Zeus

Materialien
Objekten können in der Regel verschiedene Materialien zugewiesen werden. Diese werden in fertiger Form den meisten 3D Programmen mitgeliefert. So wird das Weinglas erst in der genauesten Berechnungsstufe erst zum Weinglas, wenn dem Objekt das Material -Glas- zugewiesen wurde. Mit ein wenig physikalischen Verständnis ist es auch nicht schwer, selbst Materialien zu erzeugen. Für das Beispiel -Glas- muß dann im entsprechenden Editor des Programmes die Transparenz angeschaltet und ein Brechungsindex von z.B. 1,4 eingegeben werden. Materialien können in beliebigen Bildprogrammen selbst erstellt werden. Die Einsatzmöglichkeiten sind vom verwendeten 3D-Programm abhängig.

Meshes
Meshes sind Freiformobjekte, die man sich wie ein räumliches Netz (Mesh) vorstellen muß, das aus Freihandkurven wie Beziérkurven, Splines oder NURBS geformt wurde. Meshes werden gerne für geschwungene Oberflächen (z. B. Autokarosserien) verwendet.

Metaballs
Metaballs sind Kugeln, die Anziehungskraft auf einander ausüben und sich dabei verformen. Sind Metaballs weit auseinander, so sehen sie wie normale Kugeln aus. Je näher sich die Metaballs kommen, desto mehr 'verschmelzen' sie miteinander, und es ergibt sich -wenn die M. übereinanderliegen- eine "Masse".

Morphing
Das Übergehen von einer Objektform in eine andere.

Nurbs
Non Rational B. Splines sind wirklichkeitsnahe Konturen aus weichen Freiformkurven. Sie eignen sich zum Modellieren von organischen Formen.

Plugin
Im 3D-Bereich sind Plugins Erweiterungen zur Basissoftware, die einem das Leben erleichtern. Auf wenige Mausklicks können damit Haare generiert oder aufwändige Effekte wie Nebel oder Rauch simuliert werden. Für jedes Programm sind solche Plugins erhältlich.

Polygon
Eine Fläche, die aus beliebig langen Geradenstücken bestehen. Das kleinste Polygon ist ein Dreieck. Alle Objekte einer 3D-Welt setzen sich aus Polygonen zusammen.

Primitive
Objekte aus einfachen geometrischen Formen. Kugeln, Würfel, Pyramiden. Da diese Formen mathematisch leicht beschreibbar sind, sparen sie Rechenzeit und Arbeitsspeicher. So weit es realistisch bleibt, sollte man beim Modeling immer auf diese Grundobjekte zurückgreifen.

Prozedurale Texturen
Nach mathematischen Regeln (bewußten Abweichungen von der Symmetrie) erzeugte Texturen, die sich im Gegensatz zu Bitmap-Texturen, die in einem Programm wie Photoshop etc. erstellt werden können, nicht wiederholen. Prozedurale Texturen sind besonders geeignet, um natürliche Oberflächen wie Holz oder Gestein zu emulieren. Es gibt Oberflächen- und Volumenvarianten. Letztere durchdringen bzw. füllen das gesamte 3D-Modell, auf das sie gemappt werden.

Quickdraw 3D
Quickdraw 3D ist eine Systemerweiterung für PowerMacs mit mind. 16 MB Ram, die auf der Betriebssystemebene - unabhängig vom jeweiligen 3D-Programm - das 3D Metafile Format (3DMF) verwaltet. Dieses 3D-Austauschformat kann neben den Werten für das Drahtgittermodell (wie es z. B. das DXF-Format beinhaltet) auch noch die Oberflächenstruktur (Textur), den Lichteinfall (Spot-, Parallel- und Punktlicht), sogar Schatten und Kameraperspektive beinhalten. Mit Quickdraw 3D wird jedem 3D-Programm, das dieses Format unterstützt, bereits auf der Betriebssystemebene eine Art Echtzeitshader angeboten. Die vielfältigen Informationen von 3DMF ermöglichen zudem den leichteren Austausch komplexer Modelle samt Textureninformationen zwischen unterschiedlichen 3D-Programmen bzw. Modelern - im Idealfall sogar plattformübergreifend (Mac/Windows). Das Installationsprogramm kopiert auch eine neue Albumdatei und eine Anzahl von 3D-Modellen in das Verzeich-nis Apple Extras. Diese Modelle kann man nun im Album oder im neuen auch mitgeliefertem Quickdraw-3Dfähigen Simple Text betrachten.

Raytracing
Das Grundproblem von wirklichkeitsnaher Szenenberechnung ist, daß ein Objekt für das Auge nur dann sichtbar ist, wenn von ihm Licht reflektiert wird. Die Art der Reflektion hängt wiederum von der Anzahl, Position und Intensität der Lichtquellen ab. Auch die Gestalt und die Farbe eines Objektes werden über Lichtreflektion und Oberflächenbeschaffung bestimmt. Der Grad, mit dem eine Objektoberfläche bestimmte Anteile des Lichtes absorbiert, bestimmt die Farbwirkung dieses Objektes. Was das menschliche Auge sieht, ist die Lichtreflektion und die Teile des Lichtes, die nicht absorbiert werden (die Farben). Würde man bei der Berechnung einer 3D-Szene sämtliche im Bild enthaltenen Lichtquellen bzw. deren unend-lich ausgesendeten Lichtstrahlen mitberücksichtigen, wobei nur ein endlicher Teil überhaupt das Auge erreicht, wäre der Rechenaufwand unverhältnismäßig hoch. Raytracing (auch Back-ward Raytracing genannt) geht einen anderen Weg: Die Helligkeit und Farbe jedes Bildpunktes wird durch die Rückverfolgung (Trace) eines Lichtstrahles (Ray) vom Betrachter aus zur Lichtquelle hin bestimmt. Schattenwurf und Reflektionen werden dabei mitberechnet.
Ergo: Nicht der reale Weg: Lichtstrahl zum Auge und sonstwohin, sondern vom Betrachter zum Licht und dessen Wirkung auf Farbe, Helligkeit und Reflektion des Pixels ergeben das Bild.

Radiosity
Diese Rendertechnik berücksichtigt das Eigenleuchten des angestrahlten Objektes und die Wirkung dieses Eigenleuchtens auf die benachbarten Objekte und deren Schattenwurf. Möglich wird dies, da - anders als beim Raytracing - der Lichtstrahlenverlauf unabhängig vom Standort Betrachters berechnet wird. Natürlichere Reflektionen und weichere "lebensnahere“ Schatten als beim Raytracing machen diese Methode für fotorealistische Szenen zwar interessant, oft verhindert aber die um ein Vielfaches höhere Rechenzeit gegenüber anderen Rendermethoden den Einsatz von Radiosity.

Raypainting
Es gibt 3D-Programme (auch Strata), die eine Art des Rendering bieten, an deren Ende ein wie Kreide, Kohlestift oder groben Pinsel gemalte Szene berechnet wird. Zuerst wird nach dem erkömmlichen Raytracing-Verfahren gearbeitet. Im Abschluß daran wird die Oberfläche - je nach Einstellung - in ein "Gemälde“ verwandelt.

Refraktionsindex
Der Grad der Lichtbrechung, wenn das Licht auf ein mehr oder weniger transparentes Material trifft. Eine virtuelle Glaskugel ist besonders realistisch, wenn der Refraktionsindex der "Glastextur" den typischen Brechungsfaktor von wirklichem Glas gleichgesetzt wird.

Rendern
Wurde bereits im ersten Beitrag erläutert.

Renderfarm
Um den gewaltigen Rechenaufwand für Film und Fernsehn überhaupt bewältigen zu können, werden hunderte von Hochleistungsrechnern zu "Farmen" zusammengeschlossen. Alle Rechner können geschlossen eine Animation erstellen oder einzelne Gruppen Teilbereiche rendern. Ein Beispiel: Der Sandsturm in Red Planet benötigte trotz eigens programmiertem Plugin 14 Tage zur Fertigstellung. Ein heimischer, moderner PC würde dazu mehrere Jahre brauchen.

Shadingmethoden

Flat Shading
Nach der Wireframe-Ansicht die schnellste Rendermethode. Jedem Polygon wird eine Farbe zugeordnet, ohne auf weiche Übergänge zu achten. Facettetierte Objekte entstehen, die nur der ungefähren Beurteilung einer Szene dienen.

Gouraud Shading
Anders als beim Facettenlook des Flatshading werden die Polygonflächen durch Interpolation aneinander angeglichen, wodurch weichere Verläufe und Formen entstehen.

Phong Shading
Hier werden bereits Oberflächeneigenschaften wie Reflektionen und sogar (wenn eingestellt) Schattenwurf mitberücksichtigt. Viele auch sehr professionelle 3D-Programme (z.B. Electric Image oder 3DStudio Max) beherrschen nur Shading aber kein Raytracing, liefern aber trotzdem beeindruckenden Ergebnisse ab!

Skinning
Mit dieser Technik legt man eine Haut (Skin) um die Querrippen eines Modells. Ein Beispiel: Wenn man einen Chinaballon bauen will, erstellt man zuerst die Querverstrebungen in Form von kleinen Kreisen, die zur Mitte hin größer werden und dann wieder kleiner - also eine Kugel andeuten. Per Skining legt man nun eine Haut über diese Querrippen - dies entspräche dem Papierüberzug über einem Chinaballon. Interessant wird dies natürlich erst beim Modellieren komplexerer Formen wie z. B. einem Schiffsrumpf oder einer Flugzeugtragfläche.

Spline-Kurve
Eine Kurve, deren Form durch Kontrollpunkte außerhalb der Kurve bestimmt wird. Die Methode ähnelt jener der Beziérkurven wird jedoch mathematisch anders definiert.

Sweep
Diese Technik ähnelt der Lathe-Technik, nur daß hier der Körper beim Drehen nach oben oder nach unten um eine Achse, die auch außerhalb des Objektes liegen kann, aus-gedehnt ("gesweept“) wird.

Szene
Gesamtheit aller Elemente (Modelle, Lichter, Texturen etc.) einer 3D-Komposition.

Texturen
Durch das Überstülpen bzw. Ummanteln (Mappen) eines 3D-Modelles mit einer Textur, die eine organisch wirkende Oberfläche hat, gibt man dem 3D-Modell erst das wirk-lichkeitsnahe Aussehen. Eine Textur kann ein Bitmapbild oder prozedural sein. Mit Parametern wie Refraktion oder Transparenz uvm. kann man das Erscheinungsbild und die Lichtwirkung der Textur beeinflussen.

Wireframe
Drahtgitteransicht eines 3D-Modelles. Der nackte Modellkörper ohne Texturen. Es gibt Wireframe-Ansichten mit verdeckten (hidden) Linien (also nur die sichtbaren Kanten) und sämtlichen Linien (durchsichtiges Modell).

Warping
Verändern einer Objektform. In Strata z. B. wird damit das Verbiegen und andersweitige Verformen eines Objektes verstanden.