Das Ende der Polygone?

Während sich am Wochenende 300.000 Freaks auf das übergroße iPhone, das iPad von Apple, freuten, feierte die internationale Avant Garde der Digital Creatives im Hinterzimmer den Beginn einer Technik, welche die Darstellung von 3D-Inhalten in den nächsten 5-10 Jahren revolutionieren könnte. Auf der Veranstaltung in Bingen am Rhein stockte in der Nacht von Sonntag auf Montag über 1000 Besuchern der Atem, als der vorletzte Kandidat Fairlight CNCD seinen Beitrag in den Wettbewerb einbrachte und mit seinem Meisterstück den ersten Platz gewann.

Auf dieser vorerst letzten #Breakpoint trafen sich in den letzten 8 Jahren die besten Programmierer, Musiker und Grafiker einer Bewegung, die ihre Wurzeln in den 80er Jahren auf Computern wie den Commodore C64 und Amiga findet. Damals als die Computer wenig Speicher, 8 Bit und eine niedrige Grafikauflösungen hatten, als es noch kein MP3 gab und auf eine CD-Rom nur 10-20 Songs passten, formten sich sogennnate Demogruppen. Eine Demogruppe ist ein Zusammenschluss von kreativen Menschen, die unter Verwendung digitaler Technik ihr Können unter Beweis stellen. Mit dem C64er erhielt der Personal Computer Einzug in die Kinderzimmer vieler Jugendlichen, die nun ihre Kreativität digital entfalteten. Hier ein Werbefilm aus den 80ern.



Wichtig ist dabei zu erwähnen, dass es sich bei dem Produktionen nicht um Filme handelt, sondern um Computerprogramme, die in Echtzeit die Darstellung berechnen, womit wir auf den Punkt der Innovation kommen. Für die Herstellung solcher Produktionen bedeutete dies die Erbringung von Höchsleistungen unter den Randbedingungen der limitieren Rechnerressourcen und zwar sowohl aus programmiertechnischer Sicht als auch aus der Sicht des Grafikers und des Musikers. Zunächst war man stolz, einen einfachen Text über den Bildschirm fliegen zu lassen, danach wurden unausgefüllte Vectorgrafiken programmiert, dann gefüllte Flächen und später Vektorgrafiken mit Bildern (Texturen) auf den Flächen (Polygone). Polygone sind zweidimensionale Vielecke. Durch ihre Anordnung im Raum entstehen dreidimensionale Körper, wie z.B. der Tetraeder. Je kleiner und feiner die Polygone, desto höher ist die “Auflösung der dreidimensionalen Darstellung” und desto realistischer Erscheint und sozusagen die Darstellung. Das ist vielleicht mit einer Kamera vergleichbar. Je Mehr Megapixel, desto hochauflösender und fotorealistischer das Ergebnis!

Mit zunehmender Rechenleistung, mehr Speicher und besseren Grafikkarten wurde es immer einfacher, schöne Effekte zu programmieren. Um zu zeigen, wie man jedoch durch Können aus minimaler Ressourcenverfügbarkeit das Maximale rausholen kann, wurden Wettbewerbskategorien geschaffen, die die Speicherressourcen künstlich verknappen. Es standen sog. 4k- (4 Kilobyte) und 64k-Wettbewerbe (Competitions). Schaut man sich jedoch den 1. Platz der diesjährigen Breakpoint an, bedarf es vielleicht bald auch keine künstliche Verknappung der Rechnerleistung mehr. Der Versuch, die ausführbare Datei auf meinem IBM Thinkpad, immerhin ein Dualcore mit 4GB RAM, zu starten macht nicht viel Spaß. Die Ausführung des Programmes ist schneckenlangsam. Es ist so schneckenlangsam, weil die Polygone unendlich klein werden, was bedeutet, dass die Anzahl der Polygone sehr sehr groß ist, was widerrum bedeutet, dass sehr viel Rechenleistung und ein “sehr geschicktes” (“ökonmisches, resourcenschonendes”) Programmieren erforderlich ist. In Wirklichkeit aber hat die Gruppe Fairlight/CNCD die Vektorgrafik und Polygone abgeschafft. Stattdessen verwenden Sie unglaublich viele Pixel, dreidimensional angeordnet.

Originaltext:

We chose 0 polygons. (and lots of shaders.) (and millions and millions of points.) (and we went abstract.)”

Die ausführbare Datei kann man hier herunterladen (agenda.zip). In den vollen Genuß kommt man allerdings nur mit einem sehr leistungsstarken Rechner, akzeptabel und flüssig ist deshalb auch folgendes HD-Video auf YouTube mit “leichten” Verlusten in der Qualität durch das Video-Encoding:



Das Gewinnerdemo zeigt einen dreidimensionalen Pixelraum von unglaublicher Faszination! Es ist nicht schwer, sich einen Datenhandschuh vorzustellen der in einen Pixelraum eindringt und die Pixel durch die Hand verdrängt (Ähnlich wie im Video ab 1:40). Wenn uns dies gelingt, können wir bald vielleicht von einer “Digitalen Knete” sprechen, die sich tatsächlich von Hand kneten lässt! Bis dahin jedenfalls sind wir noch auf die “herkömmliche” Modellierungssoftware angewiesen!

Vielleicht haben wir in Zukunft die technischen Möglichkeiten 100, 1000 oder mehr Megapixel dreidimensional anzuordnen? Vielleicht erfinden wir sogar “3D-Pixelraum-MP3-Verfahren”, die es zudem gestatten, diese gigantischen Datenmengen über die Datenautobahnen von Übermorgen zu transportieren? Wie würde dann eine virtuelle Welt aussehen?

Über Andreas Mertens

Andreas Mertens aka Patrick Wunderland (SL) ist Initiator von avameo und schreibt seit 2006 für diesen Blog.

Kommentare

  1. Gerade auf YouTube zum Thema gefunden (Unlimited Detail):



  2. Kai Ludwig says:

    Pixelraum: http://de.wikipedia.org/wiki/Voxel

    Die Idee ist schon älter und findet besonders in der Medizin bei der Tomographie zur Aufbereitung und Visulaisierung der Meßdaten seit langer Zeit bereits viel Anwendung.

    Modellierung auf Polygonbasis ist bereits extrem optimiert und hochentwickelt, hier steckt viel ausgefeilte Mathematik dahinter.

    Modellierung mit Voxeln muss erst noch auf diesen Level gebracht werden und Volumen durch Voxelrendering zu visualisieren stellt eher einen Brute-Force Ansatz dar, der erst mit heutiger Rechenleistung pratikabel wird, dadurch alleine aber kein besseres Verfahren wird.

    Wie üblich liegt die Zukunft dazwischen. Eine gut gewählte Kombination aus High- und Lowpoly, geschickt konstruierten Textur- und Shadereffekten sowie die Einbeziehung von Volumengeometrie bilden möglicherweise eine vernünftige Kombination.

    Ablösen werden Voxel unsere geliebten Polygone mit Sicherheit nicht.

  3. Wer weiss, wer weiss. Ich bin da etwas vorsichtiger geworden. So um 1987 herum muss es gewesen sein, als ich fest behauptete, dass Filme auf CDs mit einem Volumen von 600MB wohl hochauflösend nie möglich seien. Damals hatte ich keine Ahnung von Encoding und ich war noch jung.

    Bzgl. des Modellierens könnte ich mir vorstellen, weg zu kommen von der 2D- und 3D-Computermaus hin zu einem “natürlichen” modellieren mit einer Art Datenhandschuh. Als Bild habe ich die Vorstellung von so etwas, nur digital eben:



    Vielleicht auch ne Mischung aus den heutigen Modelling-Tools und dieser uralten Variante als Digitalvariante mit Datenhandschuh, der Voxel-Räume “bewegt” und eben Pixel anordnet ???

  4. Kai Ludwig says:

    Eine geeignete Analogie ist der Vergleich zwischen Vektorgrafik und Rastergrafik zur Darstellung von 2D-Modellen.

    Beide Varianten existieren sich ergänzend und haben jeweils ihr Vor- und Nachteile, die sie für verschiedene Anwendungsfelder in Rein- und Mischform geeignet machen.

    Bei der polygonbasierten und die voxelbasierten Beschreibung von 3D-Modellen verhält es sich ähnlich.

    Aufgrund der zunehmenden Rechnenleistung bekommen Verfahren, die mit Voxeln arbeiten, nun einfach nur mehr Bedeutung bzw. werden überhaupt erst anwendbar.

    Die etwas reisserische Überschrift “Das Ende der Polygone?” ist daher sicher übertrieben. Aber immerhin hat sie ihren Zweck erfüllt den Post belebt.

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