Szenengraphen. Codruţa Cosma. Universität Ulm Sommersemester 2005

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1 Szenengraphen Codruţa Cosma Universität Ulm Sommersemester 2005

2 Übersicht Einführung VRML OpenSceneGraph Java3D vs. VRML OpenGL vs. Java3D und VRML Zusammenfassung 2/26

3 Was sind Szenengraphen? Datenstruktur für 3D- Szenen aus graphentheoretischer Sicht ein Baum hierarchische Anordnung der Objekte Koordinatenarten 3/26

4 Allgemeines Virtuelle Welt als komplettes 3D-Model Farben, Texturen, Lichteffekte Schatten 4/26

5 Allgemeines Navigation mit Maus und Tastatur Stereosound Stereovision und natürliches Umsehen für die Zukunft in Planung 5/26

6 Graphiksprache VRML Virtual Reality Modelling Language Modellierung von 3D Objekten und Szenen im Internet VRML-Datei über Internet auf PC übertragen und hier interpretiert 6/26

7 Graphiksprache VRML (2) Objekterstellung baut auf einfache geometrische Formen sog. Knoten auf Positionierung hierarchisch und mithilfe von Koordinaten Transformationsknoten 7/26

8 Graphiksprache VRML (3) Einfaches Beispiel: # VRML V2.0 utf8 # Schneemann mit blauen Augen und roter Nase # Kopf Shape { geometry Sphere { radius 1 } appearance Appearance { material Material { diffusecolor } } } # linkes Auge (30 von der Nase) Transform { translation children Shape { geometry Sphere { radius.2 } appearance Appearance { material Material {diffusecolor } } } } # rechtes Auge (30 von der Nase) dto. 8/26

9 Graphiksprache VRML (4) Farben, Materialien, Texturen und Reflexion möglich Unterschiedliche Beleuchtungsknoten Laden einer Szene von URL Interaktivität durch Sensoren: TouchSensor, ProximitySensor u.a. -> event-orientiert 9/26

10 Graphiksprache VRML (5) Animation durch Interpolatoren: z.b. PositionInterpolator TimeSensor steuert Interpolatoren Extrusion möglich Ankerknoten 10/26

11 Graphiksprache VRML (6) Navigation im Bild mit Maus und Tastatur Objekte drehen, bewegen (walking, flying, pointing, looking ) Erkennung von Kollisionen limitiert verschiedene Viewpoints 11/26

12 OpenSceneGraph open-source Plattform zur Erstellung von hochperformanten Grafikapplikationen objektorientiertes System baut auf OpenGL auf stellt zahlreiche Plug-ins und Applikationen zur Verfügung zur Erstellung und Bearbeitung von Szenengraphen 12/26

13 OpenSceneGraph(2) Anwendung der Basis Physik mit Kollisionenbehandlung und rigide Körper Beleuchtung: per-vertex, anisotrop Texturen, Schatten, Skinning, Rendering Grafik-Import 13/26

14 OpenSceneGraph(3) Herausfilterung von Verdeckungen Animation: Key-Frame Animation, skelettartige Animation Special Effects: Spiegel, Billboarding 2D-, 3D- und Streaming- Sound 14/26

15 OpenSceneGraph(4) dient zur Erstellung von Flugsimulatoren, virtuelle Welten, Spiele oder wissenschaftliche Visualisierung 15/26

16 Beispiel Szenengraph-Baum 16/26

17 Nasa s blue marble project 17/26

18 Java3D vs. VRML Erweiterung von Java die es erlaubt 3D- Welten zu programmieren VRML -> einfache Inhalte Java3D -> komplexe Inhalte und Applikationen 18/26

19 Java3D vs. VRML (2) baut ebenfalls auf Hierarchien von Knoten auf gleiche Konzepte für Formen, Materialien, Transformationen und Beleuchtung komplexer Support für Geometrie, Texturen, Transparenz 19/26

20 Java3D vs. VRML (3) bessere Realisierung von Beleuchtung und Nebel Sound-Playback und -Nachklang effizienter bessere Qualität für Viewing und Rendering 20/26

21 Java3D vs. VRML (4) bessere Auflagen für Hintergründe, Kollisionenbehandlung neu in Java3D: Clipping und Behaviors bessere Interpolatoren -> bessere Interaktivität 21/26

22 Java3D vs. VRML (5) Java3D Avatare Animation von VRML- Avataren mit Java3D möglich 22/26

23 Java3D vs. VRML (6) Wiederverwendung : Java3D (share/link clone ), VRML (def/use, prototypes, inline ) Java3D -> mehr Interpolatoren (Transparenz-, SwitchInterpolator) Java3D -> Scheduler, Aktivierungsfunktion 23/26

24 Java3D vs. VRML (7) VRML -> Viewpoints, Extrusion, vordefinierte Formen der primitiven Geometrie (Zylinder, Kugel, Würfel) beide -> Zeitgeber, Ankerknoten beide -> Hintergrund, Level of Detail (LOD), Billboard 24/26

25 OpenGL vs. Java3D und VRML Anti-Aliasing : alle 3, in VRML schlecht Schnittstelle zu anderen Applikationen Morphing nur Java3D Shading in OpenGL und Java3D beeinflussbar OpenGL kein Sound, keine Interpolatoren, keine Wiederverwendung 25/26

26 Zusammenfassung unterschiedliche Programmiersprachen für 3D- Applikationen ähnlicher Aufbau der Szenengraphen unterschiedliche Features mit unterschiedlicher Qualität Wahl der Graphiksprache projektorientiert 26/26

4. 3. Grafik-Programmierung

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