Virtuelle Rekonstruktion einer Klosteranlage – Animation und ...

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Da bei diesem Projekt die Visualisierung des Gebäudes im Vordergrund steht, und es sich weniger um ein technisches Modell handelt, können Kompromisse in der Detailierung und Genauigkeit eingegangen werden. Weiterhin kann durch die Identifizierung von baugleichen Bauteilen und Bauteilgruppen der Arbeits- und Rechenaufwand reduziert werden. Virtuelles Modell Abbildung 3: Maschenmodell vom Kloster Cluny [1] Die virtuelle Realität modelliert die Attribute der physischen Welt, die mit den Sinnen des Menschen faßbar sind [2]. Über entsprechende Darstellungstechniken ist es möglich die künstliche, virtuelle Welt der physischen, realen Welt vergleichbar präsent erscheinen zu lassen. Die virtuelle Rekonstruktion als Videofilm soll potentiellen Nutzern einen Eindruck über das ursprüngliche Erscheinungsbild der Klosterkirche vermitteln. Über einen vordefinierten Kamerapfad bewegt sich der Betrachter durch und um das Gebäude. Dabei ist auf eine möglichst natürlichen Sichtweise eines gehenden Menschen zu achten. Der gesamte Film besteht aus Einzelbildern, die in Größe und Bildabfolge auf das Bild eines PAL-Bildschirmes (768*576 Pixel bei 25 Bilder/Sec) abgestimmt werden müssen. Um einen CAD-Datensatz sichtbar zu machen, können unterschiedliche Visualisierungstechniken angewendet werden. Zu diesen Verfahren zählen: Flat Shading, Gouraud Shading, Phong Shading, Ray-Tracing und Radiosity. Diese Algorithmen stellen meistens Annäherungen an physikalische Gesetzmäßigkeiten dar und verwenden unterschiedliche Verfahren der Physik als Berechnungsgrundlage [4]. Die Ergebnisse der unterschiedlichen Algorithmen unterscheiden sich sowohl in Qualität, als auch in dem Rechenaufwand. Das für den Film verwende Visualisierungsverfahren ist Ray-Tracing. Dabei werden von einer synthetischen Kamera (dem Bildschirm) aus die theoretisch eintreffenden Lichtstrahlen bis zur Lichtquelle verfolgt. Dadurch reduziert sich die Anzahl der möglichen
Lichtstrahlen auf die für die Darstellung notwendigen. Jeder Lichtstrahl wird bis zur Lichtquelle verfolgt, wodurch sich Brechnungen, Spiegelungen und Schatten darstellen lassen. Spiegel Lichtquelle Objekt Schatten Betrachter Bildschirm Abbildung 4: Ray-Tracing Während Ray-Tracing Berechnungen noch relativ hart wirken kann der Algorithmus für das Radiosity sowohl Reflexion als auch Absorption an Oberflächen bestimmen. Dadurch lassen sich diffuse Licht- und Schattenerscheinungen darstellen. Nachteil der Methode ist das Fehlen jeglicher Spiegelungen. Eine Kombination aus Radiosity und Ray-Tracing führt zu sehr realitätsnahen Ergebnissen, wobei sich der Rechenaufwand in den meisten Fällen nur bei Einzelbildern lohnt. Abbildung 5: Altenberger Dom [Uni Dortmund Fachgebiet Baugeschichte]
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Seite 7: [4] Sassmannshausen, V.: Architektu

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