Eine Grafik-Pipeline ist eine Abfolge von Ausführungsschritte um einen
dreidimensionalen Raum in eine zweidimensionale Projektion zu überführen.
Die einzelnen Ausführungsschritte, werden in dieser Ausarbeitung dargestellt und im Einzelnen erläutert, wobei es zu unterscheiden gilt, welche Ausführungsschritte zu den so genannten geometrischen Verfahren oder den algorithmischen Prozessen zuzuordnen sind.
Es werden in dieser Ausarbeitung sowohl die geometrischen Verfahren, wie auch die algorithmischen Prozesse behandelt und an Beispielen gefestigt.
Da ein Objekt in der Abfolge der Ausführungsschritte in einer Grafik-Pipeline mehrere Koordinatenräume durchläuft, werden wir diese Koordinatenräume ebenfalls im Einzelnen inspizieren.
Des Weiteren werden Ihnen einige Operationen nahe gebracht, welche in einer
Grafik-Pipeline unabdingbar sind.
Darüber hinaus werden wir uns mit der Schattierung und dem Rastern von Pixeln
beschäftigen und ein erweitertes Ansichtssystem kennen lernen.
Die vorhin angesprochenen zweidimensionalen Projektionsmedien sind
beispielsweise der Computermonitor, Beamer oder Fernseher.
Zur heutigen Zeit gibt es einzelne Anzeigegeräte, welche dreidimensionale Grafik darstellen können, doch bleibt zu beachten, dass die meist benutzten
Bildoberflächen zur Anzeige von Grafik zweidimensional sind.
Ein dreidimensionales Anzeigegerät ist jedoch nicht zu verwechseln mit den so
genannten „Head Mounted Displays“.
Diese „Head Mounted Displays“ sind Helme, welche mit meist drei oder mehreren
Displays ausgestattet sind.
Dem Träger dieser Helme wird hierdurch ein dreidimensionaler Raum vorgetäuscht.
Jedoch erfolgt die Darstellung des Bildes auf zweidimensionalen Anzeigegeräten.
Inhaltsverzeichnis
- 1. Einleitung
- 2. Schritte einer Grafik Pipeline
- Geometrische Verfahren
- 3. Koordinatensysteme
- 3.1 Das lokale Koordinatensystem
- 3.2 Das Weltkoordinatensystem
- 3.3 Das Augen-, Kamera- oder Ansichtskoordinatensystem
- 3.4 Zusammenfassung der Koordinatensysteme
- 4. Operationen in Koordinatenräumen
- 4.1 Culling
- 4.2 Sichtvolumen und Clipping
- 4.3 Der dreidimensionale Bildschirmraum
- 5. Erweitertes Ansichtssystem (PHIGS)
- 5.1 Implementieren eines PHIGS-Ansichtssystems
- Algorithmische Prozesse
- 6. Zuschneiden von Polygonen
- 6.1 Die Verwendung von Hüllkörpern
- 6.2 Demonstration Clipping
- 6.3 Der Sutherland und Hodgman Algorithmus
- 7. Schattieren von Pixeln
- 7.1 Das lokale Reflexionsmodell
- 7.2 Praktische Hinweise
- 7.3 Überlegung zur Lichtquelle
- 7.4 Schattierung durch Interpolation
- 7.5 Die Gouraud Methode
- 7.6 Die Phong Methode
- 7.7 Die Schattierungsfunktionen von Renderern
- 8. Das Rastern von Polygonen
- 9. Fazit
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Ausarbeitung befasst sich mit der Grafik-Pipeline, einer Abfolge von Ausführungsschritten, die einen dreidimensionalen Raum in eine zweidimensionale Projektion transformiert. Sie erläutert die einzelnen Schritte, die in geometrische Verfahren und algorithmische Prozesse eingeteilt werden. Die Ausarbeitung untersucht die geometrischen Verfahren, wie die Transformation von Punkten zwischen Koordinatenräumen und das Verwerfen von Polygonen, die nicht sichtbar sind oder von anderen Polygonen verdeckt werden. Sie behandelt auch die algorithmischen Prozesse, wie die Schattierung von Objekten und Textur-Mapping.
- Die Schritte einer Grafik-Pipeline
- Geometrische Verfahren und algorithmische Prozesse
- Koordinatensysteme (lokales, Welt-, Kamera-Koordinatensystem)
- Operationen in Koordinatenräumen (Culling, Clipping, Sichtvolumen)
- Schattierung und Rastern von Pixeln
Zusammenfassung der Kapitel
- Kapitel 1: Einleitung: Die Einleitung stellt die Grafik-Pipeline als eine Abfolge von Schritten vor, die einen dreidimensionalen Raum in eine zweidimensionale Projektion umwandelt. Sie erklärt die Unterscheidung zwischen geometrischen Verfahren und algorithmischen Prozessen und gibt einen Überblick über die Themen der Ausarbeitung.
- Kapitel 2: Schritte einer Grafik Pipeline: Dieses Kapitel beschreibt die Schritte einer Grafik-Pipeline, die in geometrische Verfahren und algorithmische Prozesse unterteilt werden. Es erklärt, wie Punkte von Polygonen in verschiedenen Koordinatenräumen transformiert und wie Polygone verworfen werden, die nicht sichtbar sind oder von anderen Polygonen verdeckt werden. Es beschreibt auch die algorithmischen Prozesse, wie die Schattierung und das Textur-Mapping von Objekten.
- Kapitel 3: Koordinatensysteme: Dieses Kapitel erläutert die verschiedenen Koordinatensysteme, die in der Grafik-Pipeline verwendet werden. Es beschreibt das lokale, das Welt- und das Kamera-Koordinatensystem und erklärt die Beziehungen zwischen diesen Systemen.
- Kapitel 4: Operationen in Koordinatenräumen: Dieses Kapitel behandelt wichtige Operationen in Koordinatenräumen, wie Culling, Clipping und das Sichtvolumen. Es erklärt, wie diese Operationen verwendet werden, um die Effizienz der Grafik-Pipeline zu verbessern.
- Kapitel 5: Erweitertes Ansichtssystem (PHIGS): Dieses Kapitel stellt das PHIGS-Ansichtssystem vor und erklärt, wie es implementiert werden kann.
- Kapitel 6: Zuschneiden von Polygonen: Dieses Kapitel behandelt verschiedene Methoden zum Zuschneiden von Polygonen, einschließlich der Verwendung von Hüllkörpern, Demonstration Clipping und dem Sutherland und Hodgman Algorithmus.
- Kapitel 7: Schattieren von Pixeln: Dieses Kapitel beschreibt verschiedene Methoden zur Schattierung von Pixeln, einschließlich des lokalen Reflexionsmodells, der Gouraud-Methode und der Phong-Methode. Es erklärt auch die Schattierungsfunktionen von Renderern.
- Kapitel 8: Das Rastern von Polygonen: Dieses Kapitel behandelt das Rastern von Polygonen, einen wichtigen Schritt in der Grafik-Pipeline, bei dem die Polygone in Pixel umgewandelt werden, die auf dem Bildschirm angezeigt werden können.
Schlüsselwörter
Die wichtigsten Schlüsselwörter und Themen der Ausarbeitung sind Grafik-Pipeline, geometrische Verfahren, algorithmische Prozesse, Koordinatensysteme, Culling, Clipping, Sichtvolumen, Schattierung, Rastern, Textur-Mapping und PHIGS-Ansichtssystem.
- Arbeit zitieren
- Marcus Steller (Autor:in), 2008, Die Grafik-Pipeline, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/118726
