Was ist 3D-Rendering? Wie man realistische 3D-Bilder erstellt

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Vorbei sind die Zeiten, in denen aufregende und visuell ansprechende Spezialeffekte nur für Blockbuster-Filme gedacht waren.

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Jetzt besteht eine gute Chance, dass Sie beim Durchblättern eines Magazins, beim Vorbeifahren an einer Plakatwand oder beim Scrollen durch soziale Medien ein 3D-Rendering gesehen haben.

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Der gesamte Prozess kann mit 3D-Rendering-Software durchgeführt werden, die Daten aus 3D-Modellen verwendet, um das Rendering zu erstellen. Es ist üblich, 3D-Rendering als eine Form der virtuellen Fotografie zu betrachten, da es Wissen über Szeneninszenierung und Beleuchtung nutzt, um Bilder zu produzieren.

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Arten des 3D-Renderings

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3D-Künstler können realistische oder nicht realistische Bild-Renderings erstellen.

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Ein realistisches 3D-Rendering kann von etwas sein, das in der realen Welt zu finden ist. Zum Beispiel rendert ein 3D-Künstler das architektonische Innere eines neuen Hauses, das wie ein Foto aussieht. Oder ein Produktdesign-Bild eines Möbelstücks oder eines Autos.

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Quelle: VRender

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Ein nicht realistisches 3D-Rendering kann eine Umrisszeichnung eines Diagramms oder eines Objekts sein, das als Cartoon mit einem traditionelleren 2D-Look gezeichnet ist.

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Quelle: Science Behind Pixar

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3D-Rendering vs. 3D-Modellierung

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3D-Rendering existiert nicht ohne 3D-Modellierung.

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3D-Modellierung ist der Prozess der Erstellung von 3D-Objekten mit spezieller Software. Das 3D-Objekt wird durch Manipulation einfacher Formen, komplexer Modelle und Polygone mit 3D-Modellierungssoftware erstellt. Die Darstellung, genannt 3D-Modell, vermittelt die Form, Größe und Textur eines Objekts.

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Sobald das Modell erstellt ist, verwandelt 3D-Rendering das Modell in ein detailliertes, hochwertiges und lebensechtes Bild. In Kombination sind 3D-Modellierung und 3D-Rendering zwei Schritte, die Designer unternehmen, um computererzeugte Bilder (CGI) zu erstellen.

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3D-Modellierung kommt immer vor dem 3D-Rendering im 3D-Visualisierungsprozess.

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Wie funktioniert 3D-Rendering?

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Designer teilen 3D-Rendering-Projekte in eine Reihe von Schritten auf, beginnend mit dem 3D-Modell und verwandeln es in eine 2D-Darstellung. Abhängig von der Größe des Projekts und der verwendeten Software des Künstlers können die Schritte variieren. Typischerweise verläuft der 3D-Rendering-Prozess wie folgt.

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Vorher

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Einige Schritte müssen erfolgen, bevor 3D-Designer ihre Ärmel hochkrempeln können, um mit dem Rendering zu beginnen.

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• \nKonzept: Es ist immer eine gute Idee, eine Beratung oder ein erstes Treffen abzuhalten, um die Vision und Ziele des Projekts, des Unternehmens oder der Zielgruppe für das Bild zu besprechen. Basierend auf diesen Details ist es einfacher, die endgültige Version einzugrenzen.
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• \nAnalyse: Mit der Vision im Kopf beginnt die Projektanalyse. Dazu gehört die Entscheidung über Details wie Beleuchtung, Kamerawinkel, Farbe, Textur und Umgebung.
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• \n3D-Modell: Eine digitale Darstellung des Objekts oder der Oberfläche wird als 3D-Modell erstellt.
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Während

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Sobald das Modell fertig ist, kann der 3D-Künstler mit dem Rendering beginnen.

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• \nMaterialien und Textur: Der Designer muss das Material des Objekts berücksichtigen, um ein realistisches Rendering zu erstellen. Der Künstler kann die Materialeinstellungen und das Erscheinungsbild ändern, um die realistischste visuelle Darstellung zu erzielen. Zum Beispiel können sie von glänzendem Kunststoff zu gewebtem Leinen wechseln, um visuell ansprechendere Darstellungen zu erhalten.
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• \nBeleuchtung: Licht und seine Reflexionen sind entscheidend für realistisches Rendering. Es geht um Schatten und wie sie das Bild real erscheinen lassen. Ohne überzeugende Beleuchtung kann das Ergebnis unecht oder unnatürlich aussehen.
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• \nDetails: Nach Textur und Licht fügt der Künstler weitere Skulpturen und Details hinzu, um das Konzept zu vervollständigen.
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• \nFeedback und Verfeinerung: Es ist wichtig, das Feedback des Kunden, Kunden oder Art Directors einzuholen, damit Änderungen vorgenommen werden können, bevor die Arbeit als abgeschlossen gilt.
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Nachher

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Sobald die letzten Feinheiten abgeschlossen sind, erfolgt ein letzter Schritt im 3D-Rendering.

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• \nLieferung: Der Kunde erhält das offizielle Bild. Wie das endgültige Bild gespeichert wird, hängt davon ab, ob es für Druck, Film, Web oder Video verwendet wird.
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3D-Rendering-Techniken

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Das Konzept des 3D-Renderings ist ähnlich wie Fotografie. Ein Rendering-Programm verwendet eine Kamera und richtet sie auf ein Objekt, um ein Foto zu erstellen oder zu komponieren. Dann sorgt digitale Beleuchtung dafür, dass das Rendering so detailliert wie möglich wird.

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Designer verwenden verschiedene Techniken, um ein effektives 3D-Rendering zu erzeugen, das repliziert, wie Licht auf Objekte im wirklichen Leben trifft.

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Echtzeit-Rendering

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Die Echtzeit-Rendering-Technik wird am häufigsten in interaktiven und Gaming-Grafiken verwendet. Diese Bilder werden aus 3D-Daten mit hoher Geschwindigkeit verarbeitet, was die schnelle Bildverarbeitung gewährleistet, die für ein Videospiel erforderlich ist, das mit 60 oder mehr Bildern pro Sekunde läuft.

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Für ein hochwertiges Rendering benötigt die Software für ein Echtzeit-Rendering nur wenige Minuten, um eine realistische Szene mit natürlichen Schatten zu erstellen.

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Rasterisierung

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Einer der ersten Methoden für 3D-Rendering ist die Rasterisierung, die funktioniert, indem das Modell als Netz von Polygonen behandelt wird. Ein Netz ist eine Sammlung von Scheitelpunkten, die das 3D-Objekt bilden. Jeder Scheitelpunkt hat einzigartige Textur- und Farbinformationen, die ihm zugeordnet sind. Software wird dann verwendet, um die Bereiche mit den richtigen Farben und Texturen basierend auf diesen Daten zu füllen.

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Wenn 3D-Rendering im Allgemeinen wie Fotografie ist, denken Sie an Rasterisierung als ähnlich wie 'Malen nach Zahlen'. Es gibt eine Umrisszeichnung für jede Farbe, die Sie malen, was das gleiche Konzept ist, das hier verwendet wird.

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Diese Methode für Rendering ist schnell und wird immer noch häufig für Echtzeit-Rendering von Computerspielen und anderen Arten von Simulationen verwendet.

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Strahlverfolgung

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Strahlverfolgung erstellt ein 3D-Rendering, indem Strahlen aus der Perspektive der Kamera auf das Modell geworfen werden. Es verwandelt die Daten in eine 3D-Projektion, indem es die Strahlen aus der Perspektive der Kamera verfolgt. Dies ist eine weitere schnelle Technik, die es dem Künstler erleichtert, Lichtquellen in der 3D-Szene korrekt zu positionieren.

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Die Strahlen werden in Gruppen basierend auf den Daten und geometrischen Informationen geworfen und verfolgt. Bei der Strahlverfolgung, wenn die Strahlen ein Objekt schneiden, bestimmen die Farbe und Helligkeit des Objekts an diesem Punkt den Wert eines Pixels im endgültigen Bild. Dies ist es, was die Textur, Farbe und das Licht so realistisch wie möglich erscheinen lässt.

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Raytracing

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Als nächstes kommt Raytracing, das Schatten, Reflexionen und Brechungen simulieren kann. Raytracing ist ähnlich wie Strahlverfolgung, außer dass es besser darin ist, Licht darzustellen. Hier werden die primären Strahlen aus der Perspektive der Kamera auf das 3D-Modell geworfen, um sekundäre Strahlen zu erzeugen. Nachdem sie mit dem Modell in Kontakt gekommen sind, werden je nach Art der Oberfläche im Rendering Schattenstrahlen, Reflexionsstrahlen oder Brechungsstrahlen emittiert.

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Raytracing erzeugt auch einen Schatten auf einer anderen Oberfläche, wenn die Oberfläche den Weg zwischen dem Schattenstrahl und der Lichtquelle unterbricht. Während diese Technik langsamer ist als die Strahlverfolgung, wird sie verwendet, um zu simulieren, wie Licht natürlich auf Objekte trifft und einen realistischen Schatten erzeugt.

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Perspektivische Projektion

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Die perspektivische Projektion lässt weit entfernte Objekte kleiner erscheinen als Objekte, die näher am Auge des Betrachters oder der Perspektive sind. Rendering-Software erstellt perspektivische Projektionen, indem sie eine "Vergrößerungskonstante" multipliziert, um Objekte relativ zur gewünschten Größe in die Szene zu platzieren.

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Auflösungsoptimierung

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Wie ein klassisches Foto besteht die Bildauflösung eines 3D-Renderings aus Pixeln. Je höher und dichter die Anzahl der Pixel pro Zoll, desto klarer, schärfer und realistischer wird das endgültige Bild oder Rendering sein.

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Branchen, die 3D-Rendering verwenden

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Während 3D-Rendering in verschiedenen Branchen immer beliebter wird, sind hier Beispiele für Branchen, in denen Sie am ehesten 3D-Renderings sinnvoll eingesetzt finden.

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• \nDesign und Architektur: Architekten verwenden 3D-gerenderte Bilder, um wichtige Effekte zu zeigen und die Stärken und Schwächen der Strukturen zu demonstrieren, bevor ein Projekt offiziell in die Designphase übergeht.
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• \nImmobilien: 3D-Rendering wird häufig verwendet, um eine virtuelle Tour von zum Verkauf stehenden Häusern zu erstellen. Hochwertige Renderings erleichtern es Entwicklern und Immobilienmaklern, Häuser zu verkaufen, während Käufer mehr Details eines Hauses in Echtzeit erhalten können.
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• \nMarketing und Werbung: Digitale Anzeigen und Kampagnen mit 3D-Renderings präsentieren das Produkt auf die realistischste Weise. Außerdem können Modelle in der Produktdesignphase auf Internetplattformen und sozialen Netzwerken verwendet werden.
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• \nUnterhaltung: 3D-Animation wird zunehmend verwendet, um fesselnde Cartoons und Filme zu erstellen.
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• \nVideospiele: Dank der Verwendung von 3D-Render-Zeichentechnologie sind die virtuellen Welten der Gaming-Industrie so ähnlich wie möglich zur realen Welt geworden.
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• \nElektronikfertigung: 3D-Rendering ermöglicht es Ingenieuren und Designern, das Layout eines PCB-Designs zu visualisieren, um sicherzustellen, dass Komponenten korrekt passen und optimal für die Leistung platziert sind.
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Vorteile des 3D-Renderings

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Wenn es richtig gemacht wird, kann 3D-Rendering zu mehreren Vorteilen führen. Einige, die man im Auge behalten sollte, sind:

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• Die Fähigkeit, mehrere Blickwinkel, genaue Beleuchtung und genaue Leistung in einer Grafik oder einem Bild darzustellen
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• Hochwertige visuelle Kommunikation mit Kunden in verschiedenen Branchen, die ein Konzept verkaufen und Rückgaben senken kann, wenn das Produkt verkauft wird
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• Schnelle und genaue Darstellung einer Idee oder eines Projekts mit hohem Detailgrad, visuellen Elementen und realistischer Beleuchtung in Innen- und Außenräumen
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• Die Fähigkeit, das Objekt aus verschiedenen Blickwinkeln zu sehen und zu zeigen, was besonders hilfreich für Ingenieure und Architekten sein kann
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• Im Vergleich zur Anmietung von Fotostudios kann das Konzept der Nutzung von 3D-Visualisierungsdiensten für einfache Projekte einen niedrigeren Preis haben
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• Änderungen an Konzepten und Ideen können schnell und in Echtzeit vorgenommen werden
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Herausforderungen des 3D-Renderings

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Auf der anderen Seite führt 3D-Rendering auch zu einigen Herausforderungen. Einige potenzielle Nachteile, die man im Auge behalten sollte, sind:

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• Die Lernkurve für 3D-Rendering und die damit verbundene Software kann steil sein
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• Um das Rendering so realistisch wie möglich zu gestalten, muss das 3D-Modell genaue Proportionen und Details haben, was auch schwierig zu perfektionieren sein kann
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• Während einfache Bilder schnell gerendert werden können, können komplexe Actionszenen für einen Animationsfilm Wochen dauern, um erstellt zu werden
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• Für eine einfache Konzeptualisierung kann 3D-Rendering kosteneffektiv sein, aber für ein groß angelegtes Projekt kann der Prozess von Anfang bis Ende Tausende von Dollar kosten
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Beste 3D-Rendering-Software

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3D-Rendering-Software nimmt benutzergenerierte 3D-Modelle und platziert sie in 3D-Umgebungen oder Bildern. Dank dieser Tools können Medienentwickler, Künstler und Grafikdesigner unterschiedliche Objekte und Charaktere, die aus 3D-Modellierungssoftware importiert wurden, in die Umgebung ihrer Wahl einfügen. Die mit dieser Software erstellten Renderings sind in der Regel navigierbar, skalierbar und interaktiv.

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Um in die Kategorie 3D-Rendering aufgenommen zu werden, muss ein Produkt:

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• Gerenderte Bilder erstellen, die in Multimedia oder auf verschiedenen Websites verwendet werden können
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• Benutzern eine Möglichkeit bieten, 3D-Modelle, Objekte und Charaktere in Renderings einzufügen
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• Notwendige Funktionen wie Texturierung, Beleuchtung und Windeffekte bieten, um Renderings zum Leben zu erwecken
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• Werkzeuge zum Manipulieren und Rendern verschiedener 3D-Umgebungen anbieten
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* Unten sind die fünf führenden 3D-Rendering-Softwarelösungen aus dem G2 Spring 2022 Grid® Report. Einige Bewertungen können zur Klarheit bearbeitet sein.

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1. Unity

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Unity ist 3D-Rendering-Software, die sich auf die Spieleentwicklung konzentriert und sowohl 3D- als auch 2D-Videospiele, Modelle, Designs und Erlebnisse erstellt. Neben dem Gaming wird es auch von der Automobil-, Film- und Architekturbranche genutzt.

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Was Benutzer mögen:

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„Eine große Anzahl von Funktionen und Fähigkeiten macht Unity zu einem der besten Tools für die Spieleentwicklung, und es ist sogar noch besser in anderen Bereichen. Aufgrund der direkten Verbindung mit Unitys eigenem Asset-Store ist es viel einfacher, Drittanbieter-Assets zu identifizieren und zu nutzen, was bedeutet, dass Sie weniger Zeit mit der Suche nach allem verbringen, was für Ihr Projekt verwendet werden kann, und Zeit während der Entwicklung sparen.“

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- Unity Review, Jasper S.

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Was Benutzer nicht mögen:

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„Es gibt ein paar Dinge, die ich an Unity nicht mag. Zum einen ist der Splashscreen der Spiele, die mit der kostenlosen Lizenz entwickelt wurden, mit dem Unity-Logo versehen. Außerdem unterstützt Unity keine Verknüpfung mit externen Bibliotheken und hat keine großartig aussehende Benutzeroberfläche.“

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- Unity Review, Nabin P.

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2. Blender

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Neben 3D-Rendering macht Blender alles – 3D-Modellierung, Animation, Rigging und Simulation. Diese 3D-Erstellungssuite ermöglicht es Benutzern auch, hochwertige Spiele zu erstellen, Videos zu bearbeiten und sich in Motion-Tracking zu versuchen. Mit kostenlosen technischen und kreativen Produktionsmitteln und freiem Zugang zu Märkten glaubt Blender, dass jeder in der Lage sein sollte, 3D-Inhalte zu erstellen.

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Was Benutzer mögen:

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„Blender ist ein erstaunliches 3D-Software-Tool, das es Benutzern ermöglicht, fast alles zu bauen und zu entwerfen. Die Benutzeroberfläche ist ziemlich einfach zu erlernen und es gibt eine große Community-Unterstützung. Sie können fast alles lernen, was Sie wollen, durch viele verschiedene Messageboards und Video-Tutorials. Da es von der Community unterstützt wird, gibt es kontinuierlich Updates und Add-ons.

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Eines der besten Dinge an Blender ist, dass es kostenlos ist. Einige der Add-ons, die Sie erhalten können, kosten Geld, aber sie sind nicht notwendig, um die Software zu verwenden. Sie sind Produkte, die von Benutzern erstellt wurden, um Aufgaben zu vereinfachen.“

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- Blender Review, Dannie B.

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Was Benutzer nicht mögen:

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„In den neuesten Versionen hat sich die Benutzeroberfläche geändert. Einerseits sieht sie kommerziellen 3D-Modellierungsoberflächen ähnlicher aus und wirkt daher für neue Benutzer ansprechender. Andererseits können Benutzer jedoch verwirrt sein, da die alte Benutzeroberfläche und die Formate zunächst seltsam aussahen, aber irgendwie effektiv und schnell waren.“

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- Blender Review, Francesco S.

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3. 3ds Max Design

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3ds Max Design wurde für Designer, Bauingenieure, Architekten und Visualisierungsspezialisten entwickelt, die nicht nur ein Tool für 3D-Rendering, sondern auch für 3D-Design, Animation und Modellierung benötigen. Es bietet Benutzern robuste Modellierungswerkzeuge, intuitive Texturierungs- und Schattierungswerkzeuge, die Designern die volle künstlerische Kontrolle geben, um professionelle Renderings zu erstellen.

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Was Benutzer mögen:

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„Das Layout von 3ds Max ist einfach. Die Verwendung von Vertex-, Kanten- und Eckwerkzeugen für die Modellierung ist im Vergleich zu anderer Software eine der einfachsten. Die Pipeline (Import und Export) ist auch hilfreich beim Übertragen Ihrer Datei auf andere 3D-Rendering-Software.

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Das andere, was ich am meisten mag, ist die Integration mit anderen Drittanbieter-Rendering-Engines. Die Software ist wirklich gut für Anfänger in der Modellierung, da sie einfache Wege und Werkzeuge bietet, um mit der 3D-Modellierung zu beginnen.“

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- 3ds Max Design Review, Hitendra S.

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Was Benutzer nicht mögen: \n

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„Es ist anfangs etwas knifflig, sich daran zu gewöhnen. Es ist wie das Erlernen einer neuen Sprache mit all den Schaltflächen und dem Rendering; Sie benötigen definitiv Tutorials, wenn Sie anfangen.“

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- 3ds Max Design Review, Aylin A.

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4. Maya

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3D-Künstler verwenden häufig Maya für ihre 3D-Rendering-, Simulations-, Animations- und Modellierungsbedürfnisse. Es bietet ein schnelles und kreatives Toolkit, um weitläufige Welten, komplexe Charaktere und atemberaubende Effekte zu erstellen.

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Was Benutzer mögen:

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„Maya bietet ein komplettes 3D-Paket. Maya hilft, ein Projekt genau so zu erstellen, wie Sie es sich vorgestellt haben. Diese Software ist großartig für Animationen und es ist einfacher, Funktionen wie Einschränkungen, Bewegungsspuren und Attribut-Editoren in Autodesk Maya zu verwenden. Ich bin Animator, aber ich liebe es, in Maya zu modellieren. Es ist super praktisch, und wir können Tutorials überall auf YouTube finden. Ich liebe die Tatsache, dass wir Skripte und Plug-ins nach unseren Bedürfnissen hinzufügen können.“

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- Maya Review, Salomi R.

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Was Benutzer nicht mögen:

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„Maya ist großartige Software, aber sie benötigt viele Ressourcen. Es ist sehr intensiv auf die GPU für das Rendering, was es auf einem leichten oder tragbaren Gerät praktisch unbrauchbar macht. Maya hat auch Funktionen, die etwas kompliziert sind und Erfahrung mit 3D-Modellierung erfordern, um sie voll auszunutzen.“

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- Maya Review, Subrata S.

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5. Keyshot

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Keyshot ermöglicht es Benutzern, 3D-Renderings, Animationen und interaktive Visuals mit Echtzeit-Raytracing und globaler Beleuchtung zu erstellen. Dank einer CPU-basierten Architektur können Designer realistisches Rendering mit einfachen Computern ohne fortgeschrittene Computergrafik erstellen.

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Was Benutzer mögen:

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„Keyshot kümmert sich auf einfache Weise um die Beleuchtung und lässt Sie das Ergebnis Ihres Renderings vor dem Drücken der Schaltfläche in der Vorschau anzeigen. Die Möglichkeit, kurze Animationen in der Software zu erstellen, ist auch großartig!“

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- Keyshot Review, Marcelo S.

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Was Benutzer nicht mögen:

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„Keyshot benötigt viele Updates bei seinen Optionen und Funktionen, um eine viel bessere Qualität zu erreichen. Einige Werkzeuge geben Ihnen ein künstliches Ergebnis, das nicht für jeden gut ist. Im Vergleich zu einigen anderen Renderern sehen die Keyshot-Optionen einfach aus! Sie können keine sehr realistischen Ergebnisse erzielen, ohne einige andere Software und Editoren zu verwenden.“

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- Keyshot Review, Mohammad Sadra B.

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Beleuchtung ist alles

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Das nächste Mal, wenn Sie durch ein Magazin blättern oder an einer visuell beeindruckenden Plakatwand vorbeifahren, können Sie es möglicherweise als 3D-Rendering erkennen. Wenn Sie mit der richtigen Software ausgestattet sind und ihre verschiedenen Methoden verstehen, kann 3D-Rendering eine schöne Sache sein.

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Ein Teil der Erstellung eines realistischen 3D-Renderings ist das Vorhandensein eines 3D-Modells mit außergewöhnlichem UV-Mapping. Erfahren Sie mehr darüber, wie Sie Ihrem Modell zusätzlichen Flair verleihen können.

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