Seit 18:30 Uhr Weltzeit
 
  • facebook
  •  
  • twitter
  •  
  • instagram
  •  
  • spotify
 
Seit 18:30 Uhr Weltzeit
 
 

Elektronische Welten / Archiv | Beitrag vom 24.04.2007

Wie aus Zahlen Bilder werden

Konrad Polthier und seine Welt aus Dreiecken

Von Gerrit Stratmann

Podcast abonnieren
Nullen und Einsen (Stock.XCHNG / Carsten Müller)
Nullen und Einsen (Stock.XCHNG / Carsten Müller)

Aus vielen Filmen sind sie gar nicht mehr wegzudenken: Bilder, die am Computer entstanden sind. Ganze Landschaften werden an Rechnern modelliert, Spezialeffekte und Kamerafahrten virtuell animiert. Hinter all diesen Bildern steckt eine Menge Mathematik. Konrad Polthier ist Mathematiker an der Freien Universität Berlin und hat sein Forscherleben diesem Gebiet verschrieben.

Bilder und Modelle aus dem Computer gehören heute zum Alltag der Unterhaltungsindustrie. Spiele wie "Oblivion" lassen riesige Landschaften am Bildschirm lebendig werden.

In der Filmindustrie greift man immer öfter auf digitale Figuren und Kulissen zurück. Waren die Zuschauer 1993 noch von den Dinosauriern aus Jurassic Park beeindruckt, haben mittlerweile "Der Herr der Ringe" mit der Figur des Gollum und die Matrix-Trilogie der Wachowski-Brüder die Grenzen des Darstellbaren spektakulär erweitert.

Was dem Zuschauer verborgen bleibt, ist die Tatsache, dass all diese beeindruckenden Modelle und Landschaften für den Computer nur aus einem Gitter unzähliger Dreiecke bestehen. Auch wenn die darüber gelegten Oberflächen täuschend echt aussehen, bleibt es für den Computer eine Landschaft aus Dreiecken.

Gerade solche Dreiecksoberflächen, die das eigentliche Gerüst der virtuellen Modelle darstellen, haben es Konrad Polthier angetan. Der Mathematiker von der Freien Universität Berlin beschäftigt sich besonders mit der Frage, wie sich solche Oberflächen mathematische beschreiben lassen. Aus wissenschaftlicher Sicht treibt ihn dabei vor allem das Anliegen, die abstrakten Formeln und Rechenvorschriften seines Faches sichtbar und anschaulich zu machen. Sein Spezialgebiet sind mathematische Visualisierungen.

"Die Sichtbarmachung ist ja ein Vorgang des Verständnisgewinns."

Dieses Credo hat ihn auf die Idee gebracht, über das Thema einen ganzen Film zu machen. Zusammen mit dem amerikanischen Trickfilmspezialisten Beau Janzen hat er den Animationsfilm "Mesh" entwickelt, in dem das Entstehen künstlicher Welten aus Dreiecksgittern im Rechner erläutert wird.

"Mesh ist ein Film über Geometrie, über diskrete Geometrien, und diskrete Geometrien sind gerade solche Netze aus Dreiecken. Und wir erzählen in dem Film so ein bisschen die lange Historie, dass es zum einen nichts Neues ist, sondern schon die Griechen mit solchen diskreten Formen sich auseinandergesetzt haben, bis hin zu heutigen Anwendungen in der Computergrafik, und tun diese Entwicklung in einen Zusammenhang."

Auch der Film selbst ist vollständig aus solchen Gitternetzen – im Englischen 'mesh' – entstanden. Mit seinem Partner Beau Janzen hat Konrad Polthier dabei einen Animationsspezialisten an Bord, der sein Können bereits in Hollywoodfilmen wie X-Men und Spiderman unter Beweis gestellt hat.

Beau Janzen lebt in Los Angeles, wo er sein eigenes Animationsstudio betreibt. Für ihn sind die Möglichkeiten, die Computeranimationen heute bieten, noch längst nicht ausgeschöpft.

"Computeranimationen werden im Augenblick vor allem von der Unterhaltungsindustrie weiterentwickelt. Es werden immer wildere Kreaturen und größere Explosionen geschaffen. Aber werden dadurch auch bessere Geschichten erzählt? Ich habe oft das Gefühl, Animationen werden nur benutzt, um das Publikum bei der Stange zu halten, während es eine schlechte Geschichte erzählt bekommt."

Beau Janzen und Konrad Polthier haben sich 2002 in Berlin zusammengefunden und dort gemeinsam die Idee für ihren Film entwickelt.

"Konrad und ich wollen mit 'Mesh' eine Geschichte erzählen, die auf keine andere Art hätte erzählt werden können. Die Computergrafiken gaben uns die Möglichkeit, selbst sehr abstrakte Vorgänge bildlich so darzustellen, dass auch Laien sie verstehen können."

"Jetzt können wir hier auch mal im Computer sehen, was man machen kann, was man sonst nur theoretisch erzählen kann. Warum kann ich keinen eckigen Würfel als Seifenhaut erzeugen? Im Computer können wir den halt schon erzeugen, und wir können auch zeigen, was mit ihm eigentlich passieren würde. Man kann also Sachen zeigen, die eigentlich gar nicht möglich wären."

Allerdings geht es Konrad Polthier nicht nur darum, Dinge begreiflich zu machen. Auch die Industrie zeigt sich sehr interessiert an seinen Formeln zur Visualisierung. Vom Kotflügel über Telefonhörer bis zur Computermaus: Es gibt kaum ein Industrieprodukt, bei dessen Design nicht auch der Computer mitgeholfen hätte. Die Formeln des Mathematikers helfen bei der Oberflächenoptimierung solcher Modelle am Rechner.

Auch wenn die Idee, alle Dinge aus Dreiecken aufzubauen, bereits über 2000 Jahre alt ist: Im Zeitalter der Computer feiert sie heute eine unerwartet erfolgreiche Renaissance. Und wenn die Entwicklung auf dem Gebiet der Visualisierungen so weiter geht, steht uns nach Meinung des Animationsspezialisten Beau Janzen noch einiges bevor.

"Das Potenzial, das in Computeranimationen steckt, haben wir gegenwärtig kaum ausgenutzt. Ich glaube, zukünftige Generationen werden auf uns zurückblicken und sich wundern, warum wir all die anderen Möglichkeiten nicht ausgeschöpft haben, die direkt vor uns liegen."

Elektronische Welten

MedizinKrank gespielt
Eine Geige, eine Flöte, eine Mundharmonika und ein Banjo liegen auf einem Notenblatt.   (picture-alliance / dpa / Wolfgang Thieme)

Einige leiden unter Kreuzschmerzen, andere bekommen verkrümmte Finger: Viele Musiker leiden unter Berufskrankheiten. Wissenschaftler der ETH Zürich wollen den Ursachen häufiger Beschwerden auf den Grund gehen.Mehr

EmpfehlungenAbenteuer, Strategie, Denkspiel
Das Exemplar einer durchsichtigen Sonderedition des ersten Gameboys ist am 14.04.2014 im Computerspielmuseum in Berlin in einer Vitrine zu sehen. (picture alliance / dpa / Stephanie Pilick)

Im Sommer gibt es wenig Neues auf dem Spielemarkt, wir haben dennoch drei Spiele gefunden. Man kann sich als strategisch denkender Ermittler austoben, sich auf eine gefährliche Insel begeben oder ein Männchen durch ein Level zum Ausgang führen. Mehr

GefahrgutEin Roboter für den Treibstofftransport
Mitarbeiter in der PCK Raffinerie GmbH im brandenburgischen Schwedt  (dpa / picture alliance / Patrick Pleul)

Roboter gibt es heute in vielen Bereichen. Auch die Raffinerie im brandenburgischen Schwedt will künftig eine mobile Maschine einsetzen. Dort soll sich ein Roboter sogar in komplexen Situationen von selbst zurechtfinden.Mehr

weitere Beiträge

Wissenschaft und Technik

Drogen"Kommt ein guter Rauch"
Vier E-Shishas (dpa / picture alliance / Daniel Reinhardt)

Eine E-Shisha ist wesentlich kleiner als die orientalische Wasserpfeife und ähnelt in der Funktion einer elektronischen Zigarette. Die meist sehr bunten elektronischen Shishas machen Jugendliche glücklich − Eltern und Suchtexperten sind hingegen besorgt.Mehr

weitere Beiträge

Breitband

Das könnte sie auch interessieren

Entdecken Sie Deutschlandfunk Kultur