3-dimensional – 3D Grafik, 3D Animation


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3-dimensional

3-dimensionale Darstellungen, kurz auch als 3D-Darstellungen bekannt, gewinnen zunehmend an Bedeutung. Körper, Objekte und Co. werden in drei Dimensionen dargestellt. In der Regel sind das die Länge, Breite und Höhe. Wir alle kennen die dreidimensionale Darstellung aus dem Zeichenunterricht, wo es fast immer Pflicht ist, wenigstens einmal einen Würfel 3-dimensional darzustellen. Doch auch im praktischen Leben gewinnt die drei-dimensionale Darstellung an Bedeutung. Wie aber funktioniert dies?

Was bedeutet 3-dimensional in der Praxis?

Um ein Objekt dreidimensional darzustellen, muss jeder Punkt des Objekts samt dessen Position im Raum mittels eines Vektors abgebildet werden. Dessen Komponenten wiederum legen anschließend die Koordinaten im 3-dimensionalen Raum fest. Je nach Verwendung der Koordinaten gibt es zwei unterschiedliche Koordinatensysteme. Das Kartesische Koordinatensystem für die 3-dimensionale Darstellung besteht aus der x-, y- und z-Achse. Beim Kugelkoordinatensystem verwendet man die r-, ?-und ?-Achse.

Darüber hinaus finden sich zwei weitere Systeme für zweidimensionale Koordinatensysteme, die über eine zusätzliche Höhenkoordinate verfügen. Das sind die Systeme mit der B-, L- und H-Achse und der X-, Y- und H-Achse. Letzteres System wird auch als Gauß-Krüger-Koordinatensystem bezeichnet.

Wie entstehen dreidimensionale Objekte?

Um eine 3D-Grafik, eine 3D-Animation oder andere Visualisierungen 3-dimensional darzustellen, stehen verschiedene Methoden zur Verfügung. So kann das gesamte 3D-Modell auf ein Zielgerät übertragen und dort die Ansichten gerendert werden. Außerdem kann ein 2D-Bild übertragen und anschließend mit Tiefeninformationen ergänzt werden. Schlussendlich kann man auch zwei oder mehr Ansichten eines Bildes übertragen und daraus eine 3D-Grafik erstellen.

Wird das gesamte 3D-Modell übertragen, ist dies die aufwändigste Methode. Diese lässt sich technisch nur dann umsetzen, wenn das Bild im Computer berechnet wird. Dabei kann man jedoch davon profitieren, dass die Ansichten aus allen Richtungen berechnet werden können. So lässt es sich ermöglichen, um die 3D-Grafik herum- oder gar in diese hineinzugehen.

Wird das 2D-Bild übertragen und mit Tiefeninformationen ergänzt, spricht man oft von der 2 ½ D-Grafik. Für die Übertragung bedarf es nur weniger Informationen. Unterschiedliche Überdeckungen, die durch Parallaxe hervorgerufen werden, lassen sich aber nur schwierig abbilden.

Werden mehrere Ansichten des Bildes übertragen, sind diese meist für die beiden Augen oder für verschiedene Richtungen angefertigt worden. Die Qualität ist hier sehr hoch und mit einer geeigneten Kamera können die Bilder problemlos erzeugt werden. Die Datenraten und der Speicherplatz sind hier jedoch höher.

Wozu braucht man 3-dimensionale Darstellungen?

Die wirtschaftliche Bedeutung dreidimensionaler Grafiken hat in der Vergangenheit stark zugenommen, man denke nur an die 3D-Fernseher, die in immer mehr Haushalten zur Verfügung stehen. Aber auch in Computerspielen werden zunehmend häufiger 3D-Animationen eingesetzt. In der Architektur und der Medizin nimmt die 3-dimensionale Darstellung ebenfalls einen ansteigenden Stellenwert ein.