Inhalt. Grundlagen - Licht und visuelle Wahrnehmung 1. Grundlagen - 2D-Grafik (Teil 1) 43. Grundlagen - 2D-Grafik (Teil 2) 67
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Transkript
1 Grundlagen - Licht und visuelle Wahrnehmung 1 Physikalische Grundlagen 2 Licht 2 Fotometrie 6 Geometrische Optik 9 Schatten 13 Farben 15 Visuelle Wahrnehmung - vom Reiz zum Sehen und Erkennen 17 Das Auge 18 Akkomodation und Adaptation 20 Farbensehen 22 Verarbeitung des Sehreizes 23 Augenbewegung, plastisches Sehen und Entfernungssehen 2 5 Beeinflussung des Sehsinns (Optische Täuschung) 27 Sehen - Bestandteil des Lernens und Einfluss auf andere Sinnesorgane 35 Bedeutung von Physik und Wahrnehmung in der Computergrafik 36 Grundlagen - 2D-Grafik (Teil 1) 43 Punkte, Koordinaten und Koordinatensysteme 44 2D-Transformationen 49 Translation 5 1 Skalierung 52 Rotation 53 Homogene Koordinaten 55 Matrixrepräsentation von 2D-Transformationen 56 Translation 57 Skalierung 58 Rotation 59 Weitere Transformationen und Gesetze 61 Grundlagen - 2D-Grafik (Teil 2) 67 Transformation von Welt- in Bildkoordinaten 67 Transformationen in Java 71
2 Fallbeispiel: 2D-Baukasten 79 Basisobjekte 79 Elementcontainer 82 Elementtransformationen 83 Window-Viewport-Transformation 84 Anwendung: 2D-Baukasten 85 Grundlagen - 3D-Grafik (Teil 1) 93 Punkte, Koordinaten und Koordinatensysteme 93 Homogene Koordinaten 95 3D-Transformationen 96 Translation 96 Skalierung 96 Rotation 97 Rotation um eine beliebige Achse 98 Weitere Transformationen und Effizienz 107 Transformation von Koordinatensystemen 110 Grundlagen - 3D-Grafik (Teil 2) 1 17 Projektionen 117 Perspektivische Projektion 11 8 Parallelprojektion 12 1 Transformation von Welt- in Bildkoordinaten 128 Sicht-Transformation 128 Sichtvolumen-Transformation 132 Projektions-Transformation für perspektivische Projektion 136 Bildschirm-Transformation 138 Grundlagen- Grafikalgorithmen 147 Zuschneiden (Clipping)148 Zuschneiden von Punkten 149 Zuschneiden von Linien 149 Zuschneiden von Polygonen 153 Zuschneiden von 3D-Objekten 155 Sichtbarkeit von Flächen 15 7 Entfernung von Rückseiten (Backface Culling) 157 Tiefenpuffer-Algorithmus (z-bufferingf159 Rasterkonvertierung 161 Rasterung von Linien 161 Rasterung von Kreisen 163 Rasterung von EIlipsen 165 Rasterung von Kurven 167 Füllen von Rechtecken 168 Füllen von Polygonen 170 Antiaiiasing I71
3 Grundlagen - Rendering (Teil 1) 175 Realistische 3D-Bilder 175 Farbmodelle 178 Schwarz-Weiß-Modell 179 Graustufen-Modell 179 RGB-Modell 180 CMYK-Modell 18 1 HSV-Modell 183 HLS-Modell 184 Fallbeispiel: 3D-Baukasten 186 Beleuchtungsmodelle 190 Grundlagen - Rendering (Teil 2) 199 Schattierungsverfahren 199 Flat-Shading 200 Gouraud-Shading 201 Phong-Shading 203 Fallbeispiel: 3D-Szeneneditor 205 Textur Schatten 213 Grundlagen - Rendering (Teil 3) 2 17 Strahlverfolgungsverfahren (Ray-Tracing) 217 Lichtenergiekalkül (Radiosity) 224 Berechnung der Strahlungswerte 226 Berechnung der Formfaktoren 227 Darstellung des Bildes 228 Fallbeispiel - Spiegelvitrine 23 1 Programmierung- Grundkurs Java-2D-API (Teil 1) 235 Grundlagen 236 Koordinatensysteme 236 Benutzerkoordinatensystem 237 Gerätekoordinatensystem 237 Darstellung von Objekten 238 Grafikobjekte 241 Geometrische Objekte (Shapes) 242 Punkt 243 Linie 243 Rechteck 244 Abgerundetes Rechteck 245 Quadratische Kurven 246 Kubische Kurven 247 Ellipse 248
4 Ellipsenausschnitt 248 Zusammenbau komplexer Objekte 250 Pfaditerator 250 Geometrischer Pfad 252 Zusammengesetzte Objekte 254 Programmierung - Grundkurs Java-2D-API (Teil 2) 259 Zeichensätze und Text-Layout 260 Zeichensätze 260 TextLayout 262 Text-Attribute 263 Grafikkontext 264 Pinselstrich (Stroke) 264 Füllung (Paint)266 Transformationen 267 Bereichsausschnitt (Clipping) 269 Zeichenkontext (Rendering Hint) 270 Komposition (Composition) 2 71 Farben 272 Monochrome Farben 272 Farbverläufe 273 Texturen 275 Bildbearbeitung 276 Wertetabellen 2 76 Skalierungsfilter 277 Farbkonvertierungsfilter 278 Umgebungsfilter 2 79 Transformationsfilter 280 Bandfilter 281 Beispielanwendungen 282 Programmierung - Grundkurs OpenGL-API 287 Grundlagen 288 Vordefinierte Grundkörper 292 Selbst definierte Körper 294 Erscheinung von Objekten 298 Erscheinung von Polygonen 298 Transparente Objekte 299 Texturen 300 Beleuchtung einer Szene 302 Transformationen 307 Animation und Interaktion 3 14
5 Programmierung - Grundkurs Java3D-API (Teil 1) 32 1 Grundlagen 32 1 Primitive Körper 324 Selbst definierte Körper 325 Konstruktion von Objekten mit GeometryArray 326 Erstellen von Objekten mit Geometryinfo 332 Loader Textobjekte 334 Erscheinung von Objekten 336 Transformationen 339 Programmierung - Grundkurs Java-3D-API (Teil 2) 343 Szenengestaltung 343 Hintergrund 349 Beleuchtung einer Szene 349 Verhalten von Objekten 352 Interaktionen 352 Animation 356 Audio 359 Fallbeispiel - Schachspiel 361 Programmierung - Grundkurs VRML/ X3D 365 Geschichte 366 Grundlagen 368 Die VRML-Syntax 369 Definierte Grundkörper 371 Selbst definierte Körper 372 Text 3 76 Oberflächeneigenschaften 377 Modellierung 382 Aufbau komplexer Szenen 383 Gruppierung von Elementen 383 Beleuchtung 384 Hintergrund 386 Dynamische Welten 388 Animation 389 Interaktion 391 Fallbeispiel: Spargelsortiermaschine 391 X3D 393 XML-Transformation 395 Fallbeispiel - Modell der FH-Dortmund 397
6 Anwendung - 3D-Werkzeuge403 Einführung 403 3ds maxm 405 Funkwellenanimation 405 Werkstatt 407 Schiffshebewerk 408 VRML und 3ds maxtm 409 Cinema 4Dm 410 Flaschenabfüllanlage 410 Mayam 412 SolidEdgea 413 Rasenmäher 413 Mähdrescher 416 Anwendung - 3D im Internet 4 19 Einführung 41 9 DirectXe 420 Scalable Vector Graphics (SVG) 425 FlashPix 433 Fallbeispiel - SVG 437 Java 441 Vektor- und Matrizenrechnung 451 Typographie 45 7 Stichwortverzeichnis 461.
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