Grundlagen der Spieleprogrammierung
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- Nadja Linden
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1 Grndlagen der Spieleprogrammierng Teil I: 3D-Graphik Kapitel 6: Tetrem Peter Strm Unierität Trier tline 1. Übericht nd Motiation 2. Mathematiche Grndlagen 3. Da Ideal: Photorealitich (Ratracing Radioit 4. Die Realität: DirectX nd pengl (Übericht 5. Schritt 1: Modellierng nd Drahtgitter 6. Schritt 2: Tetren 7. Schritt 4: Licht Filter etc. 8. Schritt 5: Fortgechrittene Techniken (Verte- Piel-Shader 9. 3D-Hardware 10.3D-Engine im Überblick Cg on nidia 11. Spielekonolen 12.Zammenfang nd Ablick (c Peter Strm Unierität Trier 1
2 Motiation Realitich modellierbare Eigenchaften der berflächenbechaffenheit Reflektiongrad Refraktiongrad nd Brechnginde (IR Rahheit (Variation de Normalenektor Filtereigenchaften bzgl. Farbe (Reflektion nd Refraktion Wa macht Holz z Holz Metall z Metall? Phikaliche Modellierng praktich nmöglich Alternatianatz Bekleben der bjektoberfläche mit einer Tapete (Tetr Tetre Viell ichtbare berflächentrktr Color Map Light Map Vereinfachte Dartellng on Licht nd Schatten Einatzgebiete Bmp Map Vereinfachte Dartellng der berflächenbechaffenheit Enironment Map Umgebng wird on bjekt reflektiert (c Peter Strm Unierität Trier 2
3 Komplizierter al man denkt Formatnterchiede Abbildng meit rechteckiger Tetren af da Drahtgitter (Dreiecke etc. Dimenionnterchiede Abbildng der 2D-Tetr af 3D-bjekte Alia-Effekte Größennterchiede Wiederholngen Rämliche Tiefe nd Tetren Abbildng zweidimenionaler Tetren Dartellng on Alan Watt (c Peter Strm Unierität Trier 3
4 (c Peter Strm Unierität Trier 4 Inere Mapping Direkte 2D-Abbildng: Rechteck af Rechteck Projektie Tranformation: i af 1 etzen 8 Gleichngen 8 Unbekannte Alternatie Sichtweie ( ( i h g f e d i h g c b a q i h g f e d c b a w Inere binlineare Interpolation Gegeben: Ecken de Rechteck Zgeordnete Koordinaten in der Tetr Bildchirmkoordinate inkl. Tiefe Projektionmatri T (Rechteck af View Berechne...( ( ( ( ( 1 t t t T
5 Verwendng einer Tetre Map Liefert Farbwert an gegebenem Pnkt Zgriff im Verlaf der Projektion af View (Z-Bffer Probleme Untpicher Zgriff (Caching Speicherplatz Zgang über inere Projektion Beipiel: Ttorial Color Mapping Qalitätapekte Alia-Probleme beim Abbilden Piel entpricht großem Flächenachnitt (weit weg Piel entpricht kleinem Flächenachnitt (nah dran Rndnfehler führen z Shimmering -Effekten Alternatien Sperampling Höhere interne Pielaflöng Z.B. 44 Sperampling Sehr afwendig Mip Mapping (c Peter Strm Unierität Trier 5
6 Vorherige Downampling der Tetren Speicherng aller Verionen af der Graphikkarte Zwichen 5 nd 10 Verionen Geeignete LD (Leel of Detail betimmen Mip Mapping Vermeiden de Pielflakern (Shimering Farbwechel je nach Standort de Betrachter Weitere Verbeerngen Filtertechniken Point Sampling Rnden on ( nd Zgriff (kein Filter Bilinear Gewichtete Mittel benachbarter Teel Mip Mapping LD pro Piel LD pro Dreieck (chlecht bei rämlicher Tiefe (c Peter Strm Unierität Trier 6
7 Beipiel: Point Sampling. Bilinear Weitere Filtertechniken Trilineare Filtern Verbeern de MIP Banding (Welche LD Tetr it optimal? Abbrüche beim Übergang der Tetren Bilineare Mitteln der Teel in beiden MIP Tetren Lineare Mitteln über die Tiefe Ingeamt 8 Teel wirken af Piel Aniotrophe Filtern Uneinheitlicher die rämliche Tiefe berückichtigender Filter Noch kein tandardiierte Verfahren (c Peter Strm Unierität Trier 7
8 Beipiel: Trilinear Beipiel: Aniotroph Filter Lie tomhardware (c Peter Strm Unierität Trier 8
9 Vorberechneter Licht- nd Schattenwrf Überlagern eine Pnkte mit zwei Tetren Light Mapping Bilder: tomhardware Bmp Mapping Flachheit der Tetren wirkt nnatürlich Viele echte Tetren enttehen drch kleine Variationen in der berflächengeometrie Modellierng drch höhere Polgonanzahl nbezahlbar (c Peter Strm Unierität Trier 9
10 (c Peter Strm Unierität Trier 10 Dot3 Bmp Mapping Betimmen der Normalen an einem Pnkt ( Nee berflächenpoition ergibt ich a Differenzieren liefert für kleine B N N B ( ( N B N B Beipiele Epandable
11 Bmp Map Variationen Prozedrale Bmp Mapping Diplacement Mapping Verte Shader Diplacement Mapping In Kombination mit Tetr Tetre Map bildet Grndlage für Bmp Map Enironmental Mapping Spiegelng der Umgebng in reflektien berflächen Anatz Kb nähert den mgebenden Himmel an 6 Kbflächen berechnen Bei Schnittberechnng Reflektionektor it Inde in erreichte Kbfläche Vorzgweie Standortnabhängig orberechnet Nr Annäherng (c Peter Strm Unierität Trier 11
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