3D-Grafik mit Open Source

Die 3D-Grafik-Anwendungen als Open Source sind eine relativ neue Entwicklung. Vor fünf Jahren erforderten 3D-Animationen in professioneller Qualität noch teure Workstations. Die verwendete Software wie zum Beispiel Maya (Unlimited Version) kostete Anfang 2002 mehr als 15000 Dollar. Die Softwaretechnologie, die dabei zum Einsatz kam, blieb hinter restriktiven Lizenzen verborgen. Als die Preise für Hardware rapide sanken, blieben zunächst dennoch die Softwarepreise für nicht professionelle Anwender zu hoch. Auch die Lizenzen lockerten sich nicht. So blieben 3D-Animationen auf dem eigenen Rechner weiterhin nichts als ein Traum.

Erst als in jüngster Zeit Open-Source-Programme auftauchten, änderte sich die Situation grundlegend: 3D-Grafik wurde für jedermann erschwinglich. Außerdem sind die zugrunde liegenden Technologien nun frei verfügbar, sodass eine Vielzahl neuer Anwendungen entstehen konnte. Im Folgenden sollen die besten Programme für die einzelnen Arbeitsschritte vorstellt werden. Schließlich bietet der Artikel noch einen Überblick über den Stand, auf dem sich die Open-Source-Szene bei 3D-Programmen gegenwärtig befindet.

Am Anfang steht das Modell

Abbildung 1 zeigt den Entstehungsprozess von 3D-Animationen. Am Anfang steht die Gestaltung oder Modellierung der Form des 3D-Objekts. Die Grundform wird daraufhin im Texturing genannten Vorgang mit einer Haut überzogen. Das Modell erhält dabei eine natürlich wirkende Oberfläche mit Lichtreflexionen und eine Oberflächenstruktur. Der Prozess, der die 2D-Bitmaps (zum Beispiel eine Holzmaserung) auf die 3D-Oberfläche projiziert, nennt sich UV-Mapping und ist im einfachsten Fall vergleichbar mit dem Aufkleben eines Posters auf eine Litfaßsäule. Der Name leitet sich aus der Bezeichnung für die 2D-Koordinaten der Textur her, man nennt sie U und V im Unterschied zu den räumlichen Koordinaten X, Y, und Z.

Das 3D-Modell lässt sich nun in Bewegung setzen oder animieren. Dazu wird es in einem Rigging genannten Vorgang mit einer Art von Scharnieren versehen. Diese ermöglichen es dem Künstler, auch komplexe Objekte oder Figuren nach Art eines Marionettenspielers zu bewegen. Wenn die Animationsszene so weit fertig ist, lässt sie sich noch durch spezielle Effekte wie etwa Wasser, Feuer oder Rauch weiter verfeinern.

Die Ausleuchtung der Szene ergibt sich durch das Platzieren von Lichtquellen ähnlich wie bei einer konventionellen Filmaufnahme. Der Postproduktion genannte Arbeitsschritt kombiniert das beinahe fertige Produkt mit Filmszenen und einem Soundtrack.

Meist spielen bei der Erstellung von 3D-Animationen mehrere Programme zusammen. In so genannten Modellern legt der Designer zunächst die räumliche Geometrie der Objekte fest. Häufig erledigen dann separate Anwendungen die Animation sowie die Umsetzung der fertigen Modelle in fotorealistische Bilder oder Filmsequenzen.

Wings3D: Komplexe Formen leicht gemacht

Während geometrische Formen vergleichsweise leicht zu konstruieren sind, stellen unregelmäßige organische Formen wie die einer Hand oder eines Baumstammes eine besondere Herausforderung dar. Auf diesem Gebiet hat sich Wings3D [1], das Anleihen beim kommerziellen Programm Nendo [2] macht, als ausgesprochener Spezialist herauskristallisiert. Seine besonderen Stärken liegen beim Modellieren von Menschen oder anderen Lebewesen (Abbildung 2). Nach vielen Jahren Entwicklung ist ein mächtiges, intuitiv zu bedienendes Werkzeug entstanden. Der Umgang damit ist in wenigen Stunden zu erlernen, sodass der kreativen Arbeit bald nichts mehr im Wege steht.

Obwohl Wings3D mit Polygonen arbeitet, vermittelt es dem Anwender beinahe das Gefühl, Ton zu modellieren. Mit dem Tweak-Werkzeug lassen sich die Kontrollpunkte im 3D-Raum bewegen, sodass schrittweise die richtige Form entsteht. Wings3D stellt außerdem viele Funktionen zur Verfügung, um einfache Quader zu unterteilen, bis sich natürlich wirkende Formen ergeben. Nicht zuletzt erleichtert die einfache Definition von Hotkeys die Arbeit: Es genügt, die Maus über den entsprechenden Menüpunkt zu halten. Ein Druck auf [Entf] und den gewünschten Hotkey definiert schließlich die Verknüpfung.

Der Anwendungsbereich von Wings3D beschränkt sich weitgehend auf das Modellieren von Formen und das UV-Mapping. Animationsfeatures sind auch für zukünftige Versionen nicht geplant. Allerdings funktioniert der Datenaustausch mit anderen Programmen über die Export-Dateiformate ausgezeichnet. Zusammenfassend ist festzustellen, dass die Leistung von Wings3D für das Modellieren organischer Formen durchaus mit der von kommerziellen Programmen vergleichbar ist.

Abbildung 1: Der Produktionsprozess einer 3D-Animation - für alle Schritte gibt es frei verfügbare Softwarelösungen.

Abbildung 2: Wings3D - große Leistung trotz schlichter Benutzeroberfläche. Komplexe Formen lassen sich besonders gut umsetzen.