GDV

Frage	Antworten
Min/Max-Test	Mit dem sehr einfachen Min/Max-Test lassen sich häufig komplizierte Verfahren zur Ermittlung der Überlappung vermeiden. Allerdings liefert dieser Test nicht immer eindeutige Ergebnisse. Ist der kleiste X-Wert eines Polygons größer als der größte X-Wert des anderen Polygons, kann naturgemäß keine Überdecken vorhanden sein.
Punktklassifizierung	hiermit kann nach der Projektion in der x,y-Ebene untersucht werden, ob ein einzelner Punkt innerhalb oder außerhalb eines Polygons liegt. Dabei wird ausgehend von dem zu untersuchenden Punkt die Anzahl der Schnittpunkte eines Strahls mit dem Polygon untersucht. Ist die Anzahl ungerade, so liegt der Punkt innerhalb des Polygons und ist die Anzahl gerade, so liegt der Punkt außerhalb des Polygons.
Flächenmodell	werden überwiegend im Bereich der sogenannten Freiformflächen-Modellierung erzeugt. Sie werden benötigt um beliebig gekrümmte Ober flächen zu beschreiben, z.B. im Fahrzeugkarosseriebau oder im Produkdesign zur Darstellung von Gehäuseteilen (Telefon, Bohrmaschine)
Körpermodell	– Volumenorientierte Beschreibung von dreidimensionalen Objekten – Oberfläche aus ebenen Flächen, Zylinder-, Kegel- und Kugelflächen oder Teilflächen davon – Beschreibung mathematisch exakt durch Flächengleichungen ersten und zweiten Grades – Für jeden Punkt des Raumes gilt: - liegt innerhalb des Körpers - liegt außerhalb des Körpers - liegt auf der Oberfläche (dem Rand) des Körpers – Speicherung der Orientierung der Begrenzungsflächen im Datensatz – Flächennormalvektoren zeigen vom Material weg – Die Berandungskonturen sind bezogen auf den Flächennormalvektor mathematisch positiv orientiert.
Profilkörper	– entsteht durch Translation eines 2D-Polygons – es wird nur eine geschlossene Kontur in der Ebene und eine Tiefe angegeben -Symmetrische Erzeugung eines dreidimensionalen Objektes aus einem zweidimensionalen Polygonzug
Rotationskörper	– entsteht durch Drehung eines 2D-Polygons – Erzeugen eines Polygonzuges um die Rotationsachse  Symmetrische Erzeugung eines dreidimensionalen Objektes aus einem zweidimensionalen Polygonzug
Back Face Culling	– Die Rückseiten von Licht undurchlässigen Objekten haben definitionsgemäß die Eigenschaft, dass sie unsichtbar sind – nur eine Seite eines Polygons kann sichtbar sein – Shading nur für die sichtbare Seite spart Rechenzeit – Entscheidungskriterium liefert der Flächennormalvektor n – Vergleich mit Vektor zum Betrachter – Sichtbare Flächen: -90° ≤ α ≤ 90 ° oder cos(α) > 0
Z-Buffer Algorithmus(erklärt)	Für den darzustellenden Bildbereich werden zwei Speicherbereiche reserviert, einen für den Farbwert des Pixels, ein zweiter für einen z-Wert. Der Farbspeicher wird mti der Hintergrundfarbe der Szene, der z-Buffer mit dem maximal darstellbaren z-Wert initialisiert. Danach wird jeder einzelne Bildpunkt(x,y) abgetastet (gescannt).
Z-Buffer Algorithmus(genau)	– Für jedes Pixel (x,y): Für jedes Polygon: Berechne z(x,y) Ist z(x,y) kleiner als der im z-Buffer gespeicherte Wert, dann schreibe z(x,y) in Tiefenspeicher und Farbwert in Farbspeicher
Z-Buffer Algorithmus Vorteile und Nachteile	• Nachteile: • großer Rechenaufwand • exakte Glättung der Szene nicht möglich • Polygone dürfen nicht transparent sein, benötigen einen eindeutigen Farbwert • Vorteile: • Bildpunkte können in beliebiger Reihenfolge erzeugt werden • sehr komplexe Szenen können behandelt werden • in ein bereits berechnetes Bild können nachträglich Elemente eingefügt werden, ohne Bild neu zu berechnen (Bewegungen) • kann als Startberechnung für z.B. Ray-Tracing benutzt werden
Umgebungslicht(ambient light)	– diffuse Beleuchtung – Streulicht fällt mit örtlich unabhängiger Intensität auf eine Objektoberfläche. – Ein Teil des Lichtes wird absorbiert, der Rest wird reflektiert. – Nicht direkt beleuchtete Objekte werden sichtbar. – I = Ka * Ia
Lokale Beleuchtungsmodelle	o Umgebungslicht (ambient light) o Ideal diffuser Reflektor o Gerichtet diffuser Reflektor (Phong-Modell)
– Globale Beleuchtungsmodelle	o Raytracing o Radiosity o Photon Mapping
Idealer diffuser Reflektor(Lambert-Modell)	– Streulicht fällt mit örtlich unabhängiger Intensität ein und wird gleichförmig verteilt. – Die Oberfläche sieht unabhängig vom Standort (Blickwinkel) des Betrachters immer gleich aus. – Die Intensität IS des reflektierten Lichtes verringert sich nach dem Lambert‘schen Kosinusgesetz: cos(omega)=l*n
Gerichtet diffuser Reflektor (Phong-Modell)	Mischung von diffuser und spiegelnder Reflexion Entstehung von Glanzeffekten / Highlights Der Exponent m steuert die Schärfe des Highlights
Blinn-Phong-Modell	Problem des Phong-Modells: Man muss für jeden Punkt den Reflexionsvektor r bestimmen Näherung: Verwende Winkelhalbierende und n, statt r und v Nachteil: Highlights spread
Beleuchtungsalgorithmen	-Flat shading Ein Farbwert pro Polygon -Gouraud shading Interpolation von Farbwerten -Phong shading Interpolation von Normalvektoren
Flat Shading	• jedes Polygon erhält einen Farbwert, der die ganze Fläche ausfüllt • schnellster und einfachster Beleuchtungsalgorithmus • Nachteile: nicht sehr realistisch, abrupte Farbwechsel, Glanzeffekte nicht sinnvoll
Gourad Shading	• jedem Pixel des Polygons wird ein Farbwert zugeordnet • Polygon wird zeilenweise gescannt • an jeder Ecke des Polygons wird eine Normalenvektor berechnet • → arithmetisches Mittel des Eigenen und der Nachbar-Normalenvektoren • Farbwerte für Eckpunkte über den Vektor v • Farbwerte werden auf den Kanten linear interpoliert • für die Fläche des Polygons wird auf einer scanline zwischen den Rändern des Polygons linear interpoliert
Phong Shading	• aufwendigster Algorithmus, hoher Rechenaufwand, Glanzeffekte • es werden nicht Farbwerte sondern Normalenvektoren auf den Kanten und der scanline interpoliert • Berechnung der Normalenvektoren an den Ecken → Interpolation der Normalenvektoren auf den Rändern → für jeden Punkt auf der scanline zwischen den Rändern wird Normalenvektor interpoliert • danach wird Farbwert mit Hilfe des v Vektor zugeordnet
Ray Tracing	• Lichtstrahlen werden von der virtuellen Kamera aus zurück durch die einzelnen Pixel der Bildebene in die Szene „geschossen“ • der Lichtstrahl wird solange in der Szene verfolgt bis kein Objekt mehr getroffen wird und die Szene verlässt • Lichtstrahlen werden als unendlich dünn angenommen → aliasing Problem • rekursiver Algorithmus → aus einem Primärstrahl werden auch Sekundärstrahlen erzeugt • ein Strahl geht durch ein Pixel der Bildebene bis zum nächstliegenden Objekt → von dort wird ein Reflexionsstrahl, ein Transmissionstrahl(Transparenz) und ein Schattenstrahl berechnet und weiterverfolgt bis zum nächsten Objekt • ein Strahlenbaum entsteht
Radiosity	-Lichtausbreitung basierend auf Energieerhaltung -Vorberechnung aller Interaktionen des Lichts mit Objekten der Szene -Diffuse Reflexion -Unabhängig von der Blickrichtung
Photon Mapping	– Verbindet Eigenschaften von klassischem Ray Tracing- und Radiosity-Verfahren – Hohen Realitätsgrad der Ergebnisse – Immens hohe Rechenzeiten – Grundidee: o Photonen (Lichtteilchen) werden von Lichtquellen ausgesendet und deren Verhalten (Reflexion und Absorption) im Raum simuliert. – Aussenden einer großer Anzahl von Photonen – Treffer der Photonen mit den Objekten – Reflexion (diffus / spiegelnd) oder Absorption – Photonensimulation vor Rendering-Prozess – „Einsammeln“ der Photonen durch klassisches Ray Tracing-verfahren – Unterschied zu Radiosity: o Zufallsentscheidungen bei Photonentreffern: o Eigentlich: Teilweise Reflexion / Absorption der Energie o realisiert: Vollständige Reflexion oder Absoption per Zufall – Vorteil: o Abnehmende Photonenzahl / Rechenaufwand bei steigender Rekursionstiefe – Möglichkeiten: o Diffuse Reflexion (zufällige Richtungsänderung) o Spiegelnde Reflexion (berechnete Richtungsänderung) o Absorption (Partikel aus Szene eliminiert)
Schwellwertverfahren	Sa(x,y) = [ 0 falls g=Se(x,y)<=c 1 sonst ]

Nächster

Beschreibung

Zusammenfassung der Ressource

ähnlicher Inhalt