Vorgehensweise

Der Nachbau eines Gebäudes kann in verschiedenen Detaillierungsgraden (LOD, Level of Detail) erfolgen. Beispielsweise kann ein Bauwerk im LOD-1 durch einen einfarbigen Kubus dargestellt werden, LOD-2 verleiht diesem eine Dachform sowie Texturen, LOD-3 führt zu Fassadendetails wie Erkern, Risaliten, Balkonen und rückspringenden Fenstern, LOD-4 zu kleineren Details wie einzelnen vorspringenden Fensterstürzen, -sprossen, Türklinken usw. Je nach Detaillierungsgrad können sich unterschiedliche Softwarelösungen als vorteilhaft erweisen. Historisch besonders bedeutsame Gebäude können auch einen höheren LOD besitzen als andere. Dies ist deshalb sinnvoll, um Zeit beim Bau des Modells zu sparen und die Game-Engine bzw. die Hardware zu entlasten. Bis zu welchem LOD historisch weniger bedeutsame Gebäude dargestellt werden und ob Fassadendetails modelliert werden oder auch durch eine Textur wiedergegeben werden können, wird sich im Verlauf des Vorhabens zeigen. Die unten abgebildete Grafik zeigt eine "Texturlösung", wohingegen die nebenstehende Grafik einen höheren LOD demonstriert, bei dem Fassadendetails modelliert wurden.

Der Makel des dreidimensionalen Videospiels schien jahrelang mangelnder Realismus der Darstellung zu sein. Mittlerweile ist man längst über die Anfangszeit der 3D-Spiele hinweg, die sich vornehmlich durch Grafikfehler und unbefriedigende Texturqualitäten auszeichnete, doch selbst heute noch erkennt man nahezu jedes Spiel auf Anhieb als solches. Dies liegt vor allem daran, dass trotz extrem detaillierter Modelle und Texturen die Beleuchtung der Szene ein wesentlich komplexerer Faktor ist. Das Sonnenlicht selbst sorgt nur für einen Teil der Sichtbarkeit unserer realen Umwelt. Würde es nur direktes Sonnenlicht geben, wäre es im Innern von Räumen größtenteils schwarz. Für die Beleuchtung hier sorgt vor allem das bläuliche Himmelskuppellicht und Streulicht von anderen Objekten. Die Gesamtheit der Lichtgebung durch alle Quellen und Faktoren wird auch als Globale Beleuchtung bezeichnet (Global Illumination). Sie ist der entscheidende Faktor dafür, dass Renderings realistisch wirken. Ein einfacher Würfel ohne Texturen kann so wie ein echter Würfel aussehen, während ein detailliertes, texturiertes Gebäudemodell völlig unecht wirkt.

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Globale Beleuchtung ist sehr rechenintensiv und somit zeitaufwändig. Eine Echtzeitberechnung ist auf heutiger Hardware noch nicht möglich, da ca. 25 Bilder pro Sekunde gerendert werden müssen, um für unsere Augen flüssig zu wirken. Einige Computerspiele der jüngsten Zeit verwenden Techniken, die globale Beleuchtung teilweise simulieren sollen. Durch komplizierte Shadingmethoden kann die Szene so an Realismus hinzugewinnen. Dieser dynamischen Berechnung steht eine Möglichkeit gegenüber, bei der sogenannte Light- bzw. Shadowmaps vorabberechnet werden und als zweite Texturebene die eigentliche Textur abdunkeln oder aufhellen. In solche Maps fließen Sonnenlicht, Himmelslicht, Streulicht, Schatten usw. mit ein. Nachteil hier ist, dass diese Lichteffekte nun statisch sind, Schatten also beispielsweise nicht verändert werden können. Bis auf einen höheren GPU-Speicherbedarf durch die zusätzlichen Texturen ergibt sich jedoch vor allem ein wesentlich geringerer Rechenaufwand.

Statische Lichtinformationen können in Videospielen von Nachteil sein, wenn Gegner beispielsweise keine Schatten mehr werfen. Für die Architekturvisualisierung spielt dies jedoch eine untergeordnete Rolle, solange sich keine Objekte außer der eigenen Person bewegen. 

Ob für das Vorhaben statische Light-/Shadowmaps oder dynamische Lichteffekte optimaler sind, wird sich im Lauf der Zeit zeigen.

Die Integration in eine Game-Engine erfolgt mittels Export aus dem 3D-Programm. Bisher erfolgte dieser Export in einem etwas veralteten Format, welches von der bei den meisten Vorarbeiten verwendeten Game-Engine geladen werden konnte. Der Wechsel des Export-Formates steht nun bevor, dabei ist darauf zu achten, dass jegliche Texturinformationen erhalten bleiben, also Größe, Position, Mapping (UV-Koordinaten), Mischmodi sowie die Überlagerung verschiedener Texturebenen (Kacheltexturen und Shadowmaps).