Die 3D Visualisierung ist die beste Methode, um kreative Ideen aus den unterschiedlichsten Umfeldern darzustellen und zu präsentieren. Bis zu den ersten Softwarelösungen für Visualisierungen haben Menschen Handskizzen und Zeichnungen erstellt, welche aber relativ schwierig sind, viel Zeit und Wissen erfordern. Mit den ersten Visualisierungssoftwares für 3D Modellierung haben sich die Spielregeln geändert und somit wurde auch die Arbeit für Designer und Architekten erleichtert. Zudem profitieren so gut wie alle Branchen auf der ganzen Welt durch die breitgefächerten Möglichkeiten der 3D Software.

Heutzutage kann man sich gewisse Branchen ohne die neusten Programme für 3D Modellierung und Renderings nicht vorstellen. Zu den Vorteilen solcher Software zählen einfaches Bedienen, zügige Arbeitsprozesse, erweiterte und verbesserte Funktionen. Da wir im Alltag von derartigen Programmen umgeben sind, fällt es uns schwer, die Fortschritte und Innovationen im Bereich des 3D-Renderings zu bemerken. Wenn man aber bedenkt wie groß der Unterschied zwischen der ersten und modernen Software für Renderings ist, wäre es vom großen Interesse, die Entwicklung der 3D Visualisierungen bis zum heutigen Niveau zu verfolgen.

Muttersprache aller Völker.

Da eine Visualisierung die beste Kommunikationsmethode zwischen einem Architekten und seinen Kunden ist, lässt sich ihre Geschichte über die Jahre zurückverfolgen. Parietalkunst oder Felsbilder ist ein Beweis für die langanhaltende Entwicklung visueller Kommunikation.

Ägypter, Griechen und Römer waren die ersten Zivilisationen, die sich künstlerisch verwirklichten, indem sie Texturen und Materialien verwendeten. Jahre später kommunizieren wir mit ihnen immer noch mit Hilfe von den Resten ihrer Visualisierungen, und zwar mit der Architektur. Die ersten perspektivischen Darstellungen stammen ebenso aus diesem Zeitalter. Aus der Geschichte der Kunst und Architektur sieht man, dass viele Künstler die Fluchtpunktperspektive nutzten, um den Raum, Texturen, Beleuchtung sowie Materialien darzustellen.

Leonardo da Vinci

Die Erwähnung der Kunstgeschichte und des perspektivischen Zeichnens ohne den Pionier der Visualisierung Da Vinci zu erwähnen wäre unfair. Da Vinci hat zu seiner Zeit einige innovative Modelle gezeichnet, darunter war seine Vorstellung vom fliegenden Apparat, der Schleifmaschine, den Entwurf eines Zylinders in dem Wasser zum Verdampfen gebracht war und anschließend mittels Dampfkraft ein Kolben bewegt werden sollte. Diese waren unter den ersten Bauzeichnungen für den Bau der genannten Maschinen.

Einige Visualisierungen von Leonardo Da Vinci

Eine der historischen Zeichnung von Da Vinci und das moderne 3D Modell dazu.

Entwicklung der Architekturvisualisierung vor den zentralperspektivischen Zeichnungen

Die Philosophie von Protagoras

Die bekannteste Lehraussage von Protagoras lautet „Der Mensch ist das Maß aller Dinge“. Diese Theorie entstand zur Zeit der Renaissance. Gleichzeitig wurden die Philosophie und die Literatur, die Malerei und die Architektur wiedergeboren. Bis heute steht der dreidimensionale menschliche Körper als Maß für die Entwicklung von Architektur.

Nach der Renaissance erlangte die architektonische Visualisierung ihre wahre Bedeutung. Das Aquarell von John Sauna von der Bank of England, 1830 von Joseph Michael Gandy gemalt, ist ein revolutionäres Kunstwerk als Luftbild in der Zentralperspektive.

Die Industrialisierung – die Kunstschule, die die Revolution verursacht hat.

Die nächsten hundert Jahre waren die Zeit der perspektivischen Zeichnungen. Zu Beginn des zwanzigsten Jahrhunderts wurde die dreidimensionale Visualisierung dank des Bauhauses zu einem wesentlichen Bestandteil der Architektur.

Eine schlicht gehaltene Architektur mit geometrischen Möbeln und den ersten Vitrinengestaltungen ermöglichte es den Architekten der deutschen Bauhausschule, Visualisierungen mit Fluchtpunkten zu schaffen. Die Visualisierung wurde zu einem grundlegenden Werkzeug für die Präsentation architektonischer Ideen und Lösungen.

Neben der Architektur, während der Blütezeit des Bauhauses und des Beginns der Massenproduktion von Möbeln, beeinflusste die 3D-Visualisierung eine weitere Branche – das Industriedesign. Der Prozess des realistischen Malens und des Handzeichnens von Axonometrie und Perspektiven kann einige Jahre dauern, so dass die Entwickler der Software beschlossen haben, diesen Zeitraum zu verkürzen und ein 3D-Modell mit Hilfe eines Computers zu erstellen.

Die folgenden Bilder zeigen die ersten Architekturdarstellungen des Bauhauses

70er Jahre: Die erste 3D-Modellierungs- und Rendering-Software ist erschienen

А. Sutherland entwickelte die erste 3D-Modellierungssoftware. Sketchpad war die erste 3D-Modellierungssoftware für einfache Objekte wie Würfel oder Prismen, die für einen Computer verfügbar war. Obwohl der Computer in den 70er Jahren zu teuer und für den Otto Normalverbraucher unzugänglich war, erschien die erste 3D-Modellierungssoftware, was zu einer Revolution unter Künstlern und Architekten führte.

Kurz darauf schuf Ed Katmalle mit primitiver 3D-Modellierungssoftware ein gebogenes, realistisches Modell seines Handgelenks, das der Visualisierung etwas Realismus verlieh. Catmull entwickelte auch s.g. Z-Buffering (Texturabbildungsalgorithmus) der für die Darstellung bikubischer Oberflächen und Formen entscheidend ist.

Eine weitere wichtige Person in der Entwicklung von 3D-Visualisierung und Rendering war Martin Newell. Er schuf einfache dreidimensionale Formen und es entstand die Teekanne – die Teekanne aus Utah. Heute ist diese Kanne ein Symbol für Rendering. Fast alle 3D-Rendering-Programme haben ein Symbol zum Starten des Rendering-Prozesses, das wie ein Bild der Newell-Teekanne aussieht.

Mehr über den Teekanne von Utah können Sie hier lesen.

Martin Newell Teapot

Unter Verwendung von Catmulls Algorithmen zur Überlagerung von Texturen war Jim Blinn der erste, der Textur- und Reliefüberlagerung auf ein 3D-Modell anwendete. Einfache dreidimensionale Modelle wurden plötzlich Realitätsnah. Sie waren nicht so realistisch wie die neuesten Visualisierungen, aber realistisch genug, um eine Revolution auszulösen und die Welt der 3D Architektur Visualisierung grundlegend zu verändern. Basierend auf Catmull-Methoden fügte Blinn einen Reflexions- und Scan-Algorithmus für bikubische Flächen hinzu. Nachdem alles zugänglicher und besser wurde, begann Blinn mit der Erstellung von 3D-Animationen. So beeinflusste die 3D-Visualisierung neben der Architektur und dem Industriedesign auch die Animationsindustrie.

„Mit dem technischen Fortschritt bleiben die Renderingzeiten konstant.“

Jim Blinn war einer der ersten, die es bemerkt haben.

Der Moment, als die 3D-Visualisierung den Ansatz zur Architektur veränderte.

Seit Jim Blinn in den 1980er Jahren Blobbymodelle und Texture-Mapping-Konzepte, einschließlich Binary Space Division Models (BSP), einbezog, begannen Architekten, Fraktale in der Computergrafik zu verwenden. Als sie erkannten, wie nützlich die dreidimensionale Visualisierung war, interessierten sich viele von ihnen für Computerdesignkurse. Die 3D-Animation war ansprechender als das klassische Rendering.

In den 1980er Jahren wurden 3D-Visualisierungsprogramme besser zugänglich. Die besten Architekten und Künstler der Welt, wie Zaha Hadid und Peter Eisenmann, wechselten von der Handmalerei zum prozeduralen Design. Zaha Hadids „The Peak“, 1983, ist eine ihrer ersten Computergrafiken. Zaha Hadid beschrieb eine signifikante und unerwartet veränderte Herangehensweise an architektonische Darstellungen als „eine Abkehr von bestimmten Dogmen darüber, was Architektur ist“.

Unten sehen Sie eine der ersten architektonischen 3D-Visualisierungen von Zaha Hadid. Sie ist auf den 4. Juni 1985 datiert.

90er Jahre – Entwicklung von 3D-Visualisierungssoftware, die wir immer noch verwenden

Die 3D-Visualisierungs- und Simulationsprogramme von Autodesk basieren, wie viele andere Visualisierungsprogramme auch, auf Raytracing. Die SynthaVision-Software war das erste Rendering-Programm, das dieses Prinzip anwendete.

Obwohl Tom Hudson Ende der achtziger Jahre die Anwendung THUD für die 3D-Modellierung entwickelt hat, hat Autodesk 1990 das erste 3D-Studio unter DOS herausgegeben. Auf der Grundlage von fünf Modulen – Shaper, Loft, Editor, Editor der Materialien und Auswahl der Schlüssel – haben Hudson und Dan Silva das erste Autodesk 3ds Max. herausgegeben. So fungierte Autodesk nur als Herausgeber der Software. Die Rechte an der Software selbst wurden von Autodesk erst 2001 aufgekauft. Die erste Version diente zum Zeichnen von Spline-Linien, Loft-Flächen, geometrisch primitiven Modellen und zur Basisbearbeitung eines Gitters, das auch ein grundlegendes Merkmal der letzten Versionen von Autodesk 3ds Max ist.

Wie in nur 50 Jahren die veraltete Visualisierungsmethode zu einer futuristischen Lösung geworden ist

Unter Verwendung der besten Funktionen der ersten Visualisierungssoftware und veralteter Visualisierungsmethoden können wir die neuesten Versionen der 3D-Visualisierungssoftware für verschiedensten Aufgaben einsetzen. Alle Erfindungen, die seit Tausenden von Jahren verfügbar sind, sind immer noch nützlich und grundlegend für das Erlernen von 3D-Visualisierungssoftware für verschiedene Branchen.

Im Gegensatz hierzu ist moderne Visualisierungssoftware viel schneller und leistungsfähiger. Auf der Grundlage des verfügbaren Wissens haben die Entwickler von 3D-Software leistungsstarke und nützliche Funktionen entwickelt und uns die besten Simulationsprogramme zur Verfügung gestellt. Betrachtet man die gesamte Situation unter diesem Gesichtspunkt, so kann man davon ausgehen, dass jeder Entwicklungsschritt aus einem bestimmten Grund stattfand. Die neuesten Tools und Gadgets für die Visualisierung sorgten für ein noch besseres Anwendererlebnis. Vor fünfzig Jahren, als die erste 3D-Modellierungssoftware erschien, konnte niemand sagen, dass daraus etwas so Großes und Beeindruckendes werden würde wie heute.

3D-Drucker

Die Technologie des 3D-Drucks hat uns schlichtweg verblüfft, als sie vor einigen Jahren erstmals allgemein verfügbar wurde. Nach 50 Jahren 3D-Visualisierung stellten die Entwickler eine Maschine vor, die in der Lage ist, visualisierte Objekte zu drucken. Ursprünglich wurden 3D-Drucker für einige Bereiche der Architektur, des Designs und der 3D-Kunst entwickelt, aber die am schnellsten wachsende Entdeckung betraf alle Zweige unserer Gesellschaft. Mit diesen intelligenten Maschinen ist die 3D-Visualisierung greifbarer und nützlicher denn je geworden. Visualisierte Objekte können nun dank eines 3D-Druckers angefasst und gefühlt werden. Aufgerüstete Versionen von 3D-Druckern können fast alles aus verschiedenen Materialien herstellen, sogar Lebensmittel. Es gibt die Annahme, dass 3D-Drucker die Medizin völlig verändern werden, indem sie organische Substanzen für das Drucken von funktionellen 3D-Organismen verwenden. Auf diese Weise kann die 3D-Visualisierung zu etwas mehr werden, als nur Kunst, und sogar zur Senkung der Todesfälle beitragen.

Das Foto unten zeigt den ersten 3D-Drucker:

VR-Ausrüstung als Visualisierungswerkzeug

Das erste Erscheinen der VR-Ausrüstung hat unseren Ansatz zur 3D-Visualisierung völlig verändert. Obwohl Visualisierungssoftware seit fast 40 Jahren für 3D-Animation geeignet ist, hat das Aufkommen von VR-Headsets der 3D-Visualisierung eine weitere Dimension hinzugefügt. Beispielsweise ist das HTC VR-Headset mit der neuesten Version von Autodesk 3ds Max kompatibel, was bedeutet, dass Architekten, 3D-Künstler und Designer den visualisierten Raum ertasten können. Neben diesen Branchen hat diese Ausrüstung die Spielindustrie und viele andere kreative Unternehmen beeinflusst. Es ist bekannt, dass dreidimensionale Visualisierung mit kreativen Bereichen und Industrien in Verbindung gebracht wird, aber nach dem Erscheinen von Geräten für die virtuelle Realität hat sich die Verwendung dieser Art von Visualisierung auf viele andere Branchen ausgeweitet.

Holographische Bilder / Hologramme.

Als wir dachten, dass sich die 3D-Visualisierung zu ihrem vollen Potenzial entwickelt hat, hat uns Zebra Imaging Inc. das Gegenteil bewiesen. Was nur in Science-Fiction-Filmen zu sehen war, wurde 2017 unsere Realität. Beginnend mit monochromen 2D-Zeichnungen, einfachen 3D-Zeichnungen mit Programmen schlechter Qualität, wurde in nur 50 Jahren der Traum vieler Kinder auf der ganzen Welt in einer Nacht wahr – fortschrittliche holografische Bilder sind endlich Wirklichkeit geworden!

Die neueste Entwicklung zur Darstellung von 3D-Visualisierungen mit holografischen Bildern ist nicht nur in der Architektur, sondern auch in verschiedenen anderen Branchen nützlich, darunter Militär, Einzelhandel, Medizin und andere kommerzielle Projekte.

Die VR-Technik hilft den Architekten, Investoren und Bauherren anzuziehen, denn mit diesem Gerät können sie den imaginären Raum erforschen und die weitere Entwicklung der Idee beeinflussen. Darüber hinaus erleichtert die VR-Technik die Zusammenarbeit aus der Ferne und ermöglicht es Unternehmen aus Entwicklungsländern, sich den weltweit führenden Unternehmen anzuschließen. Da sich die neuesten Technologien recht schnell entwickeln, können wir uns nur vorstellen, was in einigen Jahren geschehen wird. Hologramme können unser primäres Visualisierungswerkzeug werden, genau wie ein PC mit einer 3D-Visualisierungssoftware, die vor 50 Jahren noch nicht verfügbar war und heute alltäglich ist und von der sich niemand vorstellen konnte, wohin sie sich entwickeln würde.

Die Fotos unten zeigen eines der ersten Hologramme von Zebra Imaging Inc.

Fazit

Vor vielen Jahrhunderten schufen Architekten atemberaubende Bauwerke als Mittel der Kommunikation. Es war die einzige Möglichkeit, ihre Idee zu visualisieren. Seit dem ersten menschlichen Bekenntnis haben Menschen ihre Gefühle gezeichnet und versucht, ihre Eindrücke wiederzugeben, und das hat seitdem nie aufgehört.

Heute verfügen wir über fortschrittliche Methoden, um unsere Fantasie auszudrücken, eine breite Palette von 3D-Modellierungs- und Rendering-Programmen zur Visualisierung, einschließlich zusätzlicher Instrumente, die jedem zur Verfügung stehen. Kostenlose Visualisierungssoftware sind weltweit erhältlich. Darüber hinaus erlauben uns die vereinfachten Schnittstellen dieser Programme, diese komplexen Werkzeuge ohne jahrelange Erfahrung oder Vorkenntnisse zu nutzen. Darüber hinaus finden Sie ein Online-Tutorial für fast jedes 3D-Visualisierungsprogramm und können sich einige Kenntnisse von zu Hause aus aneignen.

Niemand hätte sich vorstellen können, dass so vieles mit der Entwicklung der Technologien geschehen würde. Also können wir nur ahnen,  was als nächstes passieren wird. Wenn Sie oft über die Zukunft und die Technologie von morgen nachdenken, können Sie Ihre Ideen in Kommentaren mitteilen. Wer weiß, vielleicht können Sie schon jetzt in die Zukunft schauen.