Kategorie der abstrakten: Technik



"Widrich" <mwidrich@edu.uni-klu.ac.at>



3D-Modellierung







Jedes Objekt wird durch Polygone beschrieben. Das Wort Polygon kommt aus dem Griechischen und bedeutet Vieleck. Vielecke werden durch ihre Eckpunkte charakterisiert. Der Computer verbindet diese Eckpunkte so miteinander, daß dabei Dreiecke entstehen, die somit die kleinste Einheit der Polygone bilden und wesentlich einfacher zu bestimmen sind. Dieser Vorgang wird als Tesselation bezeichnet.

Ein Dreieck besteht aus genau drei Eckpunkten, denen bestimmte Werte zugewiesen werden: eine x-Koordinate für die horizontale Position, eine y-Koordinate für die vertikale Position und eine z-Koordinate, die den Tiefenwert angibt. Mit Hilfe dieser Daten berechnet der Computer ein sogenanntes dreidimensionales Drahtgittermodell. Es entsteht eine Figur, die sich ausschließlich aus Dreiecken zusammensetzt und das Grundgerüst eines jeden 3D Gegenstandes bildet.


Z-Buffering:


Um zusätzlich Rechenzeit einzusparen, müssen unsichtbare Objekte und Flächen entfernt werden. Dazu verwendet man den sogenannten Z-Buffer. Er fungiert als Zwischenspeicher für den Tiefenwert, in dem die z-Koordinaten bestimmter, in einer Ebene liegender Punkte eines Objektes festgehalten werden. Der Computer vergleicht diese Koordinaten untereinander und weiß daher, welche Objekte bzw. Flächen für den Betrachter sichtbar sind und welche nicht. Jetzt muß er nur noch diese Objekte mit den dazugehörigen Flächen berechnen und über die Anzeige ausgeben.Die Genauigkeit des Z-Buffers wird in Bit angegeben


Farb- und Lichteffekte:


Nun wird jedem der Dreiecke ein bestimmter Farbwert zugeordnet und deren Fläche damit ausgefüllt. Man bezeichnet das als Flat-Shading. Mit zunehmender Rechenleistung verwendet man das sogenannte Gouraud-Shading. Dabei enthält jeder Eckpunkt des Dreiecks einen eigenen Farbwert. Aus diesen Werten errechnet sich der Computer den Farbverlauf für die Dreiecksfläche und weist all seinen Flächenpunkten einen dementsprechenden Farbwert zu, wodurch das Objekt viel runder erscheint und Farbübergänge fließend werden.

Das sogenannte Phong-Shading sorgt für Reflexionseffekte. Für Reflexionen der Umgebung an einem Gegenstand wird Environment-Mapping verwendet. Lens-Flaers treten als Lichtreflexionen bei Vorhandensein einer starken Lichtquelle wie in etwa der Sonne auf Fensterscheiben, Brillen oder Objektiven auf. Dieser Effekt kann selbst bei geringeren Rechenleistungen problemlos simuliert werden.

Schatten gehören zu den Standard-Lichteffekten. Sie tragen wesentlich zur realistischen Gestaltung bei und bieten weiters eine Hilfe, Entfernungen besser abschätzen zu können.


Texturen:


Texturen sind ein weiterer Effekt, der dafür sorgt, die Umgebung nicht allzu steril und monoton erscheinen zu lassen. Fliegt man z. B. mit einem Flugzeug über eine Landschaft,



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