Interaktives 3 D Rendering in der Cloud führt zu mehr Emotionen beim Produktkauf
Jan 18, 2019 | by Ronald Schmidt | 0 Comments

3D Rendering

Als Verantwortlicher für die Product-Lifecycle-Management (PLM)- und 3D-Visualisierungsthemen in der fme AG möchte ich Euch ein Update über unsere Aktivitäten im Bereich Augmented Reality (AR) und Virtual Reality (VR) geben, die insbesondere seit geraumer Zeit mit den Begriffen Digitalisierung, IoT und Industrie 4.0 in aller Munde sind.

Wie mein Kollege Rolf Krämer bereits in seinem Blogpost > “Looking-back-on-three-years-of-development-projects-in-virtual-and-augmented-reality-at-fme” aufzeigte, ist die fme AG seit mehreren Jahren an Projekten beteiligt, in denen VR und AR Techniken eingesetzt werden. Ziel eines dieser Projekte im letzten Jahr war es, dem Kunden mithilfe eines Online-Produktkonfigurators die Möglichkeit zu geben, sein Wunschprodukt individuell zu erstellen und in 3D als fotorealistisches und interaktives Modell zu betrachten und mit ihm zu interagieren.

Im Gegensatz zu den in den Handelshäusern verfügbaren Konfiguratoren, in denen die für die komplexen Visualisierungen notwendige Rendering-Hardware lokal verfügbar und somit bereits eine fotorealistische und interaktive 3D Visualisierung auch via Holo Lens & Co möglich ist, sind eben diese faszinierenden Produktanimationen in den WEB Konfiguratoren bisher aufgrund der auf Kundenseite eben nicht vorhandenen Hardware-Infrastruktur nicht möglich gewesen.

Interaktives 3D Rendering - Individuell konfiguriertes Auto, gerendert in der Cloud und dargestellt in einem WEB Browser
Bild 1: Interaktives 3D Rendering – Individuell konfiguriertes Auto, gerendert in der Cloud und dargestellt in einem WEB Browser

Die bisherigen Visualisierungstechniken und ihre Grenzen

Die bislang für die Visualisierung eingesetzten Techniken der WEB Anwendungen basieren zumeist aus im Vorfeld gerenderten Bildern der einzelnen konfigurierbaren Komponenten, die dann zu einem statischen Bild zusammengesetzt und an den Nutzer übertragen werden. Nur einige fest ausgewählte Konfiguration konnten als quasi-interaktive 3D Animationen vom Nutzer gesteuert werden. Diese Animationen bestehen ebenfalls aus statisch gerenderten Einzelbildern die dann entsprechend der gewünschten Drehung in schneller Abfolge visualisiert werden (z.B. horizontale Drehung des Produktes, je 2 Grad pro gerendertem Bild).

Aufgrund der stetig zunehmenden Modellvielfalt und Konfigurationsmöglichkeiten (aktuell teilweise bis zu mehreren Millionen Varianten), sowie der jeweils dazugehörenden verschiedenen Ansichten (vorn, hinten, linke Seite, rechte Seite, oben, 3D), wird die benötigte Vorlaufzeit für die statische Berechnung der Bilder und der dafür benötigte Speicherplatz immer größer, während der mögliche Zeitraum für deren Erstellung, zusätzlich bedingt durch die ständige Modelpflege, immer kürzer wird.

Das Entdecken neuer Möglichkeiten mithilfe neuer Technologien
Diese bislang bestehenden Nachteile wurden in dem von uns federführend geleiteten Projekt überwunden, indem die rechenleistungsintensiven Rendering-Schritte in einer Cloud-Umgebung integriert wurden, welche dann dem Kunden einen in Echtzeit erstellten Video-Stream individuell zur Interaktion zur Verfügung stellt.

Durch die genutzte Cloudarchitektur ist es möglich individuell auf das Nutzungsverhalten des Kunden einzugehen. Insbesondere kann hierdurch die tageszeitabhängige Systemlast durch das automatisierte Hinzufügen bzw. Entfernen von Renderingkomponenten in der Cloud die Kostenstruktur optimiert werden. (Beispiel: Der größte Nutzungszeitraum liegt zwischen 18 und 22 Uhr, sodass nur während wieder Zeit eine hohe Anzahl an Rendering-Komponenten vorgehalten werden muss.)

Die Konfiguration der Cloudarchitektur kann über Scripts erzeugt bzw. angepasst werden. Die genutzte Methodik ist auch unter dem Begriff IaaS (Infrastructure as a Service) bekannt.

Das ermöglicht sehr kurze Reaktionszeiten, während des Betriebs einer solchen Lösung. Out of the Box sind standardmäßig Monitoring-, Sicherheitsupdates und Backup- Funktionalitäten implementiert, die im Gegensatz zu einer selbstbetriebenen Infrastruktur betriebssicherer und kostengünstiger sind.

Der Datendurchsatz kann an die variierende Bandbreite der Internetanbindung des Kunden angeglichen werden, sodass der 3D-Stream auch unter schlechten Bedingungen flüssig dargestellt werden kann.

Dem Nutzer bietet sich zudem die Möglichkeit einer Interaktion mit dem Stream. Vorkonfigurierte Kameras können durchgeschaltet und Rotations- sowie Zoom Befehle an die jeweils aktuelle Kamera gesendet werden.

3D Rendering - Detailansicht eine konfigurierten Autos (Zoom In)
Bild 2: Interaktives 3D Rendering – Detailansicht eine konfigurierten Autos ( Zoom In)

Eine Erweiterung dieser Lösung um eine Virtual-Reality-Komponente ist aktuell allerdings mit dieser Technik noch nicht möglich, da hierfür größere Internet Bandbreiten benötigt werden, um die dazu erforderliche Anzahl von Bildern an das Frontend zu senden.

Für zukünftige Projekte bietet sich noch weiteres Potenzial, wie z.B. die interaktive Anzeige von Produktfeatures oder Animationen bei Mouse-Over-Bewegungen, …

Mit dem Projekt konnten wir als fme beweisen, dass wir durch Kombination modernster Technologien (Cloudarchitektur, Highend-Visualisierung und Streaming) unsere Kunden bei der Verfolgung ihrer Ziele unterstützen, ihren Kunden ein noch intensiveres und begeisterndes Erlebnis beim Konfigurieren ihrer zukünftigen Produkte bieten können.