3d-Stadtmodell von Hamburg (www.cybercity.tv)

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Das 3d-Modell der Innenstadt von Hamburg wurde 2006/7 von der Firma cybercity erstellt. Das Modell deckt ca. 3 km² der Innenstadt mit ca. 2000 Gebäuden ab. Es ist Bestandteil der "Best of 3d-Galerie" und wird aktiviert durch Setzen eine Hakens in Google Earth bei "Ebenen >> 3d-Gebäude". Weil cybercity-AG, der Hersteller des Modells, Ende 2007 in Konkurs ging, wird dieses Modell vermutlich nicht weiter gepflegt oder entwickelt. Inzwischen sind die Luftbilder von Google deutlich schärfer geworden, allerdings ist auf den neuen Luftbildern das komplette Stadtmodell verschoben gegenüber den neuen Luftbildern. Alle Gebäude stehen jetzt 4m nördlich und 5m westlich vom zugehörigen Grundriss.


YouTube-Video (7:32 min): 3d-Stadtmodell Hamburg Animation

Leider ist das am 1.8.2007 vorgestellte 3d-Stadtmodell suboptimal.
Der Download des gesamten Datenbestandes der Innenstadt (mehrfach versucht) dauerte in der Regel über 30 Minuten, währenddessen und auch danach ließ es sich (trotz schnellem Rechner / Grafikarte und 3 GB RAM) nur ganz schleppend drehen, wobei aber jedesmal die Texturen zunächst teilweise verschwinden. Deshalb hatte ich am 5.8.2007 ein Video mit einigen Einstellungen / Kamerafahrten in YouTube eingestellt:

3d-Stadtmodell Hamburg

Die Hinweise im Film zur Geschwindigkeit des Downloads und den anfänglichen Abstürzen sind seit dem Update von GoogleEarth Version 4.2 auf 4.3 überholt. Inzwischen erfolgt der Download wesentlich effizienter, obwohl das Modell immer noch unverändert ca. 300 MB groß ist.

Interessant ist in diesem Zusammenhang, daß nach der offiziellen Vorführung des 3d-Modell mit einem geschönten Video die Presse darüber ausführlich berichtet hat, ohne daß sich einer der Jounalisten (Hamburger Abendblatt, Spiegel, MacWorld u.a.), die darüber dann berichtet haben, die Mühe gemacht hatte, das Modell selbst in Google Earth anzuschauen!


Analyse des mangelhaften konstruierten 3d-Stadtmodells

Die zahlreichen Kommentare von anderen Usern z.B. in MacNews zeigen, dass die geschilderten Probleme (30-60min Ladezeiten, wiederholte Systemabstürze) nicht von der Geschwindigkeit der DSL-Leitung oder vom jeweiligen Computer abhängig sind, sondern von der Modellkonstruktion.

Nach eingehender Untersuchung des Modells zeigt sich, dass ein Grossteil der Probleme durch die mangelhaft konstruierten Gebäuden bedingt ist. Während des langsamen Bildaufbaus kann man sehen, wie viele überflüssige, nicht sichtbare Flächen gezeichnet und mit Textur belegt werden. Allein durch eine saubere Konstruktion der Gebäude ohne innere, überflüssige Flächen liesse sich die Modellgrösse problemlos um ca. 50-70% reduzieren. Die Geschwindigkeit der Darstellung würde sich alleine dadurch schätzungweise um den Faktor 3 bis 8 verbessern, weil die Rechenarbeit überproportional mit der Modellgrösse ansteigt durch ständige Auslagerung von Daten etc.

Eine Messung des Datenstromes ergab, dass das Gesamtmodell ca. 300 Megabyte gross ist, wofür bei einer 4MBit-DSL Leitung mit anfangs ca. 10 MByte/min theoretisch ca. 30 Minuten Ladezeit für das komplette Modell erforderlich sind.

Unabhängig davon sind die verwendeten Luftbilder unzureichend bearbeitet und durch nachträgliche Kompression seitens Google flau bis unbrauchbar. So sieht z.B. das Vorzeigeobjekt Hamburger Rathaus im cybercity-Modell aus:

- Die Textur des Turmes ist verrutscht
- merkwürdige Zacken am Turm
- Die Dachgauben sind nicht parallel zur Dachkante ausgerichtet, dadurch sind sie unterschiedlich gross. Im Innern sind sie bis zum Boden durch gezeichnet und mit kurioser Textur belegt, was den PC unnötig belastet.
- Der rechte Turm weist am Fuss aussen nur 5 sichtbare Flächen auf, bewegt man sich jedoch durch die Aussenwand hindurch, findet man viele zusätzliche, aber nicht sichtbare Flächen (ca. 75 !). Ähnlich unaufgeräumt sieht es in allen anderen Gebäuden aus !!!

So präsentiert sich der Jungfernstieg mit dem ehemaligen Alsterpavillon /Alex, ein Schmuckstück an 3d-Design !!


Aufgrund meiner Erfahrung mit der Optimierung von 3d-Modellen (Eräuterung s.U.) für GoogleEarth kann man den minimal notwendigen Speicherbedarf für ein Stadtmodell in der Auflösung des cybercity-Modells wie folgt abschätzen:

- ca. 3 mio m² Fassadenfläche mit 10 px/m² (= 30 Byte/m², bei jpg-Kompression 1,5-3 Byte je m²) >> Maximal 5-9 MB für die Fassade (durch Verwendung generischer Texturen (s. Beispiel Chilehaus unten)liesse sich der Speicherbedarf mit etwas Handarbeit aber noch drastisch reduzieren.

- ca. 1 Mio m² Dachfläche (maximal 3 MB, allerdings kann man hier theoretisch auch Farben verwenden oder generische Texturen, weil es nur wenige verschiedene Dacheindeckungen gibt (dadurch würde sich der Speicherbedarf auf 0-0,5 MB reduzieren)

- Für die Form der Gebäude benötigt man (je nach Detailtreue, die beim cybercity-Modell aber nicht sehr gross ist, maximal 10-20 MB, die sich aber durch effektiven Eisatz von Gruppen/Komponenten z.B. bei den Gauben noch mindestens um den Faktor 2-3 reduzieren liessen.

Zusammenfassend lässt sich abschätzen, dass sich das vorliegende cybercity-Stadtmodell bei gleicher optischer Auflösung mit etwas Arbeit auf 15-30 MB (statt 300 MB) reduzieren liesse!
Das inzwischen (2008-07) veröffentlichte 3d-Stadtmodell von München bestätigt diese Abschätzung: Es ist bei ca. 18 km² Abdeckung (=6x größer) trotz schärferer Texturen nur ca. halb so groß, also ca. 15-20x besser als das Hamburger Modell (das allerdings das erste 3d-Stadtmodell dieser Art war)

Vergleich der 3d-Modelle vom Chilehaus (3dHH / cybercity AG)

Ich habe am 20.2.2007 ein Modell vom Hamburger Chilehaus mit einer optischen Auflösung von 5cm je Pixel= 400 Pixel/m² erstellt (allerdings ohne Modellierung der Innenhöfe) und in das 3d-warehouse gestellt. Das Modell wurde zwischenzeitlich von Google für die Best-Of-3d-Galerie ausgezeichnet, nach Erscheinen des 3d-Stadtmodells wurde die Auszeichnung entfernt, damit es keine Überlagerung der Modelle gibt.

Das Chilehaus weist fast 3000 Fenster auf, die allerdings im Wesentlichen nur aus 3 Typen bestehen. Hier wurde jeweils nur ein Fenstertyp in relativ hoher Auflösung fotografiert (üblich sind bei den Google-Earth-Modellen 20-50cm) und dann als Textur sorgfältig auf den Wänden platziert. Dadurch ergibt sich (theoretisch) ein 1000 mal geringerer Speicherbedarf. Bei dieser Auflösung kann man jede Fenstersprosse genau erkennen.

Beim cybercity-Modell wurde stattdessen ein ganzflächiges Luftbild als Textur für die Fassade verwendet, dass nach Angaben der Firma eine Auflösung von 30cm=10 Pixel/m2 haben soll. Dabei kann man kaum noch Fensterdetails erkennen, im Erdgeschossbereich und ins. auf der Nordseite ist durch Beschattung kaum noch etwas zu sehen. Das alles wurde von Google nachträglcih nochmals bis zur Unkenntlichkeit komprimiert. Zusätzlich weist das cybercity-Modell im Inneren noch eine Vielzahl von (unsichtbaren, aber vom PC bearbeiteten) Flächen auf, sichtbar sind nur ca. 20-30% ! Nach Angaben von cybercity ist dies wohl auf das verwendete Texturierungsprogramm zurückzuführen.

Aus der Gesamtgrösse des Hamburger Stadtmodells von ca. 300 Megabyte(!) lässt sich der Anteil des Chilehauses auf ca. 2.000-3.000 kB abschätzen, mein Modell hat bei ca. 40-fach höherer Auflösung nur 49 kB (=1/40 - 1/60), das ergibt theoretisch eine Verbesserung um den Faktor 1600-2400, wenn man die fehlenden Innenhöfe berücksichtigt aber mit Sicherheit immer noch über 1000 !


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