Intelligence (kurz AI – auch bekannt als KI – künstliche Intelligenz) ist eine der neusten Methoden zur 3D Modell Erstellung und kann auf vielfältige Weise zur Erstellung von 3D Modellen eingesetzt werden. Es ist wichtig zu beachten, dass die Verwendung von KI beim Erstellen von 3D Modellen nicht alle Schritte ersetzt, die zum Erstellen von 3D Modellen erforderlich sind. Vielmehr kann KI als Werkzeug zur Unterstützung und Beschleunigung des Modellierungsprozesses eingesetzt werden. Mit KI-gestützten Methoden kann man komplexe Formen und Texturen schneller erstellen und 3D Modelle generieren, die sonst sehr schwierig oder unmöglich zu erstellen wären.

Hier sind einige der gängigsten Möglichkeiten, wie AI beim Erstellen von 3D Modellen helfen kann:

Generative Adversarial Networks (GANs): GANs sind eine Art AI Algorithmus, der zum Generieren von 3D Modellen verwendet werden kann. Es verwendet zwei künstliche neuronale Netze, die sich gegenseitig trainieren, um ein realistisches 3D Modell zu erstellen. Das Netzwerk generiert ständig neue Modelle und lernt, was realistisch aussieht und was nicht. Bekannt ist hier Googles Dreamfusion (oder auch das Pendant zu Dall-E: Point-E. Beide Programme ermöglichen es durch Verwendung von AI aus einer Texteingabe 3D Modelle zu erstellen.

Autoencoder: Ein Autoencoder ist eine Art neuronales Netzwerk, das für die Bild- oder Signalverarbeitung verwendet wird. Es kann auch zum Erstellen von 3D Modellen verwendet werden, indem vorhandene 3D Modelle analysiert und wichtige Merkmale extrahiert werden. Das Netzwerk kann diese Features dann nutzen, um neue, ähnliche 3D Modelle zu generieren.

Machine Learning: Es ist möglich 3D Modelle mit Modellen für maschinelles Lernen zu erstellen. Dabei können große Datenmengen analysiert werden, um Vorlagen zu erstellen, aus denen neue Modelle abgeleitet werden. Systeme werden auf große Datenmengen trainiert, um Muster und Merkmale zu erkennen und zu reproduzieren. Es können damit realistische 3D Modelle erstellen, indem das Programm lernt, wie Licht und Schatten auf verschiedene Objekte treffen. Machine Learning kann auch beim Texturieren und Zusammenfügen von 3D Modellen helfen.

Eine Technologie, die sich Machine Learning zu Nutze macht ist NeRF. NeRF steht für Neural Radiance Fields, ein tiefes neuronales Netzwerkmodell, das für die 3D Rekonstruktion und Bildsynthese verwendet wird. Dies ist eine Methode, die es ermöglicht, komplexe 3D Szenen aus 2D Bildern zu rekonstruieren und realistische 3D Bilder zu erzeugen. NeRF Modelle haben viele Anwendungen in verschiedenen Bereichen wie Virtual Reality, Computergrafik und Robotik. Hier ein kurzes Video wie das Ganze funktioniert.

Mazing kombiniert verschiedene AI Methoden und kann somit einen günstigen und skalierbaren 3D-Modellierungsprozess anbieten. Mehr dazu im Kapitel „outsourcen oder selbermachen“.

3D Modelle erstellen – mit Modellierern

Die manuelle Modellierung ist die „traditionelle“ Methode zur Erstellung von 3D Modellen. Hier wird das Modell manuell geformt und in einem 3D Modellierungsprogramm wie beispielsweise Blender, Vectary, BlocksCAD oder SketchUp erstellt. Diese Methode erfordert viel Geduld und Geschick, da jedes Detail des Modells von Hand gefertigt werden muss. Es ist jedoch eine sehr flexible Methode und ermöglicht die Erstellung komplexer und detaillierter Modelle.

Nachdem die Software ausgewählt wurde, beginnt der Prozess mit der Skizzierung des Modells. Dies kann von Hand oder digital mit der 3D Modellierungssoftware erfolgen. Eine grobe Skizze des Modells kann dabei helfen, eine Vorstellung von der Form und Größe des Modells zu bekommen. Das Modell kann nun in der 3D Modellierungssoftware erstellt werden. Dies erfolgt durch das Erstellen von Geometrie, wie Polygone, Flächen und Volumenkörpern, um das Modell zu formen. Die Geometrie kann z. B. durch Verschiebung, Skalierung oder Drehung verändert werden, um die Form und Details des Modells zu erstellen. Nachdem das Modell erstellt wurde, kann es texturiert werden, um ihm Farben und Materialien zu verleihen. Texturen können durch das Auftragen von Bildern oder Muster auf die Oberfläche des Modells erstellt werden. Eine hochwertige Texturierung kann das Modell realistischer und ansprechender machen. Nun folgen die Beleuchtung und das Rendering. Die Beleuchtung des Modells ist ein wichtiger Schritt, um das Modell realistischer zu gestalten. Hierbei können verschiedene Lichtquellen verwendet werden, um Schatten und Reflexionen zu erzeugen. Das Rendering bezieht sich auf die Erstellung von Bildern oder Animationen aus dem Modell, die dann exportiert werden können, um in anderen Anwendungen -wie Augmented Reality Tools- verwendet zu werden.

Die manuelle 3D Modellierung erfordert eine hohe kreative Fähigkeit und Erfahrung im Umgang mit der 3D Modellierungssoftware. Es kann eine zeitaufwendige und anspruchsvolle Aufgabe sein, aber es bietet eine hohe Flexibilität und Kontrolle über das Modell, um es genau nach den eigenen Vorstellungen zu erstellen.

Selbermachen oder doch lieber outsourcen?

Es stellt sich die Frage, ob man 3D Modelle selbst erstellen kann bzw. will oder lieber erstellen lassen möchte. Wie wir bisher gesehen haben, sind die Methoden zur 3D Modell Erstellung eine komplexe Thematik, die zahlreiche Möglichkeiten bietet. Es sind einige – zum Teil auch kostenfreie- Programme verfügbar. Doch musst Du abwägen, inwieweit Du dich hier einarbeiten möchtest und ob Dein Können auch für komplexere 3D Modelle ausreicht. Es gibt viele Gründe, die 3D Modellierung den Experten zu überlassen.

Viele Arten der 3D Modell Erstellung benötigen eine professionelle Ausstattung. Die 3D Modellierung erfordert spezielle Geräte wie leistungsstarke Computer oder 3D Scanner. Fachleute verfügen oft über die neueste Technologie, die zum Erstellen hochwertiger 3D Modelle benötigt wird.

Erfahrene 3D-Modellierer können sicherstellen, dass das Modell genau den Anforderungen des Kunden entspricht und frei von Fehlern und Problemen ist. Ein schlecht erstelltes 3D Modell kann Probleme in der Produktion oder im Endprodukt verursachen, was zu zusätzlichen Kosten und Verzögerungen führen kann. Gerade für Augmented Reality Anwendungen müssen 3D Modelle spezielle Anforderungen erfüllen und optimiert werden. Eine kostengünstige und hochqualitative Option bietet hier die Mazing 3D Modellierung. Wenn Du noch keine 3D Modelle hast, kann Dir Mazing diese unkompliziert erstellen. Dafür werden lediglich einige Produktfotos, CAD Skizzen oder Scans benötigt. Natürlich können diese aufbereitet werden, damit Sie für Anwendungen für z.B. Web AR eCommerce, Instagram Filter, Virtual Try-On, usw. geeignet sind. Auch eine Integration in Webseiten oder Onlineshops kann Mazing für Dich übernehmen – Du hast also alle Services aus einer Hand.

Erfahrene 3D Modellierer verfügen über umfassende Kenntnisse und Erfahrungen in der 3D Modellierung und können komplexe Formen und Texturen erstellen, die für Laien nur schwer zu erstellen sind. Außerdem können Experten Prozesse rationalisieren und potenzielle Fehlerquellen minimieren, was Zeit und Geld spart. Allgemein lässt sich sagen, dass das Erstellen eines 3D Modells eine zeitaufwändige Aufgabe sein kann, die viel Geduld und Ausdauer erfordert. Die Beauftragung eines Experten spart Zeit und ermöglicht es, ein Modell schnell und effizient zu erstellen.

Zuletzt muss noch der kreative Input erwähnt werden, den ein Experte bieten kann. Experten können kreative Informationen und Ideen liefern, die das 3D Modell wesentlich optimieren können. Dadurch wird das Modell zweckdienlicher und hochwertiger.

Innovationen im 3D Modellieren: Was die Zukunft bringen wird

Die Zukunft der Methoden zur 3D Modell Erstellung ist rosig und bietet viele Möglichkeiten für Weiterentwicklung und Innovation. Einer der wichtigsten Trends ist die Weiterentwicklung des maschinellen Lernens und der künstlichen Intelligenz. Dadurch wird die Erstellung von 3D Modellen schneller und effizienter. Dies verbessert die Qualität der hergestellten Modelle und senkt die Produktionskosten. Budgetvorteile großer Studios gegenüber kleineren Kreativstudios könnten hierdurch schwinden.

Ein weiterer wichtiger Trend ist der zunehmende Einsatz von Augmented und Virtual Reality Technologien (aka Metaverse) in verschiedenen Branchen wie Einzelhandel, Bauwesen und Gesundheitswesen. Die Verwendung von 3D Modellen in AR und VR Anwendungen bietet Benutzern ein immersives Erlebnis, das es ihnen ermöglicht, Produkte und Umgebungen aus verschiedenen Blickwinkeln zu betrachten.

Zusammenfassung

Es gibt verschiedene Arten 3D Modelle zu erstellen. Darunter Photogrammetrie, Scanner, AI und Modellieren. Hierfür gilt es die am besten passende Variante für sich und seine Produkte zu finden. Je nachdem was einem vertrauter vorkommt oder wo man sich besser auskennt, dementsprechend kann man auch wählen. Mit Mazing können sie Ihre perfekte Auswahl treffen.

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