"So ranzig wie in echt" - Grafik-Demo baut Aachener Bahnhof absurd realistisch nach und die Technik dahinter ist ziemlich genial

Einige Passagen sind kaum von der Realität zu unterscheiden. (Bildquelle: 3D Scans TV / Youtube)

Wie sieht eigentlich die nächste Stufe der 3D-Grafik aus? Geht es nach führenden Hardware-Herstellern wie Nvidia und Sony, dann führt kein Weg an KI-gestützten Techniken vorbei. Eine davon verfolgt einen ganz besonderen Ansatz, den sich ein Team zunutze gemacht hat, um eine eher rustikale Aachener Bahnstation mit hohem Realismus nachzustellen.

Technik-Demo zeigt realistisch aussehende Haltestelle in Echtzeit

Darum geht's: Für ein Youtube-Video hat ein auf dreidimensionale Vermessung spezialisiertes, deutsches Unternehmen die Bahnstation Aachen-Schanz nachgebaut und das auch noch mit einem unheimlich hohen Realismusgrad.

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Möglich wurde das unter anderem mittels spezieller Kameras, die aber lediglich als Ausgangslage für eine clevere Technik namens 3D Gaussian Splatting dienen.

Aber was genau verbirgt sich hinter dem sperrigen Begriff? 3D Gaussians könnt ihr euch wie Polygone vorstellen, also dreidimensionale Formen in einem virtuellen Raum. Im Gegensatz zu Polygonen sind sie jedoch nicht eckig, sondern entsprechen einer runden Ellipse, die nach außen hin sanft ausläuft.

Platziert werden die Gaussians dann beispielsweise in der Unreal Engine 5 anhand einer sogenannten 'Punktewolke', die ihr euch wie eine dreidimensionale Repräsentation eines realen Orts bestehend aus unzähligen Partikeln vorstellen könnt.

So sieht beispielsweise der Bahnhof als Punktewolke aus:

Sieht ganz schön löchrig und nicht wirklich detailliert aus, die hunderttausenden Gaussians sorgen aber letztendlich dafür, dass die freien Stellen ausgefüllt werden. Die scherbenartigen Formen überlappen sich und werden so stark verkleinert, dass sie jede Menge Details abbilden.

So sehen die ganzen Gaussians dann beispielsweise in Form eines Buschs aus:

Völlig neu ist das Prinzip eigentlich nicht, sondern wurde schon vor fast 30 Jahren erfunden. Heutzutage lässt es sich aber viel besser umsetzen, denn die Punktewolken können mit einem KI-Modell anhand von Fotografien erstellt werden. Die dreidimensionalen Umgebungen lassen sich somit ohne größeren Zeit- und Personalaufwand erstellen.

55:03 Unreal ist erst der Anfang: Gibt es noch eine Grafik-Zukunft ohne KI?

Wann kommt 3D Gaussian Splatting in Spielen?

Das Modellieren mit 3D Gaussians klingt erstmal vielversprechend und sieht in Bewegung enorm realistisch aus, in Spielen dürfte die Technik aber vorerst keine große Rolle spielen. Denn die statisch generierten Formen haben auch gravierende Nachteile:

• sie lassen sich nicht gut animieren oder verformen, das geht mit in Gittern angeordneten Polygonen viel besser
• sie können nicht ohne riesige Performance-Kosten dynamisch ausgeleuchtet werden
• nachträgliche Bearbeitungen nehmen viel Zeit in Anspruch
• Lücken in der Pixelwolke werden meist nur sehr matschig ausgefüllt
• es entsteht so gut wie immer ein sogenannter 'Overdraw', sprich: es werden von der Grafikhardware auch Bestandteile von Gaussians berechnet, die auf dem Bildschirm nicht sichtbar sind

Aufgrund ihrer Kontrapunkte dürfte die Technologie zukünftig auch eher für 3D-Präsentation etwa bei Bauvorhaben genutzt werden oder auch für Virtual Reality-Erfahrungen, beispielsweise falls ihr euch mit einer VR-Brille ein paar bekannte Sehenswürdigkeiten aus aller Welt anschauen wollt.

Für statische Inhalte liefert 3D Gaussian Splatting nämlich eine richtig gute Performance, sobald aber Interaktivität gefragt ist, kommt sie stark ins Schwächeln.

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Aber wer weiß… Echtzeit-Ray-Tracing war auch über mehrere Dekaden hinweg ein theoretisches Konzept und mittlerweile findet die Lichtstrahlensimulation in recht vielen Spielen Verwendung. Nur eben in einer speziell angepassten Form. Vielleicht wird das in ein paar Jahren im Bezug auf Gaussian Splatting ähnlich sein.

Wenn ihr einen x-beliebigen Ort in einen Generator für 3D-Modelle schmeißen könntet – welcher wäre das?