Was ist 3D Gaussian Splatting?
3D Gaussian Splatting, kurz 3DGS, ist ein Verfahren zur fotorealistischen räumlichen Darstellung realer Szenen. Ausgangspunkt sind in der Regel viele Fotografien oder Videobilder desselben Ortes aus unterschiedlichen Blickwinkeln. Aus diesen Aufnahmen wird keine klassische Oberfläche aus Polygonen aufgebaut. Stattdessen wird die Szene durch sehr viele räumlich positionierte, unterschiedlich große und ausgerichtete Gauß-Primitive beschrieben. Beim Rendering werden diese sogenannten „Splats“ zu einem kontinuierlich wirkenden Bild zusammengesetzt.
Warum sieht Gaussian Splatting so realistisch aus?
Die einzelnen Gaussians speichern nicht nur Position und Ausdehnung, sondern auch Farbe, Transparenz und blickrichtungsabhängige Erscheinung. Dadurch können feine visuelle Eigenschaften einer aufgenommenen Szene erhalten bleiben, die bei einem klassischen, automatisch erzeugten Mesh häufig erst aufwendig über Geometrie, UVs, Texturen und Materialien rekonstruiert werden müssten. Das Verfahren wurde 2023 insbesondere deshalb bekannt, weil es hochwertige neue Ansichten einer aufgenommenen Szene in Echtzeit rendern kann.
Ist ein Gaussian Splat ein normales 3D-Modell?
Nein. Das ist für historische und wissenschaftliche Projekte eine wichtige Unterscheidung. Ein Polygonmodell beschreibt eine explizite Oberfläche aus Flächen und Kanten. Ein Gaussian Splat beschreibt dagegen primär, wie eine aufgenommene Szene aus verschiedenen Blickrichtungen erscheint. Die Darstellung besitzt zwar räumliche Struktur, ist aber nicht automatisch mit einem sauberen, geschlossenen und frei bearbeitbaren Architektur- oder Objektmodell gleichzusetzen.
Wie entsteht ein Gaussian Splat?
Für gute Ergebnisse braucht es eine systematische Bildaufnahme mit ausreichender Überlappung und möglichst scharfen, konsistent belichteten Bildern. Häufig werden zunächst Kamerapositionen und eine grobe Punktstruktur über Structure from Motion bestimmt. Auf dieser räumlichen Ausgangsbasis werden die Gaussians anschließend optimiert, bis die daraus gerenderten Ansichten möglichst gut zu den Ausgangsbildern passen.
Wo liegen die Chancen für Kulturerbe und Museum?
Gaussian Splatting eignet sich besonders für Situationen, in denen der visuelle Eindruck eines real existierenden Ortes schnell und sehr realitätsnah digital erfasst werden soll: historische Innenräume, Ausstellungen, Ruinen, Denkmale, Grabungssituationen oder Kulturlandschaften. Solche Szenen können anschließend virtuell erkundet oder als Ergänzung zu klassischen 3D-Daten eingesetzt werden.
Wie ordnet Archaeologica die Technologie ein?
Für Archaeologica ist Gaussian Splatting kein Ersatz für jede Form von 3D-Modellierung oder historischer Rekonstruktion. Ein Splat ist stark, wenn ein vorhandener Zustand visuell erfasst und immersiv wiedergegeben werden soll. Soll dagegen ein verlorener Bauzustand rekonstruiert, Architektur gezielt verändert, eine Bauphase wissenschaftlich untersucht oder ein Modell für Animation, 3D-Druck und technische Weiterverarbeitung genutzt werden, bleibt ein strukturiertes Mesh häufig die wichtigere Grundlage. Besonders interessant sind deshalb hybride Workflows, in denen Splat-, Scan-, Photogrammetrie- und Rekonstruktionsdaten jeweils dort eingesetzt werden, wo ihre Stärken liegen.