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Jan Möhle / Teilthema: 3D Modeling & RendererJan Möhle / Teilthema: 3D Modeling & Renderer
Begriff RendernBegriff Rendern
RendernRendern
(von engl. to render = wiedergeben, vortragen) bezeichnet den (von engl. to render = wiedergeben, vortragen) bezeichnet den Vorgang aus Rohdaten durch Anwendung geeigneter Verfahren Vorgang aus Rohdaten durch Anwendung geeigneter Verfahren neue Daten zu generieren.neue Daten zu generieren.In der In der ComputergrafikComputergrafik, besonders der , besonders der 3D-Computergrafik3D-Computergrafik, , wird wird durch das durch das RendernRendern aus der aus der Beschreibung einer SzeneBeschreibung einer Szene (Objekte, ihre(Objekte, ihre Position und Eigenschaften) ein Position und Eigenschaften) ein BildBild erzeugt. erzeugt. Man unterscheidet hierbei zwischen Echtzeit-, fotorealistischem Man unterscheidet hierbei zwischen Echtzeit-, fotorealistischem und nichtphotorealistischem Rendering.und nichtphotorealistischem Rendering.
Im Bereich der Virtual Reality gibt es zusätzlich noch das so Im Bereich der Virtual Reality gibt es zusätzlich noch das so genannte haptische Rendering, mit dem virtuelle Gegenstände genannte haptische Rendering, mit dem virtuelle Gegenstände nicht nicht nur gesehen sondern auch mit dem Tastsinn nur gesehen sondern auch mit dem Tastsinn wahrgenommen werden können.wahrgenommen werden können.
Jan Möhle / Teilthema: 3D Modeling & RendererJan Möhle / Teilthema: 3D Modeling & Renderer
RenderverfahrenRenderverfahren
Hidden-LineHidden-Line
Verdeckte – Linien – Berechnung"unsichtbare" Linien bzw. Liniensegmente werden erkannt und aus dem Bild entferntdas Resultat kann wieder eine CAD-fähige Zeichnung sein, die aus Vektoren besteht
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RenderverfahrenRenderverfahren
Gouraud-Shading
ein 1971 von Henri Gouraud vorgestelltes VerfahrenEck-Farbwerte werden interpoliertweiche Farbverläufe zwischen den Polygonflächen (d. h. eine gleichmäßige Schattierung) erzeugtnur matte Objektoberflächen können dargestellt werden, die das Licht gleichmäßig und ungeordnet in alle Richtungen streuendadurch erhalten die Objekte ein plastikähnliches Aussehen (Transparenz, Schatten, Spiegelungen, Materialeigenschaften wie Texturen usw. werden nicht berücksichtigt)
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RenderverfahrenRenderverfahren
Phong-Shading
Interpolation der Normalen-Vektorendadurch sind sowohl weiche Farbverläufe, wie auch Glanzpunkte möglichwirkt wesentlich realistischer als Gourand-Shading
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RenderverfahrenRenderverfahren
Scanline Rendering
zur Darstellung von 3D-Grafik in Echtzeit verwendetin der Regel über OpenGL oder DirectX umgesetztPixelgruppen, so genannte Scanlines, werden gefundeneine Scanline sind Pixel einer Zeile, die jeweils der gleichen Oberfläche zugeordnet werden könnenfür jeden Punkt der Scanline, wird zunächst ein Satz von U/V-Koordinaten errechnet (die Koordinaten des Pixels werden in das Koordinatensystem der Oberfläche transformiert)mit diesen U/V-Koordinaten kann dann der Farbwert des Pixels durch Interpolation errechnet werden
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RenderverfahrenRenderverfahren
Raytracing
"Strahlverfolgung“ein Verfahren der 3D-Computergrafik zur Erzeugung (meist) fotorealistisch wirkender Bilder aus 3D-Datenin die Berechnung der Reflexionen und Schatten werden alle anderen Objekte der Szene miteinbezogenes wird als ein globales Beleuchtungsverfahren (engl. Global Illumination) bezeichnetAlle hochwertigen Renderer benutzen das Raytracing, meist in Kombination mit weiteren Verfahren um auch die diffuse Beleuchtung besser simulieren zu können.
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RenderverfahrenRenderverfahren
Raytracing
Raytracing-Berechnungen sind sehr zeitintensivRaytracing wird vornehmlich bei der Erzeugung von Darstellungen eingesetzt, bei denen eher die Qualität als die Berechnungszeit im Vordergrund stehtIn Bereichen wie der Virtuellen Realität, in der räumliche Darstellungen in Echtzeit
berechnet werden müssen, spielt Raytracing derzeit keine Rolle
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RenderverfahrenRenderverfahren
Radiosity
globales Beleuchtungsmodellberuht auf dem Energieerhaltungssatz: Alles Licht, das eine Fläche empfängt und nicht absorbiert, muss sie wieder emittiereneine Fläche kann auch selbstleuchtend sein.für jede Fläche wird eine Gleichung aufgestellt, die das emittierte Licht aus dem von den anderen Flächen empfangenen Licht und evtl. ihrer eigenen Leuchtkraft bestimmtes ergibt sich ein Gleichungssystem, dessen Lösung die Helligkeit jeder einzelnen Fläche angibt
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RenderverfahrenRenderverfahren
Radiosity
ein Vorteil des Radiosity-Verfahrens ist, dass die Berechnung vom Standort und Blickwinkel des Betrachters unabhängig erfolgt die Radiosity-Berechnungen müssen so für eine Szene nur ein Mal berechnet werdendanach kann die Szene in Echtzeit gerendert werden, was für Anwendungen wie virtuelle Architekturmodelle interessant istdas Ergebnis sind fotorealistische BilderRadiosity wird von PC-basierenden Rendering-Programmen selten unterstützt