Es wird auf dem Computer des Betrachters ein komplettes, vektorbasiertes, dreidimensionales Gebäudemodell übertragen. Dieses wird durch ein benötgtes Plugin in den Internet-Browser geladen. Der Benutzer kann dann durch verschiedene Steuerungsmodi das Gebäude von allen Seiten betrachten und sogar hindurchgehen. Hierfür wurde von dem W3 Consortium eine weltweit gültige Standardsprache geschaffen, die Virtual Reality Modelling Language (Abk.: VRML). Dieses Format wird mittlerweile von vielen CAD-Programmen exportiert, findet jedoch aufgrund verschiedener Probleme nicht den gewünschten Verbreitungsgrad. Hierbei ist eines der Hauptprobleme mangelnde Kompatibilität (trotz des standartisierten Formates) und die meist geringe Bandbreite der Internetzugänge. Da das Rendering der Ansichten in Echtzeit auf dem PC des Benutzers erfolgen muss, treten bei komplexeren Gebäudemodellen, in Verbindung mit eventuell nicht so leistungsstarker Hardware, Probleme beim flüssigen Bewegunsablauf bei dem Betrachten des Modelles auf.

Standartisierte Nachfolgeformate, wie X3D, Java 3D oder MPEG4, sind zur Zeit in der Planung und somit noch nicht verfügbar. Darüber hinaus versuchen einzelne Hersteller properitäre Formate zu etablieren. Vor allem MB Software versucht mit dem O2C-Format Marktanteile zu gewinnen.
VRML-Exportversuche mit ArchiCAD funktionierten leider nicht und führten neben sehr langen Wartezeiten zu Programmabstürzen. Das 3D-Gebäudemodell ist schon als ArchiCAD-Datei 4,7 MB groß, die VRML-Datei dürfte erfahrungsgemäß sogar noch wesentlich größer sein. Nur eine Verkleinerung der 3D-Informationen dürfte hier helfen, es müssten also alle nicht so wichtigen Objekte wie z.B. Möbel aus dem Gebäudemodell gelöschen werden.
Neben der Problematik des Erstellens der VRML-Datei, ist ein weiteres Problem die o.g. Kompatibilität mit einem entsprechenden Browser-Pugin. So wurde probeweise ein einfacher Stuhl im ArchiCAD ins VRML-Format exportiert. Die entstandene WRL-Datei brachte es auf beachtliche und nicht sehr Internet-Konforme 230 kByte (entspräche 33 Sekunden Ladezeit mit einem 56k-Modem). Das Öffnen dieser WRL-Datei mit dem verbreiteten VRML Browser-Plugin World View 2.1 von Platinum misslang. Auf eine weitere Verwendung von VRML-Dateien wurde in dieser Diplomarbeit verzichtet.

Download VRML-Plugin WorldView: http://www.platinum.com

Bei diesem Verfahren wird kein 3D-Modell zum Benutzer übertragen, sondern lediglich pixelbasierte Einzelbilder. Die Interpretation dieser Einzelbilder erfolgt entweder über ein Java- Applet oder ein entsprechendes Browser-Plugin. Letzteres wurde mittels Apple-QuickTime (Version 5.0) in dieser Diplomarbeit realisiert.
Doch wie entsteht beim Betrachter der Eindruck einer dreidimensionalen Umgebung (es werden ja ledglich zweidimensionale Pixelbilder übertragen)?

Bei den QuickTime VR-Panoramen werden 360°-Panoramaeinzelbilder in hoher Pixelauflösung zum Benutzer übertragen. Dieser kann sich dann in einem Bildausschnitt der Panoramen interaktiv bewegen. Hierbei besteht die Möglichkeit mehrere Einzelpanoramen miteinander zu verbinden. Dies geschieht durch die Verlinkung sogenannter HotSpot-Flächen. Mittels dieser Technik kann dem Besucher über die einzelnen Panoramen die Möglichkeit einer virtuellen Gebäudebegehung gegeben werden.
Eine zweite Anwendungsmöglichkeit von QuickTime sind die QuickTime VR-Objekte. Hier wird, im Gegensatz zu den QuickTime VR-Panoramen, aus mehreren Kamerastandpunkten das Modell mit jeweils festen Zielpunkt gerendert. So entsteht der Eindruck man könne um das Gebäde "herumfliegen", sich jedoch nicht (im Gegensatz zu den QuckTime VR-Panoramen) um die eigene Achse drehen.
Welche Vorteile bietet die interaktive Visualisierung mittels QuickTime gegenüber der Übergabe eines VRML-Modelles?

Für das Rendering der Ausgangsbilder der QuickTime-Panoramen benötigt der Planer neben dem 3D-Modell auch die oberflächenverknüpften Texturen. Mit diesen können dann die hochwertigen fotorealistischen 3D-Panorambilder für die Verwendung in QuickTime erstellt werden. Sollte die gleiche Bildqualität über das VRML-Verfahren erreicht werden, so müsste, neben dem speicherintensiven 3D-Modell und den benötigten Texturen, eine entsprechend hochwertige Render-Engine (die die Ansicht dann auch noch in Echtzeit rendert) bereitgestellt werden.

So hat sich das QuickTime-Format durch die hohe Qualität und den unkomplizierten Umgang in der interaktiven Architekturvisualisierung etabliert.

Download QuickTime: http://www.apple.com/quicktime/

QuickTime-VR-Panorama (Beispiel siehe Kapitel 2.2, 7.2 und 7.3):

• pixelorientiert, ein Bitmap
• fester Kamerastandpunkt
• Blickrichtung frei wählbar
• räumliches Empfinden: drehen um eigene Achse
• lediglich Pixelbilder werden übergeben
• Ladezeiten unabhängig von der Komplexität des 3D-Gebäudemodelles
• kein 3D-Rendering beim Betrachten, eigentlich 2D

QuickTime-VR-Objekt (Beispiel siehe Kapitel 7.4):

• pixelorientiert, mehrere Bitmaps
• mehrere Kamerastandpunkte
• Blickrichtung fest
• räumliches Empfinden: drehen um ein Objekt
• lediglich Pixelbilder werden übergeben
• Ladezeiten unabhängig von der Komplexität des 3D-Gebäudemodelles
• kein 3D-Rendering beim Betrachten, eigentlich 2D

VRML-Objekt bzw. Nachfolgeformate:

• vektororientiert, 3D Modell
• Kamerastandpunkt und Blickrichtung frei wählbar
• Gebäudemodell muss übergeben werden
• Ladezeiten abhängig von der Komplexität des 3D-Gebäudemodelles
• 3D-Rendering beim Betrachten, "echte" 3D

Die QuickTime-Panoramadateien können mit zwei Arten von Ausgangsmaterial erstellt werden:

einerseits mit Fotos von realen Objekten, andererseits mit computergenerierten Bildern von digitalen 3D-Modellen. Beide Ausgangsmaterialien können mit einem Autorenprogramm wie dem "VR Worx" zu den gewünschten QuickTime-Dateien verarbeitet werden, siehe untenstehenden Absatz "QTVR mit externen Programmen". Weiter können die einzelnen Panoramen über HotSpot-Flächen miteinander verknüpft werden. Dies ermöglicht eine interaktives Navigieren durch das Grundstück, der Besucher kann sich seinen Weg selbst wählen. Komfortabler ist das Erstellen der Panoramen, wenn das CAD- oder Rendering-Programm eine integrierte Exportfunktion für MOV-Panoramen bietet. Diese Funktion wurde bei der Erstellung der Panoramen für Kapitel 7.2 und 7.3 im Art*lantis 4.0 genutzt. Siehe hierzu untenstehenden Absatz "QTVR mit integrierten Renderen". Bietet das CAD- oder Rendering-Programm eine solche Exportfunktion nicht, so müssen, analog wie bei den Fotos der "realen Welt", Kameras (diesmal virtuelle im CAD- oder Rendering-Programm) im digitalen 3D-Raum platziert und für jeweils ein Bild um die eigene Achse gedreht werden. Der weitere Bearbeitungsweg ist dann identisch mit denen der "realen Welt".

Abbildung 5.6c: Einstelloptionen für den Export (Screenshot VR Worx)

Für die Bestandspanoramen im Kapitel 2.2 wurde das Programm "The VR Worx" benutzt. Es setzte mehrere Einzelbilder zu einem großen Panoramabild zusammen. Das Prinzip entspricht Abbildung 5.6b für Quicktime VR Panoramen: Von einer festen Kameraposition ausgehend werden, sich um die eigene Achse drehend, soviel Bilder erstellt, bis der Bildinhalt des Anfangsbildes wieder erreicht wird. Hierbei sollten die einzelnen Bilder einen Überdeckung von ca. 30% aufweisen. Das Programm bietet außer dem Erstellen von QTVR-Panoramen auch das Erstellen von QTVR-Objekten und das Verknüpfen von mehreren Panoramen über HotSpot-Flächen.

Info: http://www.vrtoolbox.com

Im Internet sind eine Vielzahl kostenloser Tools und Programme zum Erstellen von Panoramen verfügbar. Auch bieten viele Hersteller von kommerziellen Programmen Testversionen ihrer Produkte zum Herunterladen an.
Eine zeitlich beschränkte, dennoch voll funktionsfähige Testversionen von Photovista bietet MGI auf ihren Webseiten zum Herunterladen an.

Download: http://www.mgisoft.com/support/downloads/index.html

Das Erstellen der Panoramen funktioniert vorbildlich einfach, die fertigen Dateien können direkt im internetkompatiblen HTML- und JPG-Format gespeichert werden. Zum Betrachten der Panoramen benötigen Besucher der Werbseite später kein QuickTime, die Panoramen werden über ein Java-Aplett geladen und können somit direkt betrachtet werden. Eine zusätzliche Funktion zum Exportieren im QuickTime MOV-Format fehlt jedoch leider. Möchte man trotzdem eine MOV-Datei erstellen, so bietet sich ein kostenloses Tool von Apple an:

VRMakePano eignet sich zum einfachen Erstellen von QuickTime-Panoramen. Es bietet zwar nicht den Funktionsumfang einer kommerziellen Lösung wie das oben beschriebene "VR Worx", reicht zum einfachen Erstellen prinzipiell aus. Die Ausgangsbilder müssen jedoch, wie nach der Bearbeitung im PhotoVista, schon "gestitcht" sein, d.h. die mehreren Einzelbilder müssen schon zu einem Panoramabild zusammengefügt sein.

Download: http://developer.apple.com/samplecode/Sample_Code/QuickTime/QuickTime_VR.htm

Ein weiteres kostenloses Shareware-Programm zum Erstellen von Panoramen bietet die Firma Albatross Design Group an. Das ADGpano bietet eine ausreichende Funktionalität, das Abspeichern als MOV-Datei ist hier, wie bei Photovista, nicht möglich.

Download: http://www.albatrossdesign.com/downloads/

Abbildung 5.6d: Einstellungen für den QuickTime-Export (Screenshot Art*lantis 4.0)

Abbildung 5.6e: Einstellungen für den QuickTime-Export (Screenshot ArchiCAD 6.5)

Das verwendete Art*lantis 4.0 als auch das ArchiCAD 6.5 bietet umfangreiche QuickTime-Exportfunktionen. Mit anderen CAD-Programme wie dem AutoCAD 2000 oder dem Allplan FT 16 ist weder das Erstellen von Panoramen noch das Exportieren im QuickTime-Format möglich.

Im Art*lantis 4.0 und im ArchiCAD 6.5 sind Panoramen mit den im Programm integrierten Renderen möglich. Somit entstehen keine Zusatzkosten für externe Programme, das Erstellen der Panoramen ist in der gewohnten Bedienberfläche sehr komfortabel. Es können mehrere Exportformate mit verschiedenen Kompressionsstufen gewählt werden. Einzelpanoramen werden wahlweise zu Szenen verknüpft, die benötigten HotSpot-Flächen können mit der Maus "gezogen" werden. Die Unterschiede zwischen beiden Programmen erweisen sich hierbei als gering. Das ArchiCAD bietet den Vorteil einer freien Wahl der Pixelauflösung, das Art*lantis bietet eine etwas einfachere Bedienung. Letzendlich wurde das Art*lantis durch die höhere Qualität des Raytracing-Renderes in dieser Diplomarbeit bevorzugt.

Mit dem Exportieren der verknüpften Panoramen erstellte das Art*lantis eine 5,4 MB (Panoramen Tag Außen), bzw. 6,1 MB (Panoramen Tag Innen) große MOV-Datei. Sind solche Dateigrößen für Präsentationen auf einer CD-Rom unproblematisch, so ist dies bei einer internetbasierten Präsentation durch zu hohe Ladezeiten unakzeptabel. Anhand einer Beispielrechnung soll die Wartezeit eines Besuchers der Webseite gezeigt werden; die Dateigröße beträgt 6134 kByte (6,1 MB) und der Besucher besitzt ein 56k-Analogmodem. Es entsprechen 8 Bit = 1 Byte, somit sind 6134 kByte = 49072 kBit. Bei einer Übertragungsrate des Modems von maximal 56 kBit pro Sekunde ergibt sich 49072 / 56 = 876,28; d.h. der Besucher müsste mindistens 14,6 Minute (entsprechen 876 Sekunden) warten.

Hier zeigt sich die Notwendigkeit einer weiteren Optimierung der QuickTime-Panoramadateien für die Nutzung im Internet.

Abbildung 5.6f: Hauptfenster mit angezeigten HotSpot-Flächen (Screenshot QuickTime 5.0)

Eine solche Optimierungsmöglichkeit für die Internet-Präsentation bietet das QuickTime Pro von Apple. Zum Verständnis soll hier die Funktionsweise der Panoramen verdeutlicht werden. Einzelne MOV-Dateien mit nur einem Panorama werden "Single-Node Movies" genannt. Mehrere, über Hotspot-Flächen miteinander verknüpfte Panoramen sind "Multi-Node Szenen".
Bei dieser Diplomarbeit wurden die interessanteren "Multi-Node Szenen" erstellt, erst sie ermöglichen das interaktive Navigieren durch die virtuelle Umgebung. Besonders wichtig sind hierbei die HotSpot-Flächen,
durch das Klicken auf eine solche Fläche öffnet sich in dem QuickTime-Player ein neues Panorama. Hierbei kann dies auf zwei Arten verknüpft sein:

• Das neue Panorama ist integriert in der ersten QuickTime MOV-Datei, die Hotspot-Fläche ist somit ein "interner" Link innerhalb einer Datei. Es muss keine neue Datei vom WWW-Server geladen werden.
• Das neue Panorama ist eine eigenständige QuickTime MOV-Datei, die Hotspot-Fläche ist somit ein "externer" Link zu einer definierten zweiten Datei.

Muss bei der ersten Methode die gesamte 6,1 MB große QuickTime-Datei zum Betrachten heruntergeladen werden, so reicht bei der zweiten Methode das Herunterladen der Startpanorama-Datei erstmals aus. Möchte der Besucher durch Klicken einer Hotspot-Fläche das nächste Panorama anschauen, wird die entsprechende Datei "on demand" vom WWW-Server heruntergeladen. Bei den Panoramen "Tag Innen" des Kapitels 7.3 befinden sich dementsprechend 22 einzelne (157 kByte bis 400 kByte große) MOV-Dateien auf dem WWW-Server. Wäre dies über die erste Methode realisiert worden, so befände sich eine einzelne 6,1 MB große MOV-Datei auf dem WWW-Server.

Wie können die in ArchiCAD bzw. Art*lantis erstellten "Multi-Node" Panoramaszenen optimiert werden?

Nach dem kostenpflichtigen Registrieren des Apple QuickTime-Players stehen die weiteren Funktionen des QuickTime-Players Pro zur Verfügung. Es lassen sich nun die betrachteten MOV-Dateien ändern und mit anderen Einstellungen exportieren. Die für die Web-Optimierung wichtige Einstellung im Exportfenster wird in Abbildung 5.6i gezeigt. Mit dieser Einstellung wird die einzelne MOV-Datei in mehrere MOV-Dateien aufgeteilt. Die Anzahl der entstandenen MOV-Dateien entspricht hierbei der Anzahl der Panoraman in der Ausgangsdatei.
Nach Auswählen dieser Exportoption erscheint das Auswahlfenster der Abbildung 5.6g. Hier kann u.a. die automatische Generierung einer HTML-Seite mit eingebetteten Panoramen eingestellt werden ("Generate HTML Embed Tags"). Weiter kann unter "Options" die Qualität der Preview-Bilder eingestellt werden, diese werden durch die sehr kleinen Bildgrößen schneller als das eigentliche Panoramabild geladen und gestalten die Ladezeit bei langsamen Internetverbindungen für den Besucher interessanter.
Das entstandene HTML-Dokument kann später als Grunglage für die weiteren Web-Seiten mit integrierten QuickTime-Panoramen genutzt werden. Die HTML-Seiten der Kapitel 2.2, 7.2 und 7.3 sind auf diese Art und Weise entstanden. Weitere Informationen zur Erstellung von HTML-Seiten sind im Kapitel 6.2 zu finden.