Universität Augsburg. 20. April B. Möller (U. Augsburg) Computergraphik SS April / 6

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1 Kapitel 1 Einführung B. Möller Universität Augsburg 20. April 2012 B. Möller (U. Augsburg) Computergraphik SS April / 6

2 Begriffsdefinition Computergrafik: realistische Darstellung realer oder imaginärer 3D-Szenerien B. Möller (U. Augsburg) Computergraphik SS12 Kap. 1 2 / 6

3 Begriffsdefinition Computergrafik: realistische Darstellung realer oder imaginärer 3D-Szenerien erfolgt in der Regel in 3 Schritten: B. Möller (U. Augsburg) Computergraphik SS12 Kap. 1 2 / 6

4 Begriffsdefinition Computergrafik: realistische Darstellung realer oder imaginärer 3D-Szenerien erfolgt in der Regel in 3 Schritten: 1 Erstellen eines abstrakten Modells der Szenerie B. Möller (U. Augsburg) Computergraphik SS12 Kap. 1 2 / 6

5 Begriffsdefinition Computergrafik: realistische Darstellung realer oder imaginärer 3D-Szenerien erfolgt in der Regel in 3 Schritten: 1 Erstellen eines abstrakten Modells der Szenerie 2 Projektion des Modells auf den 2D-Bildraum B. Möller (U. Augsburg) Computergraphik SS12 Kap. 1 2 / 6

6 Begriffsdefinition Computergrafik: realistische Darstellung realer oder imaginärer 3D-Szenerien erfolgt in der Regel in 3 Schritten: 1 Erstellen eines abstrakten Modells der Szenerie 2 Projektion des Modells auf den 2D-Bildraum 3 Ausgabe des 2D-Bilds auf passendem Gerät B. Möller (U. Augsburg) Computergraphik SS12 Kap. 1 2 / 6

7 Kurze Geschichte bereits ab 1949 erste Anfänge 1962 erste 3D-Grafiken 1963 erstes interaktives Graphiksystem (Sutherland) (Bildkomposition aus Standardelementen, Menüs mit Tastatur und Lichtgriffel bedient) Anfang 1970er erste kommerzielle CAD/CAM-Systeme 1972 erster Flugsimulator Ab Mitte 1970er Grafische Programmiersprachen Schattierung/Texturierung B. Möller (U. Augsburg) Computergraphik SS12 Kap. 1 3 / 6

8 1979 Reflexion und Transparenz 1980 fraktale Landschaften und erste Animationen 1981 Rendering (fotorealistische Darstellung) 1982 Morphing 1984 globale Beleuchtungsmodelle 1985 Erster graphischer ISO-Standard GKS (Graphics Kernel System) 1989 Bewegungsabtastung (Motion Capture) B. Möller (U. Augsburg) Computergraphik SS12 Kap. 1 4 / 6

9 1979 Reflexion und Transparenz 1980 fraktale Landschaften und erste Animationen 1981 Rendering (fotorealistische Darstellung) 1982 Morphing 1984 globale Beleuchtungsmodelle 1985 Erster graphischer ISO-Standard GKS (Graphics Kernel System) 1989 Bewegungsabtastung (Motion Capture) seither wesentliche Fortschritte in der Animation und der realistischen Wiedergabe von virtuellen Charakteren (+ Hinzunahme von KI-Elementen) B. Möller (U. Augsburg) Computergraphik SS12 Kap. 1 4 / 6

10 Übersicht: Ein typisches Graphikfließband 1 Ebene der Anwendung/Szenerie B. Möller (U. Augsburg) Computergraphik SS12 Kap. 1 5 / 6

11 Übersicht: Ein typisches Graphikfließband 1 Ebene der Anwendung/Szenerie Durchmustern der Datenbank der Szenerie-Objekte B. Möller (U. Augsburg) Computergraphik SS12 Kap. 1 5 / 6

12 Übersicht: Ein typisches Graphikfließband 1 Ebene der Anwendung/Szenerie Durchmustern der Datenbank der Szenerie-Objekte Bewegen der Objekte, Zielen mit der und Bewegen der Kamera B. Möller (U. Augsburg) Computergraphik SS12 Kap. 1 5 / 6

13 Übersicht: Ein typisches Graphikfließband 1 Ebene der Anwendung/Szenerie Durchmustern der Datenbank der Szenerie-Objekte Bewegen der Objekte, Zielen mit der und Bewegen der Kamera Sichtbarkeitsanalyse B. Möller (U. Augsburg) Computergraphik SS12 Kap. 1 5 / 6

14 Übersicht: Ein typisches Graphikfließband 1 Ebene der Anwendung/Szenerie Durchmustern der Datenbank der Szenerie-Objekte Bewegen der Objekte, Zielen mit der und Bewegen der Kamera Sichtbarkeitsanalyse Einstellen der Detailstufe (LOD, level of detail) B. Möller (U. Augsburg) Computergraphik SS12 Kap. 1 5 / 6

15 Übersicht: Ein typisches Graphikfließband 1 Ebene der Anwendung/Szenerie Durchmustern der Datenbank der Szenerie-Objekte Bewegen der Objekte, Zielen mit der und Bewegen der Kamera Sichtbarkeitsanalyse Einstellen der Detailstufe (LOD, level of detail) 2 Geometrische Operationen B. Möller (U. Augsburg) Computergraphik SS12 Kap. 1 5 / 6

16 Übersicht: Ein typisches Graphikfließband 1 Ebene der Anwendung/Szenerie Durchmustern der Datenbank der Szenerie-Objekte Bewegen der Objekte, Zielen mit der und Bewegen der Kamera Sichtbarkeitsanalyse Einstellen der Detailstufe (LOD, level of detail) 2 Geometrische Operationen Transformationen (Translation, Drehung, Streckung, Scherung) B. Möller (U. Augsburg) Computergraphik SS12 Kap. 1 5 / 6

17 Übersicht: Ein typisches Graphikfließband 1 Ebene der Anwendung/Szenerie Durchmustern der Datenbank der Szenerie-Objekte Bewegen der Objekte, Zielen mit der und Bewegen der Kamera Sichtbarkeitsanalyse Einstellen der Detailstufe (LOD, level of detail) 2 Geometrische Operationen Transformationen (Translation, Drehung, Streckung, Scherung) Übergang von Objektkoordinaten zu Weltkoordinaten B. Möller (U. Augsburg) Computergraphik SS12 Kap. 1 5 / 6

18 Übersicht: Ein typisches Graphikfließband 1 Ebene der Anwendung/Szenerie Durchmustern der Datenbank der Szenerie-Objekte Bewegen der Objekte, Zielen mit der und Bewegen der Kamera Sichtbarkeitsanalyse Einstellen der Detailstufe (LOD, level of detail) 2 Geometrische Operationen Transformationen (Translation, Drehung, Streckung, Scherung) Übergang von Objektkoordinaten zu Weltkoordinaten Übergang von Weltkoordinaten zu Kamerakoordinaten B. Möller (U. Augsburg) Computergraphik SS12 Kap. 1 5 / 6

19 Übersicht: Ein typisches Graphikfließband 1 Ebene der Anwendung/Szenerie Durchmustern der Datenbank der Szenerie-Objekte Bewegen der Objekte, Zielen mit der und Bewegen der Kamera Sichtbarkeitsanalyse Einstellen der Detailstufe (LOD, level of detail) 2 Geometrische Operationen Transformationen (Translation, Drehung, Streckung, Scherung) Übergang von Objektkoordinaten zu Weltkoordinaten Übergang von Weltkoordinaten zu Kamerakoordinaten Projektion auf das Sichtfenster (u. U. perspektivisch) B. Möller (U. Augsburg) Computergraphik SS12 Kap. 1 5 / 6

20 Übersicht: Ein typisches Graphikfließband 1 Ebene der Anwendung/Szenerie Durchmustern der Datenbank der Szenerie-Objekte Bewegen der Objekte, Zielen mit der und Bewegen der Kamera Sichtbarkeitsanalyse Einstellen der Detailstufe (LOD, level of detail) 2 Geometrische Operationen Transformationen (Translation, Drehung, Streckung, Scherung) Übergang von Objektkoordinaten zu Weltkoordinaten Übergang von Weltkoordinaten zu Kamerakoordinaten Projektion auf das Sichtfenster (u. U. perspektivisch) Entfernung verdeckter Flächen (culling) B. Möller (U. Augsburg) Computergraphik SS12 Kap. 1 5 / 6

21 Übersicht: Ein typisches Graphikfließband 1 Ebene der Anwendung/Szenerie Durchmustern der Datenbank der Szenerie-Objekte Bewegen der Objekte, Zielen mit der und Bewegen der Kamera Sichtbarkeitsanalyse Einstellen der Detailstufe (LOD, level of detail) 2 Geometrische Operationen Transformationen (Translation, Drehung, Streckung, Scherung) Übergang von Objektkoordinaten zu Weltkoordinaten Übergang von Weltkoordinaten zu Kamerakoordinaten Projektion auf das Sichtfenster (u. U. perspektivisch) Entfernung verdeckter Flächen (culling) Kappen auf Bildausschnitt (clipping) B. Möller (U. Augsburg) Computergraphik SS12 Kap. 1 5 / 6

22 Übersicht: Ein typisches Graphikfließband 1 Ebene der Anwendung/Szenerie Durchmustern der Datenbank der Szenerie-Objekte Bewegen der Objekte, Zielen mit der und Bewegen der Kamera Sichtbarkeitsanalyse Einstellen der Detailstufe (LOD, level of detail) 2 Geometrische Operationen Transformationen (Translation, Drehung, Streckung, Scherung) Übergang von Objektkoordinaten zu Weltkoordinaten Übergang von Weltkoordinaten zu Kamerakoordinaten Projektion auf das Sichtfenster (u. U. perspektivisch) Entfernung verdeckter Flächen (culling) Kappen auf Bildausschnitt (clipping) Beleuchtung B. Möller (U. Augsburg) Computergraphik SS12 Kap. 1 5 / 6

23 3 Bilderstellung (rendering) B. Möller (U. Augsburg) Computergraphik SS12 Kap. 1 6 / 6

24 3 Bilderstellung (rendering) Rasterung und Anti-Alias B. Möller (U. Augsburg) Computergraphik SS12 Kap. 1 6 / 6

25 3 Bilderstellung (rendering) Rasterung und Anti-Alias Farbinterpolation (shading) B. Möller (U. Augsburg) Computergraphik SS12 Kap. 1 6 / 6

26 3 Bilderstellung (rendering) Rasterung und Anti-Alias Farbinterpolation (shading) Texturen B. Möller (U. Augsburg) Computergraphik SS12 Kap. 1 6 / 6

27 3 Bilderstellung (rendering) Rasterung und Anti-Alias Farbinterpolation (shading) Texturen Nebel B. Möller (U. Augsburg) Computergraphik SS12 Kap. 1 6 / 6

28 3 Bilderstellung (rendering) Rasterung und Anti-Alias Farbinterpolation (shading) Texturen Nebel Transparenz (alpha translucency) B. Möller (U. Augsburg) Computergraphik SS12 Kap. 1 6 / 6

29 3 Bilderstellung (rendering) Rasterung und Anti-Alias Farbinterpolation (shading) Texturen Nebel Transparenz (alpha translucency) Schatten B. Möller (U. Augsburg) Computergraphik SS12 Kap. 1 6 / 6

30 3 Bilderstellung (rendering) Rasterung und Anti-Alias Farbinterpolation (shading) Texturen Nebel Transparenz (alpha translucency) Schatten Tiefenpufferung (z-buffering) B. Möller (U. Augsburg) Computergraphik SS12 Kap. 1 6 / 6

31 3 Bilderstellung (rendering) Rasterung und Anti-Alias Farbinterpolation (shading) Texturen Nebel Transparenz (alpha translucency) Schatten Tiefenpufferung (z-buffering) Bildanzeige B. Möller (U. Augsburg) Computergraphik SS12 Kap. 1 6 / 6

32 3 Bilderstellung (rendering) Rasterung und Anti-Alias Farbinterpolation (shading) Texturen Nebel Transparenz (alpha translucency) Schatten Tiefenpufferung (z-buffering) Bildanzeige B. Möller (U. Augsburg) Computergraphik SS12 Kap. 1 6 / 6

33 3 Bilderstellung (rendering) Rasterung und Anti-Alias Farbinterpolation (shading) Texturen Nebel Transparenz (alpha translucency) Schatten Tiefenpufferung (z-buffering) Bildanzeige Viele Schritte davon werden heute von den Graphikkarten im Rechner unterstützt. B. Möller (U. Augsburg) Computergraphik SS12 Kap. 1 6 / 6

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