3D-Technologien im Internet
Vergleich aktueller 3D-Web-Technologien und Kategorisierung dieser nach Anwendungsbereichen
©2008
Studienarbeit
63 Seiten
Zusammenfassung
Inhaltsangabe:Einleitung:
3D-Grafik fasziniert den Betrachter. Er fühlt sich dadurch in eine virtuelle Welt versetzt, die ähnliche Charakteristiken wie die reale Welt aufweist. Dies erzeugt das Gefühl der Dazugehörigkeit, Involviertheit.
3D gives you the sense of feeling part of the world. Dieses Gefühl des Dabei-Seins wird auch im Online-Bereich für vielerlei Anwendungsgebiete ausgenutzt, nicht zuletzt um Gewinne aus den dadurch entstehenden Möglichkeiten zu schöpfen.
Im 3-D-Internet wittern neben Technologiekonzernen wie Microsoft, IBM oder Google Dienstleister sowie Markenartikelhersteller ein Milliardengeschäft. Die Financial Times Deutschland berichtete Anfang 2007, dass IBM nach offenen Standards für das 3D-Internet suche, Google bietet das, in der Basisversion kostenlose, Modellierungstool SketchUp und eine damit verbundene Datenbank von Modellen, die von Nutzern kostenfrei zur Verfügung gestellt werden, und wo die Möglichkeit besteht, diese Modelle in GoogleEarth zu integrieren [vgl. 4.2]. Apple wiederum hat im April diesen Jahres ein Patent angemeldet, welches signalisiert, dass die Firma an einer dreidimensionalen Shopping-Umgebung arbeitet.
Das rege Interesse vieler der größten Firmen in der Branche lässt darauf schließen, dass das Internet sich in einem Wandel befindet und immer mehr auf 3D-Technologien gesetzt wird.
Web 3.0 ist nichts anderes als das dreidimensionale Internet! Im Web 2.0 können wir alle das Internet über Blogs, Wikipedia, YouTube, Facebook oder Myspace mitgestalten. Im Web 3.0 werden wir dasselbe tun - aber in 3D! Der Sprung vom Community Web 2.0 zum 3D Web 3.0 wird ein Quantensprung sein, der mit dem Schritt vom Buch zum Fernseher verglichen werden kann. Da jedoch dieser Schritt von Web 2.0 zum Web 3.0 nicht in kurzer Zeit geschehen kann, ist es für Designer und Entwickler wichtig, sich über für sie verfügbare 3D-Technologien und deren Einsatzmöglichkeiten zu informieren. Aktuell wird 3D, außer in den virtuellen Communities wie SecondLife, noch als Teilanwendung in eine Website integriert. Das heißt nicht die ganze Website ist bisher in 3D, sondern nur Ausschnitte der Website. Doch um später den Sprung in das komplette Web 3D zu schaffen, ist es wichtig sich schon jetzt in die Thematik einzuarbeiten und anzufangen 3D-Inhalte zu erstellen.
Diese Arbeit soll aktuell am Markt befindliche Web-3D-Technologien analysieren und vergleichen. Dabei werden sowohl auf Anwender als auch auf Entwickler bezogene […]
3D-Grafik fasziniert den Betrachter. Er fühlt sich dadurch in eine virtuelle Welt versetzt, die ähnliche Charakteristiken wie die reale Welt aufweist. Dies erzeugt das Gefühl der Dazugehörigkeit, Involviertheit.
3D gives you the sense of feeling part of the world. Dieses Gefühl des Dabei-Seins wird auch im Online-Bereich für vielerlei Anwendungsgebiete ausgenutzt, nicht zuletzt um Gewinne aus den dadurch entstehenden Möglichkeiten zu schöpfen.
Im 3-D-Internet wittern neben Technologiekonzernen wie Microsoft, IBM oder Google Dienstleister sowie Markenartikelhersteller ein Milliardengeschäft. Die Financial Times Deutschland berichtete Anfang 2007, dass IBM nach offenen Standards für das 3D-Internet suche, Google bietet das, in der Basisversion kostenlose, Modellierungstool SketchUp und eine damit verbundene Datenbank von Modellen, die von Nutzern kostenfrei zur Verfügung gestellt werden, und wo die Möglichkeit besteht, diese Modelle in GoogleEarth zu integrieren [vgl. 4.2]. Apple wiederum hat im April diesen Jahres ein Patent angemeldet, welches signalisiert, dass die Firma an einer dreidimensionalen Shopping-Umgebung arbeitet.
Das rege Interesse vieler der größten Firmen in der Branche lässt darauf schließen, dass das Internet sich in einem Wandel befindet und immer mehr auf 3D-Technologien gesetzt wird.
Web 3.0 ist nichts anderes als das dreidimensionale Internet! Im Web 2.0 können wir alle das Internet über Blogs, Wikipedia, YouTube, Facebook oder Myspace mitgestalten. Im Web 3.0 werden wir dasselbe tun - aber in 3D! Der Sprung vom Community Web 2.0 zum 3D Web 3.0 wird ein Quantensprung sein, der mit dem Schritt vom Buch zum Fernseher verglichen werden kann. Da jedoch dieser Schritt von Web 2.0 zum Web 3.0 nicht in kurzer Zeit geschehen kann, ist es für Designer und Entwickler wichtig, sich über für sie verfügbare 3D-Technologien und deren Einsatzmöglichkeiten zu informieren. Aktuell wird 3D, außer in den virtuellen Communities wie SecondLife, noch als Teilanwendung in eine Website integriert. Das heißt nicht die ganze Website ist bisher in 3D, sondern nur Ausschnitte der Website. Doch um später den Sprung in das komplette Web 3D zu schaffen, ist es wichtig sich schon jetzt in die Thematik einzuarbeiten und anzufangen 3D-Inhalte zu erstellen.
Diese Arbeit soll aktuell am Markt befindliche Web-3D-Technologien analysieren und vergleichen. Dabei werden sowohl auf Anwender als auch auf Entwickler bezogene […]
Leseprobe
Inhaltsverzeichnis
Franka Moritz
3D-Technologien im Internet
Vergleich aktueller 3D-Web-Technologien und Kategorisierung dieser nach
Anwendungsbereichen
ISBN: 978-3-8366-3015-3
Herstellung: Diplomica® Verlag GmbH, Hamburg, 2009
Zugl. Fachhochschule Brandenburg, Brandenburg, Deutschland, Studienarbeit, 2008
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© Diplomica Verlag GmbH
http://www.diplomica.de, Hamburg 2009
Inhaltsverzeichnis
1
Einleitung
1
1.1 Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
1.2 Zielsetzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
1.3 Abgrenzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
2
Grundlagen von 3D-Grafik im Internet
4
2.1 Klassifizierung von 3D-Technologien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
2.2 Funktionsweise von 3D-Echtzeit-Grafik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
2.3 Faktoren und Probleme von 3D-Echtzeit-Grafik . . . . . . . . . . . . . . .
8
3
Vergleich von 3D-Web-Technologien
9
3.1 Vergleichskriterien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
3.1.1 Hersteller und Dateiformat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
3.1.2 Erstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
3.1.3 Multimedialität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.1.4 Interaktivität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.1.5 Darstellungsgeschwindigkeit und -qualität . . . . . . . . . . . . . . 10
3.1.6 Präsentation im Browser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.1.7 Sicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3.1.8 Wiederverwendbarkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3.1.9 Kosten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3.1.10 Bewertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3.2 Technologien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3.2.1 Pseudo-3D-Technologien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.2.1.1 QuickTimeVR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.2.1.2 Pseudo-3D in anderer Software . . . . . . . . . . . . . . . 14
3.2.2 Standardisierte Formate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.2.2.1 COLLADA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.2.2.2 VRML . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.2.2.3 X3D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.2.3 Proprietäre Technologien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.2.3.1 Director und Shockwave . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.2.3.2 Flash . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
iii
Inhaltsverzeichnis
3.2.3.3 Windows Presentation Foundation . . . . . . . . . . . . . 30
3.2.3.4 Silverlight . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.3 Vergleich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.3.1 Vergleich der technischen Möglichkeiten . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.3.2 Vergleich der Verbreitung und Abschätzung der zukünftigen Ent-
wicklung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
4
Zuordnung von 3D-Web-Technologien zu Anwendungsgebieten
43
4.1 Anwendungsgebiete von 3D im Internet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
4.1.1 E-Commerce . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
4.1.2 Architektur- und Geodatenvisualisierung . . . . . . . . . . . . . . . 44
4.1.3 E-Learning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
4.1.4 Unterhaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
4.1.5 Navigation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
4.1.6 Virtuelle Communities und Social Systems . . . . . . . . . . . . . 47
4.2 Anforderungen der Anwendungsgebiete an die Technologien . . . . . . . . 47
4.2.1 E-Commerce . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
4.2.2 Architektur- und Geodatenvisualisierung . . . . . . . . . . . . . . 47
4.2.3 E-Learning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
4.2.4 Unterhaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
4.2.5 Navigation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
4.3 Zuordnung der Technologien zu Anwendungsgebieten . . . . . . . . . . . . 49
4.3.1 E-Commerce . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
4.3.2 Architektur- und Geodatenvisualisierung . . . . . . . . . . . . . . 50
4.3.3 E-Learning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
4.3.4 Unterhaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
4.3.5 Navigation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
5
Zusammenfassung
52
Abbildungsverzeichnis
54
Literaturverzeichnis
55
iv
1 Einleitung
"Good 3D will always seem to captivate the masses. If used right, I believe
we may begin to see it as the next level of design [...] and making it a bit
more mainstream" [MH05, S. 85]
3D-Grafik fasziniert den Betrachter. Er fühlt sich dadurch in eine virtuelle Welt versetzt,
die ähnliche Charakteristiken wie die reale Welt aufweist. Dies erzeugt das Gefühl der
Dazugehörigkeit, Involviertheit.
"3D gives you the sense of feeling part of the world" [MH05, S. 119]
Dieses Gefühl des Dabei-Seins wird auch im Online-Bereich für vielerlei Anwendungsge-
biete ausgenutzt, nicht zuletzt um Gewinne aus den dadurch entstehenden Möglichkeiten
zu schöpfen.
1.1 Motivation
"Im 3-D-Internet wittern neben Technologiekonzernen wie Microsoft, IBM
oder Google Dienstleister sowie Markenartikelhersteller ein Milliardengeschäft"
[Son08]
Die Financial Times Deutschland berichtete Anfang 2007, dass IBM nach offenen Stan-
dards für das 3D-Internet suche
1
, Google bietet das, in der Basisversion kostenlose,
Modellierungstool SketchUp
2
und eine damit verbunde Datenbank von Modellen, die von
Nutzern kostenfrei zur Verfügung gestellt werden
3
, und wo die Möglichkeit besteht, diese
Modelle in GoogleEarth zu integrieren [vgl. 4.2]. Apple wiederum hat im April diesen Jah-
res ein Patent
4
angemeldet, welches signalisiert, dass die Firma an einer dreidimensionalen
Shopping-Umgebung arbeitet.
Das rege Interesse vieler der größten Firmen in der Branche lässt darauf schließen, dass
das Internet sich in einem Wandel befindet und immer mehr auf 3D-Technologien gesetzt
wird.
1
http://www.ftd.de/technik/medien_internet/:IBM%20Standards%20D%20Internet/185313.html
2
http://sketchup.google.com/
3
http://sketchup.google.com/3dwarehouse/
4
http://www.macnn.com/blogs/2008/04/18/will-apple-open-a-store-in-second-life.html
1
1 Einleitung
Abb. 1.1: Der Weg zum 3D-Internet [Bel07, S. 55]
"Web 3.0 ist nichts anderes als das dreidimensionale Internet! Im Web 2.0
können wir alle das Internet über Blogs, Wikipedia, YouTube, Facebook oder
Myspace mitgestalten. Im Web 3.0 werden wir dasselbe tun - aber in 3D! Der
Sprung vom Community Web 2.0 zum 3D Web 3.0 wird ein Quantensprung
sein, der mit dem Schritt vom Buch zum Fernseher verglichen werden kann."
[Ein07]
Da jedoch dieser Schritt von Web 2.0 zum Web 3.0 nicht in kurzer Zeit geschehen kann,
ist es für Designer und Entwickler wichtig, sich über für sie verfügbare 3D-Technologien
und deren Einsatzmöglichkeiten zu informieren. Aktuell wird 3D, außer in den virtuellen
Communities wie SecondLife, noch als Teilanwendung in eine Website integriert. Das
heißt nicht die ganze Website ist bisher in 3D, sondern nur Ausschnitte der Website.
Doch um später den Sprung in das komplette Web 3D zu schaffen, ist es wichtig sich
schon jetzt in die Thematik einzuarbeiten und anzufangen 3D-Inhalte zu erstellen.
2
1 Einleitung
1.2 Zielsetzung
Diese Arbeit soll aktuell am Markt befindliche Web-3D-Technologien analysieren und
vergleichen. Dabei werden sowohl auf Anwender als auch auf Entwickler bezogene Frage-
stellungen betrachtet. Anhand dieses Vergleichs und einer beispielhaften Analyse praktisch
mit diesen Technologien umgesetzter Web Präsentationen werden anschließend mögliche
Einsatzgebiete für 3D im Internet herausgefiltert und die Web-3D-Technologien diesen
zugeordnet.
1.3 Abgrenzung
Auf eine detaillierte technische Darstellung soll in dieser Arbeit verzichtet werden. Auf
geeignete weiterführende Quellen wird an passender Stelle hingewiesen. Des Weiteren soll
der Vergleich der einzelnen Formate nicht auf einem praktischen Vergleich anhand einer
in allen Formaten umgesetzen Szene basieren, sondern durch Erkenntnisse diesbezüglich
aus vorhandener Literatur und einer Analyse von verschiedenen im Internet umgesetzten
Beispielen gezogen werden. Außerdem sollen nur proprietäre und standardisierte Formate
verglichen werden, die für jederman verfügbar sind. Zweckgebundene Eigenentwicklun-
gen wie Second Life sollen hier nicht betrachtet werden. In diesem Zusammenhang
wird ebenfalls darauf verzichtet, die Verteilbarkeit der einzelnen Technologien sowie die
Multiuser-Funktionalitäten zu überprüfen.
3
2 Grundlagen von 3D-Grafik im Internet
Dreidimensionale Grafiken sind die Abbildung einer mathematisch beschriebenen 3D-
Welt in die 2D-Ebene in Abhängigkeit von einem Betrachtungsstandpunkt. Der Vorgang
der Berechnung der 2D-Darstellung bezeichnet sich als Rendering. Über den Zeitpunkt
wann das Rendering stattfindet, lassen sich 3D-Grafiken in zwei Kategorien einordnen,
deren Unterschiede im folgenden Abschnitt beschrieben werden sollen. Anschließend
wird erläutert, wie die Abbildung von 3D auf 2D in Echtzeit erzeugt wird, welche
Besonderheiten dabei entstehen und welche Probleme damit einher gehen.
2.1 Klassifizierung von 3D-Technologien
Dreidimensionale Darstellungen lassen sich grundsätzlich in Pseudo-3D, 3D-Echtzeitgrafik
und vorgerenderte 3D-Darstellungen klassifizieren. Pseudo-3D heißen 3D-Technologien
deren Grundlage keine wirklichen 3D-Modelle sind, sondern die auf statischen Bilder
basieren, welche so aneinander gereiht angezeigt werden, dass der Eindruck der Drei-
dimensionalität entsteht. Eine der Technologien, die mit dieser Methode arbeitet, ist
QuickTimeVR
(QTVR). Die folgende Grafik
1
soll die Arbeitsweise von QTVR verdeutli-
chen.
Abb. 2.1: Funktionsweise der Pseudo-3D-Technologie QuickTimeVR
1
Quelle: http://www.uwcstock.com/panos.html
4
2 Grundlagen von 3D-Grafik im Internet
Diese Technologie eignet sich besonders zur Darstellung von realen Panoramen und
Rundumansichten von Objekten [vgl. 3.2.1.1].
In den Bereichen der 3D-Modellierung und Animation, beispielsweise für die Anwendung
in Filmen, werden vorgerenderte 3D-Darstellungen verwendet, das heißt die Bilddaten
werden komplett von 3D-Daten in 2D-Daten (Bilder oder Videos) umgewandelt, bevor
sie zum Einsatz kommen.. Im Unterschied dazu wird für die meisten Anwendungen im
Internet die Variante der 3D-Echtzeitgrafik verwendet.
,,Bei der Echtzeitanimation wird jedes Bild während der Vorführung berechnet"
[SW01, S. 400]
Echtzeitgrafik wird verwendet, um die Flexibilität innerhalb der Anwendung zu erhöhen
und die Speichergröße der zu übertragenden Datei für die Verbreitung im Internet zu
minimieren, da der Speicherbedarf der 3D-Daten in der Originaldatei wesentlich geringer
ist als der Speicherbedarf einer fertig gerenderten Bildsequenz. Bei Echtzeitanwendungen
wird vor allen Dingen Wert auf Interaktivität gelegt, während bei vorgerenderten 3D-
Grafiken die Qualität der Darstellung und der Animationen entscheidend ist und mit
den Szenen nicht mehr interagiert werden kann. Für vorgerenderte Grafiken werden oft
sehr zeit-intensive Renderfahren wie Raytracing und Radiosity eingesetzt um qualitativ
hochwertige Ergebnisse zu erzielen.
Das Hauptanwendungsfeld für 3D-Echtzeitgrafik im Internet ist die Virtuelle Realität
(Virtual Reality), kurz VR.
,,Eine virtuelle Welt, auch als Virtual Reality-(VR)-Objekt bezeichnet, ist ein
abstraktes Modell einer dreidimensionalen Szene, welches aus wechselnden
virtuellen Ansichten betrachtet werden kann." [Hen03, S. 465]
Abb. 2.2: Elemente eines Virtual Reality Systems [KRSD98, S. 55]
Eine virtuelle Welt beinhaltet neben der dreidimensionalen Szene mit ihren Modellen
5
2 Grundlagen von 3D-Grafik im Internet
und deren Animation, Beleuchtung und Kameraposition auch Interaktionsmöglichkeiten
für den Betrachter über bestimmte Regeln. [vgl. Abb. 2.2]
Für die Erstellung von vorgerenderten 3D-Szenen gibt es eine Fülle von Modellierungs-
und Animationsapplikationen, wie beispielsweise Maya und 3D Studio Max von Autodesk
oder Cinema4D von Maxon. Das Produzieren von 3D-Echtzeit-Anwendungen gestaltet
sich jedoch nicht so einfach. Die Erzeugung von 3D-Echzeitgrafik erfolgt meistens über
die Programmierung mit Hilfe von APIs und Tools. Es existieren für 3D-Echtzeitgrafik
die zwei Low-Level-APIs OpenGL und DirectX. Diese Grafikbibliotheken erlauben die
direkte Programmierung von 2D- und 3D-Szenen auf der Grafikkarte.
,,Low-Level APIs bilden standardisierte Software-Schnittstellen zur Grafik-
hardware und umfassen Bibliotheken von Funktionen, Prozeduren oder auch
Klassen zur Erzeugung geometrischer Primitive, für Blickpunkttransformatio-
nen, Farbzuweisungen, Szenenbeleuchtung, Antialiasing, Alpha-Blending etc."
[Dac04, Kapitel 2]
Um dem Programmierer oder Gestalter der 3D-Szene die Benutzung der Low-Level-APIs
zu vereinfachen, entwickelten verschiedene Anbieter High-Level-APIs, auch 3D-Engines
genannt.
,,3D-Engines sind eine Sammlung von Funktionen und Hilfsroutinen, die einem
die Arbeit mit der 3D-Grafik erleichtern oder neue Möglichkeiten eröffnen."
[Lam02, S. 165]
Diese abstrahieren meistens auf die Low-Level-APIs, indem sie die Beschreibung einer
Szene über einen Szenengraphen
2
zulassen. Jedoch müssen 3D-Engines nicht zwingend
auf ein hardwareunterstützes Rendering mittels DirectX oder OpenGL zurückgreifen.
[Dac04, Kapitel 2]
2.2 Funktionsweise von 3D-Echtzeit-Grafik
Eine 3D-Engine beinhaltet Grafikfunktionen zur Beschreibung der Szene (meist über
einen Szenengraphen), stellt Soundfunktionen bereit, steuert das Inputhandling (also
die Verarbeitung von Peripherieeingaben) und beinhaltet Funktionen zur Animation.
Einige Engines bieten darüber hinaus die Funktionalität einer Physik-Engine zur Kol-
lisionserkennung, Erweiterungsmöglichkeiten durch Skripte, Netzwerkfunktionalitäten,
2
,,Ein Szenengraph ist ein gerichteter azyklischer Graph (Directed Acyclic Graph) von Knoten zur
effizienten hierarchischen Beschreibung einer dreidimensionalen Szene. Knoten (Nodes) können u.a.
Gruppierungskonstrukte, geometrische Objekte, Transformationen, Materialien und Texturen sein,
deren Zustand in Form von Feldern (Fields) beschrieben wird." [Dac04, Kapitel 2]
6
2 Grundlagen von 3D-Grafik im Internet
Streamingmöglichkeiten und mehr. Dies sind alles Funktionen, die für eine Virtual Reality
Umgebung notwendig sind. [vgl. 2.1]
Um zu verstehen, wie auch Softwarepakete die standardmäßig keine 3D-Engine beinhalten,
beispielsweise Adobe Flash und Microsoft Silverlight, mit 3D-Funktionalitäten erweitert
werden können, soll im Folgenden kurz beschrieben werden, wie das Rendering, also die
Abbildung einer 3D-Szene in die 2D-Darstellung, funktioniert und wie demzufolge für
bestehende Softwarepakete eine 3D-Engine programmiert werden kann.
Um die 3D-Körper auf die 2D-Ebene zu projizieren, muss bekannt sein wie die Pro-
jektionsstrahlen bei der perspektivischen Projektion
3
zu berechnen sind. Dabei werden
von dem Betrachtungspunkt, also der Position der Kamera ausgehend, die Projektions-
strahlen bis zu einem bestimmten Punkt des 3D-Objekts verlängert. Der Schnittpunkt
der Projektionsstrahlen mit der 2D-Ebene ist die neue 2D-Koordinate der projizierten
3D-Koordinate des Objektes.
Abb. 2.3: Projektion der 3D-Szene in die 2D-Ebene [VHJ06, S. 162]
Für die Berechnung wird nun eine Senkrechte auf die 2D-Bild-Ebene hinzugezogen, die
direkt durch den Betrachtungspunkt verläuft, diese wird in Grafik 2.4 als Center of Vision
(COV) bezeichnet.
3
Bei der perspektivischen Projektion kommen alle Projektionsstrahlen aus verschiedenen Winkeln auf
die Projektionsebene und treffen sich in einem Punkt. [VHJ06, S. 3]
7
2 Grundlagen von 3D-Grafik im Internet
Abb. 2.4: Berechnung der 2D-Koordinaten eines Punktes im 3D-Raum auf der Projekti-
onsebene [VHJ06, S. 163]
[VHJ06]
2.3 Faktoren und Probleme von 3D-Echtzeit-Grafik
Bei Echtzeit 3D-Grafik stellt sich immer das Problem der Zeit. Dieses resultiert daraus,
dass die Nutzer durch immer größer werdende Bandbreiten und immer schnellere Rechner
daran gewöhnt sind, nicht mehr lange auf Inhalte warten zu müssen. Möchte man Inhalte
präsentieren, auf deren Darstellung der Nutzer lange warten muss, so wird er dies nur
tun, wenn er sehr großes Interesse an dem Inhalt hat, ansonsten verliert man den Nutzer
und dieser wechselt zu einer anderen Seite.
Es wird Zeit benötigt um das benötigte Plugin herunterzuladen und zu installieren, um
die Szene zu laden und auch um die Szene zu rendern. Dabei gibt es letztendlich immer
einen Kompromiss zwischen der Qualität der Darstellung und der benötigten Zeit. Je
kleiner und komprimierter die Szene ist, umso schneller kann sie geladen und gerendert
werden, aber umso schlechter ist auch die Qualität. Speicherplatz kann entweder bei
der Anzahl der Polygone, welche die Detailgenauigkeit der Szene ausmachen, bei der
Komplexität der Beleuchtung oder bei Multimediaobjekten wie Texturen und Sound
gespart werden.
Um keine zu hohen Qualitätseinbußen zu haben, wenn die Wartezeiten für die Benutzer
reduziert werden, wird nach anderen Möglichkeiten zur Datenreduktion gesucht. Dazu
gehören verschiedene Detaillierungsstufen, Kompressionsverfahren und Streaming.
Des Weiteren ist die Verbreitung des Plugins ein wichtiger Faktor. Ist das Format sehr
verbreitet, so wird auf vielen Rechner bereits eines der dazugehörigen Plugins installiert
sein. Dadurch kann wiederum die Wartezeit für die Nutzer verkürzt werden.
8
3 Vergleich von 3D-Web-Technologien
3.1 Vergleichskriterien
Es gibt eine Fülle von Kriterien, welche für den Vergleich der unterschiedlichen Tech-
nologien herangezogen werden könnten, wobei für einen übersichtlichen Vergleich nur
eine Auswahl dieser verwendet werden kann. Hersteller und Dateiformat, Erstellung,
Multimedialität, Interaktivität, Darstellungsgeschwindigkeit und -qualität, Präsentation
im Browser, Sicherheit, Wiederverwendbarkeit und Kosten wurden, in Abhängigkeit von
Absatz 2.3, als wichtigste Merkmale identifiziert.
3.1.1 Hersteller und Dateiformat
Der Hersteller eines Formates kann ausschlaggebend dafür sein, ob ein Format sich
durchsetzen kann, wie lange das Format am Markt sein und welche Marktdurchdringung
es erreichen wird. Die Stabilität des Herstellers kann somit als Garant für ein stabiles
Format betrachtet werden.
Dateiformate lassen sich in standardisierte und proprietäre Formate untergliedern. Stan-
dardisierte Formate unterliegen keinem so starken Wandel wie proprietäre Formate, sind
jedoch oft sehr umfangreich und haben eine lange Entwicklungsphase. Des Weiteren soll
betrachtet werden, welche Dateierweiterungen zu den einzelnen Formaten gehören.
3.1.2 Erstellung
Das Kriterium Erstellung beschäftigt sich mit Werkzeugen zur Erstellung einer 3D-Szene
für das entsprechende Web-3D-Format.
Ist eine Erstellung nur mittels Texteditor möglich oder gibt es Authoring-Werkzeuge
die die Entwicklung unterstützen? Kann nur die Szene oder nur die Interaktivität oder
beides mit den Tools erzeugt werden? Gibt es es Exportfunktionen für Dateien dieses
Formats aus bekannten anderen Anwendungen?
Wie ist das Dokument intern strukturiert? Wird ein Szenegraph zur Strukturierung
verwendet? Existiert eine XML-Spezifikation für das Format?
9
3 Vergleich von 3D-Web-Technologien
Welche Mittel gibt es zur Modellierung, Texturierung und Navigation innerhalb der
Szene?
3.1.3 Multimedialität
Welche Medientypen können in die Szene integriert werden? Kann die Räumlichkeit auch
auf die Medien angewendet werden? Werden die Medien direkt in die Szene integriert
oder über eine Referenzierung in die Szene eingebunden? Können die Medienobjekte in
unterschiedlichen Detaillierungsstufen angeboten werden? Ist ein Caching der Medien
möglich?
3.1.4 Interaktivität
Auf welche Nutzereingaben kann reagiert werden? Welche Navigationsmöglichkeiten hat
der Nutzer in der virtuellen Umgebung.
Können die Inhalte dynamisch per Skriptsprache verändert werden? Welche Skriptspra-
chen können eingesetzt werden?
3.1.5 Darstellungsgeschwindigkeit und -qualität
Die Darstellungsgeschwindigkeit hängt zum einen von nicht beeinflussbaren Faktoren wie
der Internetverbindung und der Hardwareausstattung des Clientrechners zusammen. Des
Weiteren gibt es jedoch für den Multimediaentwickler Möglichkeiten die Geschwindigkeit
zu optimieren. Ist es beispielsweise möglich die Daten je nach zur Verfügung stehender
Datenübertragungsrate in besserer oder weniger guter Qualität auszuliefern, also eine
Qualitätsanpassung vorzunehmen? Unterstützt das Web-3D-Format ein Streaming der
Dateien? Benötigt die Speicherung der Szene viel Speicherplatz? Ist es möglich die Szene
zu komprimieren und welche Verfahren kommen zum Einsatz?
Die Darstellungsqualität ist abhängig von Zusatzfunktionen wie Antialiasing, Schattierun-
gen und Multitexturing. Welche dieser Funktionen werden von dem betrachteten Format
unterstützt?
3.1.6 Präsentation im Browser
Welcher Player kann zur Betrachtung der Szene verwendet werden? Basiert der Player auf
der Plugin- oder Applet-Technologie? Wie ist die Downloadgröße der Installationsdatei
des Plugins. Welche Verbreitung hat der Player im Internet, wie kann er dem Nutzer
zugänglich gemacht werden?
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3 Vergleich von 3D-Web-Technologien
3.1.7 Sicherheit
Gibt es Schutz gegen unerlaubten Download, unerlaubte Replikation oder Wiederverwen-
dung der Szene? Bietet das Format die Möglichkeit der Verschlüsselung?
3.1.8 Wiederverwendbarkeit
Wird die Szene für kommerzielle Zwecke eingesetzt ist es oft wünschenswert den Kunden
mehrere Medien- und Formatoptionen anbieten zu können. Darum soll auch die Wie-
derverwendbarkeit der Szenen der einzelnen Web-3D-Formate betrachtet werden. Ist es
möglich CAD-Modelle in das Web-3D-Format umzuwandeln und diese Daten damit wie-
derzuverwerten? Können die Daten für 3D-Funktion von Adobe Acrobat 9 Pro Extended
1
,
PowerPoint
Präsentationen oder dem Abspielen auf CD umgewandelt werden?
3.1.9 Kosten
Entstehen Lizenzkosten für das Plugin oder die Authoringsoftware? Gibt es lediglich
Anschaffungskosten oder auch laufende Kosten?
3.1.10 Bewertung
Es gibt grundsätzlich immer die Frage, wie lange ein Medienprodukt einsetzbar ist. Das
ist vor allen Dingen auch von der Entwicklung des Formats oder Standards abhängig mit
dem das Produkt erstellt wurde.
Die Zukunft des Formats, die Weiterentwicklung sowie die Verbreitung sind darum von
großem Interesse für den Medienproduzenten.
[Lam02, S. 42f][Ruk01, S. 21ff][BK07]
3.2 Technologien
Die Technologien sollen nun anhand der im vorherigen Absatz aufgestellten Kriterien
verglichen werden. Sind bestimmte Kriterien bei einigen Technologien nicht genannt,
so sind diese entweder nicht vorhanden oder es konnten keine Angaben dazu gefunden
werden.
1
http://www.adobe.com/de/products/acrobatproextended/features/
11
Details
- Seiten
- Erscheinungsform
- Originalausgabe
- Jahr
- 2008
- ISBN (eBook)
- 9783836630153
- DOI
- 10.3239/9783836630153
- Dateigröße
- 3.2 MB
- Sprache
- Deutsch
- Institution / Hochschule
- Fachhochschule Brandenburg – Informatik und Medien, Informatik
- Erscheinungsdatum
- 2009 (Mai)
- Note
- 1,3
- Schlagworte
- internet qtvr silverlight flash shockwave
