Cesiums genaue georäumliche 3D-Daten transformieren ganze Branchen

11. Dezember 2024
In den letzten Jahren hat die 3D-Photogrammetrie einen großen Sprung nach vorne gemacht und ermöglicht es nun, weite Teile unserer Welt digital zu erfassen und aufzuzeichnen. Allerdings führt dieser Prozess zu wirklich massiven Datensätzen. 

In der Regel verfügen Branchen, die solche Datensätze verwenden – etwa in Simulation oder Verteidigung – über leistungsstarke, maßgeschneiderte Plattformen und Werkzeuge, die ihre Verarbeitung handhaben. Für durchschnittliche Entwickler, die außerhalb dieser Bereiche arbeiten und reguläre Hardware verwenden, waren große georäumliche 3D-Daten bislang größtenteils unzugänglich. 

Mit der Veröffentlichung von Cesium für Unreal im Jahr 2021 hat sich das geändert. Zum ersten Mal konnten der enorme Umfang und die Komplexität der georäumlichen 3D-Modellierung mithilfe von Spielengine-Technologie in Echtzeit visualisiert werden.

Nun konnte jeder hochdetaillierte und genaue georäumliche 3D-Daten mithilfe einer handelsüblichen Lösung verwenden. Dies führte zu einem Aufschwung in der Entwicklung interaktiver georäumlicher 3D-Apps und -Erlebnisse in Luft- und Raumfahrt, bei kommerziellen Immobilien, in der Stadtplanung, in Flugplanung und -betrieb, für autonomes Fahren, in der Untergrund- und Unterwasserforschung und in vielen weiteren Branchen.

Vor allem die Architekturbranche hat enorm von der Fusion von georäumlicher 3D-Modellierung mit Echtzeitvisualisierung profitiert – beispielsweise können Unternehmen nun ihre Entwürfe in genau dem lebensechten Kontext präsentieren, in dem sie gebaut werden sollen. 

Und nach der Ankündigung, dass Cesium mit Bentley zusammenarbeiten wird, haben Entwickler, die Cesium nutzen, nun auch Zugriff auf ein Infrastruktur-Ökosystem, das einige der größten und wichtigsten Projekte und Assets der Welt repräsentiert. 

Durch die Kombination von Cesiums georäumlicher Plattform mit Bentleys iTwin-Plattform ist es nun möglich, georäumliche 3D-Daten nahtlos mit Ingenieur-, Subsurface-, IoT-, Realitäts- und Enterprise-Daten abzugleichen, um digitale Zwillinge zu erstellen, die von riesigen Infrastrukturprojekten bis hin zu millimetergenauen Details individueller Assets skaliert und vom Land, Himmel, Meer, Weltall und von tief unter der Erdoberfläche aus betrachtet werden können. 

In diesem Artikel untersuchen wir, wie Cesium und die Unreal Engine die Visualisierung in der Architektur verändern, und werfen einen Blick auf einige aufregende neue Entwicklungen, die die Grenzen des Möglichen erweitern.

Georäumliche 3D-Daten für die Massen

Cesium ist eine offene Plattform zur Entwicklung von Software-Anwendungen, die georäumliche 3D-Daten verwenden. Es wird von Entwicklern zur Erstellung genauer und interaktiver georäumlicher 3D-Anwendungen verwendet.

Die Plattform nahm beim Luft- und Raumfahrtunternehmen Analytical Graphics, Inc. (jetzt Ansys) als Anwendung zur Visualisierung von Objekten im Weltraum ihren Anfang. Angeführt vom Computergrafik-Experten und Cesium-Gründer Patrick Cozzi, produzierte dieses Projekt den genauesten und leistungsstärksten virtuellen Globus der Welt. 

"Als wir erkannten, dass die Anwendung jenseits der Luft- und Raumfahrt Potenzial haben könnte, entschieden wir uns, sie der Community als Open Source bereitzustellen", sagt Cozzi. "Kurz danach explodierten die Anwendungsfälle in verschiedenen Branchen."
 
Zu den Ersten gehörte Red Bull X-Alps, das härteste Abenteuerrennen der Welt, das mit der Verwendung von CesiumJS begann, um den Flug von Gleitschirmfliegern durch die Berge zu verfolgen. Seitdem wurde CesiumJS mehr als 10 Millionen Mal heruntergeladen und treibt nun Tausende von Anwendungen an. 

Sogar der große Mann in Rot ist mit von der Partie – CesiumJS wird von NORAD Tracks Santa verwendet, um am 24. Dezember die Reise des Weihnachtsmanns um die Welt zu verfolgen. 


2019 entwickelte sich Cesium zu einem unabhängigen Unternehmen und begann Cesium ion anzubieten – eine SaaS-Plattform zum Hosten, Kacheln und Übertragen von georäumlichen 3D-Daten. Im Laufe der Jahre wurde es um Open-Source-Angebote für verschiedene Plattformen ergänzt, darunter neben CesiumJS auch die Unreal Engine.

Übertragung löst ein großes Datenproblem

"Das Problem mit georäumlichen 3D-Daten ist, dass sie massiv und unhandlich sind", sagt Cozzi.
 
Cesium löst dieses Problem mit 3D Tiles. 3D Tiles ist der von Cesium entwickelte Standard der Open Geospatial Consortium Community zur Übertragung massiver georäumlicher 3D-Datensätze. 

3D Tiles macht georäumliche 3D-Daten leicht und übertragbar, ohne Abstriche bei Detailtreue oder Genauigkeit zu machen. Die Cesium-Plattform nimmt viele unterschiedliche Arten georäumlicher 3D-Daten auf und konvertiert sie zu 3D Tiles, sodass sie überall übertragen werden können. 

Da die Daten übertragbar sind, anstatt vorab geladen und über lokale Datensätze verwaltet zu werden, ist der Benutzer-Workflow viel einfacher. Mit der Veröffentlichung von Cesium für Unreal können nun komplexe, detailgetreue und extrem große georäumliche Datensätze viel einfacher in der Unreal Engine visualisiert werden. 

Das Open-Source-Plugin führt einen präzisen virtuellen 3D-Globus in die Unreal Engine ein und wird verwendet, um komplexe Visualisierungen und Simulationen für verschiedene Bereiche zu erstellen – von Verteidigung und Aufklärung bis hin zu Simulation und Training.
"Wir bei Cesium haben es uns zur Aufgabe gemacht, georäumliche 3D-Technologien zu fördern. Deshalb war es für uns eine offensichtliche Entscheidung, die Stärken der Unreal Engine mit Cesiums globaler Reichweite, Präzision, Performance und Interoperabilität zu kombinieren", sagt Cozzi. 

In letzter Zeit nutzen viele Firmen in der AEC-Branche Cesium, um ihre Designvision besser zu kommunizieren. "Cesium gibt AEC-Profis die Möglichkeit, ihr Projekt in einem präzisen georäumlichen 3D-Kontext zu erkunden", erklärt Cozzi. "Anstatt nur 2D-Bilder und -Diagramme zu verwenden, um mit Stakeholdern zu kommunizieren, können Nutzer genaue und immersive 3D-Umgebungen erstellen und teilen, um einen detaillierteren Eindruck von der geplanten Realität zu vermitteln."

Unter ihren neueren AEC-Kunden, verwendet Palatial – ein Anbieter für BIM- und 3D-Modellierungslösungen – Cesium für Unreal, um realistische Erlebnisse anzubieten und Zustimmung für vorgefertigte Strukturen einzuholen; Drip Visual trägt mit seiner auf Cesium für Unreal basierten Plattform zur Erhebung von Community-Input zur Stadtplanung in den Niederlanden bei, und APlace verwendet das Plugin, um es Kunden zur ermöglichen, die Architektur ihrer Häuser zu visualisieren und anzupassen, noch bevor sie gebaut werden.

Cesium für Werkzeuge des Epic-Ökosystems

Neben Cesium für Unreal wurde Cesium zunehmend auch in andere Werkzeuge des Epic-Ökosystems integriert, einschließlich RealityCapture, Sketchfab und Unreal Editor für Fortnite. 

Die Photogrammetrie-Software RealityCapture erstellt hochdetaillierte 3D-Modelle, die aus Millionen von Polygonen bestehen können. Es ist oft unmöglich, diese Modelle auf normaler Hardware anzuzeigen – man kann sie zwar auf weniger Dreiecke vereinfachen, damit sie flüssiger laufen, aber muss in diesem Fall mit Detailverlusten rechnen. 

Jetzt unterstützt RealityCapture den Export in Cesiums 3D Tiles-Format und das Hochladen in Cesium ion. Auf diese Weise wird das Teilen hochkomplexer Modelle über das Internet so einfach wie das Teilen eines Links. Sogar Modelle mit mehreren Gigabyte können über das Internet geteilt werden, ohne dass Details verloren gehen, da 3D Tiles es ermöglicht, nur die Daten zu übertragen, die für eine bestimmte Ansicht benötigt werden.

Eine Cesium-Integration mit Sketchfab ermöglicht es Nutzern ebenso, eines von über 700.000 kostenlosen Sketchfab-Modellen in ihre Projekte zu importieren und sie in einem präzisen georäumlichen Kontext zu platzieren und zu erkunden.

Momentan unterstützt der Unreal Editor für Fortnite (UEFN) keine C++-Plugins wie Cesium für Unreal. Allerdings ist es möglich, Teile von 3D Tiles dank der Clipping-Funktion in Cesium ion in den UEFN zu importieren. 

Clipping ermöglicht es Nutzern, einzelne Teile von 3D Tiles zu spezifizieren, die zum Herunterladen für Offline- oder Nicht-Streaming-Anwendungen verfügbar gemacht werden sollen. Mit Cesium ion können außerdem die spezifizierten Kacheln als einzelnes glTF-Modell heruntergeladen und in beliebige Anwendungen mit glTF-Unterstützung importiert werden – einschließlich UEFN.

Dank Clipping ist es möglich, präzises, lebensechtes Gelände und hochauflösende Photogrammetrie bei der Erstellung von Fortnite-Inseln zu nutzen. In diesem Artikel erfährst du, wie du ein Modell eines echten Stadions in den UEFN importieren und ein Fußballfeld einrichten kannst, um mit Freunden darauf zu spielen.
Mit freundlicher Genehmigung von NBC Sports

Ins Metaverse und darüber hinaus

Im vergangenen Jahr gab es mehrere Berichte, die ein exponentielles Wachstum im Bausektor prognostiziert haben. Gleichzeitig lesen wir, dass Neubauten sich aufgrund des übermäßigen Angebots der Pandemie-Ära und der steigenden Kosten im Zusammenhang mit Lieferketten, Sicherheitsvorschriften und Finanzierungsproblemen auf einem absteigenden Ast befinden. 

Cozzi ist der Auffassung, dass die Integration von georäumlichem Kontext mit 3D-Visualisierung und Simulation einige dieser Probleme abschwächen könnte, die im Moment die Branche zurückhalten.

"Wir haben zwar keine Kristallkugel, aber die digitale Transformation der Baubranche löst bereits einige dieser potenziellen Probleme, indem sie die gesamte Branche effizienter, sicherer und kostengünstiger macht", erklärt er. "Die Lösungen, die wir zusammen mit unseren Partnern entwickeln, adressieren Probleme wie Arbeitskräftemangel, Kostenmanagement und Umweltauswirkungen. Alles in allem haben wir eine positive Sicht, was die Zukunft der Branche angeht."

Cesium ist nicht nur in der physischen Welt der Architektur tätig, sondern hat auch vor, zu einem führenden Akteur in der virtuellen Welt zu werden. "Cesium beeinflusst das Metaverse auf drei verschiedene Weisen", sagt Cozzi. "Zum einen bauen wir Brücken zwischen der digitalen und physischen Welt, indem wir es einfach machen, Daten aus der echten Welt in 3D-Erlebnisse einzubringen. Wir stellen die Software-Komponenten bereit, die benötigt werden, um digitale Zwillinge zu repräsentieren, und um riesige Mengen an Daten zu speichern und zu übertragen. 

Zweitens bieten wir die erforderliche Lösung, um diese Daten in die weite Welt zu übertragen, indem wir den offenen Standard für 3D-Kacheln erschaffen und ausbauen. Und zu guter Letzt investieren wir unsere Stimmen und unsere Zeit, um uns für ein Metaverse einzusetzen, das fair, offen und interoperabel ist."

Obwohl das Metaverse noch in den Kinderschuhen steckt, gibt es heute immer mehr groß angelegte Projekte, die Cesium für Unreal nutzen.
Mit freundlicher Genehmigung von NBC Sports
Kürzlich nutzte NBC Sports, der offizielle Übertragungspartner der Olympischen Sommerspiele 2024 in Paris, das Plugin für 3D-Grafiken, die dem Publikum bei Live-Übertragungen eine Vorstellung vom räumlichen Kontext der olympischen Austragungsorte vermitteln sollten. 

Projekte wie dieses und der Ocean Exploration Trust, der Cesium für Unreal für sein Echtzeit-Unterwassermodellierungs- und Immersionsprojekt verwendet, geben einen kleinen Vorgeschmack auf die Art von Anwendungen, für die das Plugin in Zukunft verwendet werden könnte.

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