Wichtige Begriffe, mögliche Flaschenhälse bei der Nutzung
Augmented Reality (AR) und Virtual Reality (VR) ermöglichen das Eintauchen in eine künstliche Welt. Industrieunternehmen nutzen die Technologien für die unterschiedlichsten Bereiche. Insbesondere der Industriegüter-Vertrieb profitiert heute von den Möglichkeiten immersiver Technologien. Denn sie erwecken Produkte zum Leben, verbessern das Produktverständnis und schaffen Vertrauen in die angebotenen Produkte.
Damit eine künstliche Welt als „echt“ wahrgenommen werden kann, brauchen virtuelle Realitäten qualitativ hochwertige visuelle Elemente (Virtual Assets). Wir haben bei unserem Experten Marco Lang nachgefragt. Er erklärt die wichtigsten Begriffe, welche visuellen Elemente für die visuelle Produktkonfiguration relevant sind und welche Flaschenhälse zu beachten sind.
Unser Experte: Marco Lang beschäftigt sich seit über 15 Jahren mit 3D-Echtzeit-Visualisierung und immersiven Technologien sowie deren Einbindung in komplexe Anwendungen. Bei Tacton leitet er das deutsche R&D-Team mit dem Schwerpunkt Visualisierungslösungen. In der aktuellen Ausgabe des Autocad & Inventor Magazin schreibt er über das Thema visuelle Produktkonfiguration.
Visuelle Elemente (Visual Assets)
Als visuelle Elemente (Visual Assets) lassen sich alle Daten und Dateien zusammenfassen, die für die 3D-Visualisierung eines Produkts, z. B. während der visuellen Produktkonfiguration, benötigt werden. Relevante visuelle Elemente sind z. B.:
- – 3D-Modelle (polygon-basiertes Modell, das die geometrische Form und Bestandteile beschreibt)
- – 3D-Szenen mit Umgebung
- – Materialien und Texturen
Virtuelle 3D-Szene
Die virtuelle 3D-Szene definiert die dreidimensionale Welt, in der das visualisierte Produkt gezeigt wird. Sie beinhaltet Umgebung, Licht und die Kameraperspektiven, aus denen das Produkt betrachtet werden kann.
Die Umgebung kann unterschiedlich komplex dargestellt werden – von einem einfachen Hintergrundbild bis hin zu aufwändig gerenderten zusätzlichen Visualisierungen.
Der Beleuchtung spielt – wie im realen Leben – eine zentrale Rolle. Ohne Licht herrscht Dunkelheit und Produkte sind unsichtbar. Beleuchtung kann auf zweierlei Arten hinzugefügt werden. Entweder mittels eines High Dynamic Range Image (HDRI). Ein Hochkontrastbild werden Bilder mit großen Helligkeitsunterschieden ab etwa 1:1000 bezeichnet.
Kameraperspektiven legen nicht nur fest, wie ein Produkt innerhalb der Umgebung betrachtet werden kann. Sondern sie definieren auch die Möglichkeit, mit dem Produkt zu interagieren (wie z. B. Drehen oder Zoomen).
Materialien
3D-Modelle definieren die geometrische Form eines Objekts und Materialien legen fest, wie dessen Oberfläche beschaffen ist. Materialien bestimmen also das „Look and Feel“ des Objekts in der virtuellen Umgebung.
Je nach Komplexität der Berechnungsmodelle und der Parameter kann die Oberfläche durch eine einfache Färbung oder fotorealistischen Effekten, einschließlich Beleuchtung mittels Physical Based Rendering in Echtzeit, dargestellt werden.
Texturen
Texturen sind Bilder, die eingesetzt werden, um Materialien realistisch aussehen zu lassen. Sie fügen einem Objekt lebendige Details hinzu und können entweder eigens erstellt oder von vorhandenen Bildern übernommen werden.
Durch den geschickten Einsatz von Texturen für eine detaillierte Darstellung kann die Visualisierungsperformance optimiert werden.
Digitale Zwilling (Digital Twin)
Ein digitaler Zwilling ist eine digitale „Kopie“ eines in Objekts aus der realen Welt. Das können sowohl Produkte, aber auch Systeme und Prozesse, sein. Definiert wird der digitale Zwilling von Eigenschaften, Beschaffenheit und Verhalten des realen Objekts. Ein digitaler Zwilling hat eine spezifische, einzigartige Beziehung zu seinem „echten“ Gegenstück.
Das bedeutet, dass jedes Produkt einen einzigen digitalen Zwilling hat, der im Verlauf des Produktlebenszyklus (z. B. Entwicklung, Konstruktion, Service, Wartung) mit weitern Daten und Informationen angereichert wird.
Digitaler roter Faden (Digital Thread)
Im Verlauf des Lebenszyklus eines digitalen Zwillings entsteht eine Vielzahl an Daten und Informationen, abhängig von seinem Einsatzzweck. Der digitale rote Faden (Digital Thread) beschreibt, wie diese unterschiedlichen Daten (3D-Modelle, physische Objekte etc.) miteinander verbunden werden bzw. sind.
Visuelle Elemente einsetzen – Mögliche Einschränkungen und Flaschenhälse für den Endanwender
3D-Visualisierung wird auf dem Endgerät (Smartphone, Tablet) des Anwenders ausgeführt, weshalb ist die Leistungsfähigkeit des Endgeräts entscheidend für die User Experience ist.
Flaschenhals Endgerät
Moderne Endgeräte verfügen heute in der Regel über ausreichend viel Leistung. Da auch die Anzahl uch ist Heute sind viele leistungsfähige Geräte auf dem Markt. Auch die Anzahl möglicher Plattformen für 3D-Visualisierungen (Native oder Browser-Anwendungen) hat sich in den letzten Jahren erhöht, was die Technologielandschaft ein wenig unübersichtlich macht.
Schwächere Endgeräte unterstützen nicht alle möglichen Funktionen beziehungsweise erlauben nur eine eingeschränkte Darstellung. Eine Visualisierung wird deshalb in der Regel so umgesetzt, dass sie auf schwächeren Geräten noch zufriedenstellend läuft.
Flaschenhals Download-Geschwindigkeit
Da sämtliche für die Visualisierung benötigten visuellen Elemente heruntergeladen werden müssen, ist die Download-Geschwindigkeit maßgeblich für die User Experience. Je größer die zu übertragenden Daten bzw. je geringer die Download-Geschwindigkeit, desto länger dauert es, bis die Visualisierung angezeigt werden kann.
Flaschenhals Rendering
Nicht nur die Leistungsfähigkeit des Endgeräts und die Download-Geschwindigkeit können die User Experience einer Visualisierung negativ beeinflussen. Auch das Rendern (Erstellung einer Grafik aus Rohdaten) bzw. die Rendering-Performance spielt eine wesentliche Rolle.
Entscheidende Faktoren für das Rendern sind unter anderem der gewünschte Detaillierungsgrad der Visualisierung oder die Anzahl der für ein 3D-Modell verwendeten Polygone. Aber auch die Anzahl unterschiedlicher Objekte und Texturen, die für eine Szene gerendert werden müssen, beeinflusst die Performance.