abstrakte Baumdarstellung für Echzeitdarstellung

Ich bin Landschaftsplaner und erstelle schon seit mehreren Jahren interaktive 3D-Modelle für Architekten oder bei größeren Infrastrukturprojekten für Bürgerforen als Ersatz bzw Ergänzung zu klassischen physischen Modellen.

Seit jeher kämpfe ich mit der Darstellung von Vegetation. Ich suche eine eher abstrakte Formensprache. Das 3D-Modell soll mehr wie ein echtes Modell wirken und nicht wie ein Screenshot aus Crysis oder anderen photorealistischen Shootern.

Die Bäume müssen auf jeden Fall ein Volumen haben. Billboards, oder sogar solche, die sich zum Betrachter hindrehen, sind keine Option, da die Bäume durch die freie Navigierbarkeit aus allen Perspektiven räumlich wirken müssen.

Bei größeren Maßstäben verwende ich realistischere Bäume, die jedoch etwas polygonlastig sind, weshalb sie sich für eine Massendarstellung nicht so eignen und auch von der Formensprache eher unzufriedenstellend sind.

Hier 2 Beispiele von eher kleineren 3D-Modellen. Bis zu 100 solcher Bäume sind üblicherweise kein Problem, aber ab tausenden wird es dann doch etwas eng:




In diesen Fällen sind die Blätter natürlich keine Einzelpolygone sondern werden als Cluster mit eigenen Ast-Bitmaps texturiert und wirken durch die Transparenz des Alpha-Kanals außer aus direkter Nähe durchaus überzeugend.

Ich habe dann auch mit etwas abstrakteren Cluster-Texturen experimentiert, teilweise mit handgezeichneten Formen und Schraffuren. Einige solcher Bäume habe ich hier zusammengestellt:


Eine Art davon habe ich auch schon für ein 3D-Modell verwendet, wobei diese Form nicht bei allen gut ankommen ist. Viele hielten die Bäume für Palmen, ich hingegen wollte eher den Look von zerknülltem, zerrissenen Papier oder sowas ähnlichem simulieren:


Bei kleineren Maßstäben wird es dann etwas komplizierter, da ab einem bestimmten Abstraktionsgrad auch die Bäume für die Darstellung entsprechend angepasst werden müssen. Man hat es in vielen Fällen dann auch mit tausenden Bäumen zu tun, die ruckelfrei dargestellt werden sollten.

Im Normalfall verwende ich die aus den Stadtmodellen bekannten "Kugelbäume", die ich noch etwas verzerre um etwas Variation reinzukriegen:


Die selbe Art von Bäumen, teilweise noch stärker reduziert und farblich an das darunter liegende Orthofoto angepasst, verwende ich auch bei sehr großen Modellen. Die Bäume dienen dann eher als Massendarstellung, sind jedoch aus der Nähe sehr ungünstig und ich wurde von Bürgern schon oft gefragt, was dieses Ding in ihrem Garten da sei:


Schön wäre etwas luftigeres. Habe zwar auch schon mit Transparenz experimentiert, aber man erkennt dann sofort die leere Hülle. Der Baum hat dann kaum noch Volumen.

Bei sehr großen Gebieten habe ich teilweise auch versucht die Bäume nicht mehr als Einzelobjekte sondern als "Waldmassen" darzustellen, aber auch so wirkt das alles zu wuchtig und schwer:


schöner wäre natürlich eine luftigere Darstellung wie im echten Modell:


Die Frage, wie bekommt man sowas hin. Mit einer normalen Renderengine kann man mit Fur, Displacement usw einiges machen, für die Echzeitdarstellung ist man eher beschränkt was Möglichkeiten, Polygonanzahl usw betrifft.

Vielleicht hat jemand Ideen, Beispiele etc. Ich würde mich auch über Skizzen, Screenshots usw freuen.

Vielen Dank, O.

Interessant auch die Vegetationsdarstellung von Nokia's maps3d.

Aus Vogelperspektive wirken die Bäume durchaus überzeugend. Näher ran, kann man leider eh nicht.

Ich vermute, die verwenden dafür eine Art Laserscan, der dann mittels Luftbild automatisch texturiert wird. Die Gebäudetexturen scheinen extra terrestrisch aufgenommen worden zu sein. Die Datenmenge dieser Stadtmodelle ist halt immens. Alle Textur und Geländedaten in Echtzeit zu handlen. Die LOD-Algorithmen wirken halt noch etwas roh, für meinen Geschmack springen die einzelnen Darstellungen noch etwas zu stark hin und her.

Miniaturansicht angehängter Grafiken

   

Darstellung im echten Modell sieht durch helle Farben, weiche Schatten und simple Texturen luftig aus. Wenn man auf dem Bild mit Waldklotzen die Ecken von Waldmassen abrundet, die Schaumstofftextur drauflegt und hellere Farben nimmt - kann man, denke ich schon, den Effekt vom echten Modell in etwa hinkriegen.

Wobei ich (als nicht Architekt) realistischere Darstellungen die aus meheren Asttexturen zusammengesetzt sind, besser finde. Nokia Bäume gefallen mir gar nicht.

Ansonsten sehen die Beispiele für ein Echtzeitmodell echt gut aus. Schöne Schattentexturen. Wie groß sind die Szenen? Kann man sich so eine Echtzeitszene auch im Browser anschauen? Mit welcher Software ist das Ganze erstellt?

die modelle sind zwischen 5-30mb. wobei die großen vor allem aufgrund der orthofotos so aufgeblasen sind. das grösste modell umfasst einige quadratkilometer, ist aber bei weitem nicht so optimiert wie die nokia-sachen, läuft aber dennoch auf einem durchschnittlichen computer recht flüssig. ich habe die bei bürgerinfos immer von meinem laptop präsentiert, der eine geforce 7950gtx verbaut hat, also auch nicht mehr der aktuellste.

die modelle sind alle in quest3d entstanden. sind alles EXE-files, laufen also nur auf windows. man könnte sie auch für web publishen, aber es gibt immer wieder probleme mit den viewern. vor allem braucht man oft admin-rechte, damit man die überhaupt installieren kann. die EXEs bekommen die kunden auf einem usb-stick und wenn die nicht ganz ein veraltetes setup haben, sollte es ohne installation laufen. habe aber auch schon erlebt, dass bei einigen architekten nicht mal directx installiert war

wollte zwar schon seit längerer zeit auf unity umsteigen, hab aber mit dem skripten so meine probleme, da liegt mir quest einfach mehr, obwohl ich überhaupt kein programmierer bin, und bei den einfachsten logik-fragestellungen bereits anstehe.

im moment bin ich dabei das weisse modell von vorhin quasi "nachzubauen". der auftraggeber hat das physische modell für mehrere 1000 euro beauftragt, und mein chef bildet sich ein, dass das nicht notwendig war und will mit unserem interaktiven modell zeigen, dass es sich für diese fragestellung viel besser eignet. bin noch am überlegen wie ich da die bäume mache. die vorsitzenden sind alle alteingesessene architekten, die sich vor modernen medien regelrecht sträuben. wenn denen was nicht passt, passt es eben nicht, aus dem grund muss ich vorsichtig mit der darstellung sein.

wenn es dich wirklich interessiert, das modell vom praktiker ist hier.
war eigentlich als demo für einen kunden gedacht. er gab mir die 3d-daten und ich hab auf die schnelle in quest das modell gemacht, hab danach leider nie wieder was von denen gehört...

Schade. Es gibt vielleicht ein Paar Kleinigkeiten die man anmeckern kann, insgesammt ist das aber eine super Arbeit. Meiner Meinung nach viel aussagekräftiger als Bilder, Animationen oder ein Maßstab-Modell.

Die Datei läuft sogar auf meinem 7 Jahre alten Laptop ziemlich rückelfrei. Dateigröße von 12 MB ist durchaus akzeptabel.

danke für das feedback. ich bin ja immer interessiert wie solche "modelle" überhaupt ankommen. meine diplomarbeit hatte sich mit dem thema beschäftigt, ob ein virtuelles interaktives 3d-modell ein echtes modell ersetzen könnte.

gerade im augenblick habe ich mit dem thema wieder intensiv zu tun, weil eben für ein projekt echte modelle gebaut wurden, von dem es bereits virtuelle modelle gibt, die ich nun nochmal überarbeite, um sie direkt vergleichbar zu machen.

eines der beispiele habe ich schon vor jahren angefangen, das echte modell dazu ist noch nicht ganz fertig.
hier ein foto vom echten modell:


und hier meine version, wobei das schon ein ziemlich alter stand ist, und ich nur extra eine texturlose version davon gemacht habe, damit es eher wie ein modell aussieht:


die ursprüngliche version war etwas "voller", wobei ich da eben mit der darstellung der vegetation etwas gekämpft habe, allein die bäume haben über 1.million poylgone und ich habe manuell mehrere LODs basteln müssen, damit das handlebar wird:

Sieht gut aus. Über 1 Mio. Polys ist schon ziemlich viel, ohne LODs würde wahrscheinlich auch ein guter Rechner ziemlich langsam. Was hat eigentlich mehr Polygone, ein runder Baum im Hintergrund oder ein Vordergrundbaum?

Um noch weiter ins realistische zu gehen kann man zwischen Gras und Wasser noch den Uferstreifen andeuten, und gerade Uferlinien etwas auflockern.

du bist ein sehr guter Handwerker.
aber ich würde mehr darauf achten, daß die Szene (bzw in diesen fällen die Vegetation) stimmig ist. im letzten Bild die verschiedenen Bäume zu mischen passt ganz und gar nicht. dann muss man mal die Bäume eben ohne GI rendern, damit das zeitlich hinhaut.
auch die Farben der Bäume beißen sich sehr - darauf sollte man besser achten, selbst wenn die Darstellung für den momentanen Zweck ausreichend sein mag.

k-roy, du hast natürlich recht. In diesem Beispiel wollten wir die zukünftige Bepflanzung simulieren, die sich von der Bestandspflanzung unterscheiden sollte.
die "runden" Bäume im Hintergrund sind farblich auf das darunterliegende Orthofoto abgestimmt. Das beide nicht zusammenpassen ist ein anderes Problem.

Für das neue Modell experimentiere ich gerade mit dem Fur-Shader, um den Bäumen etwas Rauigkeit zu geben. Da das Modell komplett in weiss sein wird, müssen die Bäume etwas Struktur bekommen. Ich habe den Shader schon früher in einem Modell verwendet, leider habe ich die Darstellung etwas übertrieben und durch die unglückliche Farbwahl wirken die Bäume ein wenig wie Kiwis:



Ich möchte jetzt versuchen, das ganze transparenter und eben in weiss zu machen, vielleicht wirkt das dann ansprechender.

hier der aktuelle stand meiner baum-bemühungen. mein ziel war es eine rauigkeit und gleichzeitig transparenz reinzukriegen, aber bin noch nicht ganz zufrieden damit, besser hab ichs im moment nicht hingekriegt.

hier ein foto vom echten modell:


und hier einige screenshots vom 3d-modell:

letztes update mit isohypsen-option.

war ein krampf die zu machen. quest unterstützt kein line-rendering, also wurden alle linien in meshes umgewandelt und vorher in autocad noch vereinfacht, dadurch liegen sie nicht mehr haarscharf auf dem gelände auf, trotzdem benötigen allein die isohypsen 600.000 polygone.

der look kommt auf die art dem echten modell aber schon sehr nah:

hammer!