Skalierbarkeit virtueller Welten

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Stefanie Dresdner
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1 $86=8*'(5 )2/,( RUOHVXQJ Dr. Ralf Dörner *RHWKH8QLYHUVLWlWÃ)UDQNIXUW *UDSKLVFKHÃ'DWHQYHUDUEHLWXQJ hehueolfn Der Begriff VR Perspektivisches Sehen in 3D Skalierbarkeit virtueller Welten Echtzeitanforderungen für VR Verteilte Virtuelle Welten 3.te Vorlesung VR+MR Dr. Ralf Dörner 2 SS

2 hexqj Sind zwei 2D Punkte P und Q in homogenen Koordinaten gegeben, so ist das Vektorprodukt (P x Q) der Normalenvektor N, woraus sich die homogene Geradengleichung der Gerade durch P und Q als das Skalarprodukt N T X = 0 ergibt. Ermitteln Sie die Gleichung einer Gerade durch eine Kante des in der Aufgabe beschriebenen Quadrats und transformieren Sie diese Gerade mit der gegebenen perspektivischen Transformation! Welchen Satz über die Transformation von Normalen machen Sie sich dabei zu Nutze? 3.te Vorlesung VR+MR Dr. Ralf Dörner 3 SS 2003 hexqj Gegeben sei ein Betrachter mit Augpunkt A(0, 0, -10), Blickrichtung (0, 0, 0). Die Projektionsebene sei die xy-ebene. Berechnen Sie, wo die Punkte P(3, 6, 5) und Q (4, 4, 6) nach einer perspektivischen Projektion zu liegen kommen. In welchem Verhältnis stehen die z-werte der Punkte nach der perspektivischen Transformation? 3.te Vorlesung VR+MR Dr. Ralf Dörner 4 SS

3 hexqj Gegeben sei ein Koordinatensystem K und ein Koordinatensystem K. Geben Sie eine Matrix an, die Koordinaten eines Punktes P bezüglich des Koordinatensystems K in die Koordinaten von P bezüglich des Koordinatensystems K abbildet. Illustrieren Sie den Koordinatensystemwechsel an einem Beispiel. 3.te Vorlesung VR+MR Dr. Ralf Dörner 5 SS HFKWZLQNOLJYV6FKLHIZLQNOLJ 3.te Vorlesung VR+MR Dr. Ralf Dörner 6 SS

4 hexqj Gegeben sei eine Projektionsebene mit Aufpunkt A(4, 2, 2) und Normale (1, 1, 1). Der Betrachter befindet sich 5 LE entfernt von der Projektionsebene. Durchgeführt werden soll eine rechtwinklige perspektivische Projektion mit Einpunkt-Perspektive. Berechnen Sie, wo ein Punkt P(x, y, z) nach der Projektion auf der Projektionsebene zu liegen kommt. 3.te Vorlesung VR+MR Dr. Ralf Dörner 7 SS 2003 'UHLGLPHQVLRQDOHV:DUSLQJ Gegeben: Bild mit Tiefeninformation (z.b. Sprites, Pixel + z-buffer, Layered Depth Image multiple Pixel entlang der Sichtgeraden) Gesucht: Bild aus neuer Betrachtungsposition, die durch Rotation und Translation aus der ursprünglichen Position hervorgeht bei gleichen Kameraparametern 3.te Vorlesung VR+MR Dr. Ralf Dörner 8 SS

5 'UHLGLPHQVLRQDOHV:DUSLQJ 3.te Vorlesung VR+MR Dr. Ralf Dörner 9 SS UREOHPIlOOH 3.te Vorlesung VR+MR Dr. Ralf Dörner 10 SS

6 0F0LOODQ$OJRULWKPXV 3.te Vorlesung VR+MR Dr. Ralf Dörner 11 SS 2003 $XJSXQNW,QWHUSRODWLRQ 3.te Vorlesung VR+MR Dr. Ralf Dörner 12 SS

7 9LHZ 0RUSKLQJ 3.te Vorlesung VR+MR Dr. Ralf Dörner 13 SS LHZ 0RUSKLQJ 3.te Vorlesung VR+MR Dr. Ralf Dörner 14 SS

8 3DQRUDPD Environment Map, häufig zylindrisch Überlappende Aufnahmen von einem Viewpoint durch Rotation der Blickrichtung (i.d.r. 360 ) Warping definiert durch θ = tan 1 [ ] K = [ 2 \ + \ 2 3.te Vorlesung VR+MR Dr. Ralf Dörner 15 SS DQRUDPD Bei Fotografien für z die Brennweite f der Kamera einsetzen Stitching Überlappung Anpassung von unterschiedlichen Aufnahmeparametern Bei Betrachtung Warping: zylindrisch -> planar 3.te Vorlesung VR+MR Dr. Ralf Dörner 16 SS

9 9RUWHLOHGHV,PDJH%DVHG 5HQGHULQJ Ausnutzung von existierenden Bildern (insbesondere Fotografie -> keine Modellierung) Vorberechnungen sparen Zeit im Renderingschritt -> Echtzeitanforderungen Entkopplung von Szenenkomplexität und Rechenzeit -> hoher Detailgrad, hoher Realismus 3.te Vorlesung VR+MR Dr. Ralf Dörner 17 SS 2003 Binokulare Tiefenwahrnehmung Ca. 10% der Bevölkerung haben keine! 6WHUHRVHKHQ3ULQ]LS 3.te Vorlesung VR+MR Dr. Ralf Dörner 18 SS

10 3DUDOOD[H 3.te Vorlesung VR+MR Dr. Ralf Dörner 19 SS 2003 %HZHJXQJVSDUDOOD[H 3.te Vorlesung VR+MR Dr. Ralf Dörner 20 SS

11 5RWDWLRQVSDUDOOD[H 3.te Vorlesung VR+MR Dr. Ralf Dörner 21 SS NDOLHUEDUNHLWYLUWXHOOHU:HOWHQ 3.te Vorlesung VR+MR Dr. Ralf Dörner 22 SS

12 6NDOLHUEDUNHLW Realität ist unbegrenzt wie unbegrenzt ist virtuelle Realität? Besonders kritisch: Terrain Sollte realistisch sein Sollte visuell ansprechend sein Sollte zeitliche Randbedingungen einhalten Geometrische Komplexität: Ausmaße des Modells, Polygonzahl, Anzahl Charaktere / Objekte, Photorealismus 3.te Vorlesung VR+MR Dr. Ralf Dörner 23 SS LPSOL]LWlW Wieviel Realismus wird benötigt? Intuitive Interaktion, um Aktionen in der Welt auszuführen ist wichtig Einfach beginnen: alles Unnötige entfernen Abstrakte Symbole verwenden Symbolisches Terrain (z.b. Bergpässe) 3.te Vorlesung VR+MR Dr. Ralf Dörner 24 SS

13 6LPSOL]LWlW LODs Einfache Geometrie (Texturierte Polygone) für entfernte oder unwichtige Objekte Entfernte Szenerie durch Skydome / Skybox Zuerst zeichnen relativ zur Betrachtungsposition Kein z-buffer, Beleuchtung, Atmosphäre, Image Buffer Clearing 3.te Vorlesung VR+MR Dr. Ralf Dörner 25 SS 2003 'UHLHFNV]DKOZlFKVWTXDGUDWLVFK 500 km x 500 km in 1 Meter Auflösung => 250 Billionen Datenpunkte 4 Bytes / Datenpunkt => 1 TB 3.te Vorlesung VR+MR Dr. Ralf Dörner 26 SS

14 'DWHQTXHOOHQ GIS Systeme Kartographiedaten Gitterdaten Bilddatenbanken (z.b. Satellitenbilder) Texturen für die Visualisierung Digitale Graphiken 3.te Vorlesung VR+MR Dr. Ralf Dörner 27 SS HUUDLQ(QJLQH Umgebung sollte unlimitiert wirken Detaillierung bei naher Betrachtung Stabile Framerate Genügend CPU Cycles für AI, Physikal. Simulation, Interaktionen, Objektrendering 3.te Vorlesung VR+MR Dr. Ralf Dörner 28 SS

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