Computergrafik: Algorithmen und Implementierung ; mit 17 Tabellen ...
Saved in:
| Format: | Book |
|---|---|
| Language: | German |
| Published: |
Berlin u.a.
Springer
1994
|
| Subjects: | |
| Online Access: | Inhaltsverzeichnis |
| Physical Description: | XV, 396 S. Ill., graph. Darst. 1 Disk. (14 cm) |
| ISBN: | 3540572481 |
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MARC
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INHALTSVERZEICHNIS
1.
EINLEITUNG
.
1
1.1
UEBERBLICK
UEBER
DEN
INHALT
.
2
1.2
WIE
KOENNEN
SIE
DIESES
BUCH
BENUTZEN?
.
3
1.3
LITERATUR
.
4
1.4
SIE
SIND
GEFRAGT
.
5
I
2D-ALGORITHMEN
2.
KOORDINATENSYSTEME
.
9
2.1
KOORDINATENTRANSFORMATION
.
10
2.2
WELTKOORDINATEN
UND
BILDKOORDINATEN
.
10
2.3
SKALIERUNG
UND
FENSTER
.
10
2.4
TRANSFORMATIONEN
.
12
2.5
POLARKOORDINATEN
.
16
2.6
HOMOGENE
KOORDINATEN
.
17
2.7
ZUSAMMENSETZEN
VON
TRANSFORMATIONEN
.
19
3.
ALGORITHMEN
.
21
3.1
ABSCHNEIDEN
(CLIPPING)
UND
UEBERDECKEN
.
21
3.2
POLYGON-CLIPPING
.
24
3.3
FLAECHENFUELLEN
UND
SCHRAFFIEREN
.
24
3.3.1
FLAECHENFUELLEN
AM
BILDSCHIRM
.
25
3.3.2
SCHRAFFIEREN
.
26
4.
ANWENDUNGEN
DER
2D-GRAFIK
.
29
4.1
DARSTELLEN
VON
FUNKTIONEN
UND
WERTETABELLEN
.
29
4.2
LINEARE
APPROXIMATION
.
30
4.3
LOGARITHMISCHE
APPROXIMATION
.
32
4.4
EXPONENTIELLE
APPROXIMATION
.
32
4.5
GLEITENDER
DURCHSCHNITT
.
32
4.6
POLYNOM-INTERPOLATION
.
33
4.7
SPLINE-INTERPOLATION
.
34
4.8
BEZIER-KURVEN
.
36
4.9
STEREOBILDER
.
37
X
INHALTSVERZEICHNIS
II
GRUNDLAGEN
3D
ALGORITHMEN
UND
RENDERING
5.
MATHEMATISCHE
GRUNDLAGEN
.
41
5.1
PUNKTE
UND
VEKTOREN
.
41
5.2
MATRIZEN
.
43
5.3
VEKTOR
UND
MATRIZENALGEBRA
.
43
5.4
TRANSFORMATIONEN
.
45
5.4.1
TRANSFORMATION
VON
PUNKTEN
UND
VEKTOREN
.
46
5.4.2
TRANSFORMATION
VON
NORMALENVEKTOREN
.
47
5.4.3
TRANSFORMATION
VON
KOORDINATENSYSTEMEN
.
48
5.4.4
PROJEKTIONEN
.
48
6.
BESCHREIBUNG
DER
PROGRAMME
.
51
6.1
MOEGLICHKEITEN
DER
GRAFIKPROGRAMMIERUNG
.
51
6.2
PRINZIPIELLES
ZUR
IMPLEMENTIERUNG
.
52
6.3
DIE
BEDIENUNG
DES
HAUPTPROGRAMMS
PRIM
.
53
6.4
BEISPIELE
ZU
DEN
MATHEMATISCHEN
GRUNDLAGEN
.
53
7.
GRUNDLAGEN
DER
DREIDIMENSIONALEN
COMPUTERGRAFIK
.
57
7.1
KOORDINATENSYSTEME
.
57
7.2
MODELLIERUNG
.
62
7.3
ENTFERNUNG
DER
RUECKFLAECHEN
.
65
7.4
CLIPPING
.
66
7.5
VERDECKUNGSRECHNUNG
.
67
7.5.1
DER
MALER-ALGORITHMUS
.
68
7.5.2
DER
TIEFENSORTIER-ALGORITHMUS
.
68
7.5.3
DER
Z-BUFFER-ALGORITHMUS
.
68
7.5.4
SCANLINE-ALGORITHMEN
.
69
7.6
BELEUCHTUNGS
UND
SCHATTIERUNGSVERFAHREN
.
69
7.7
SCANKONVERTIERUNG
.
69
7.8
ANTIALIASING
.
71
8.
BEISPIELE
ZU
DEN
GRUNDLAGEN
DER
3D-GRAFIK
.
73
8.1
MODELLIERUNG
UND
TRANSFORMATION
ZWISCHEN
KOORDINATENSYSTEMEN
73
8.2
WEITERE
KOORDINATENSYSTEME
.
76
8.3
CLIPPING
.
76
9.
IMPLEMENTIERUNG
DER
GRUNDLEGENDEN
ALGORITHMEN
.
79
9.1
DIE
VON
PRIM
VERWENDETEN
UNITS
.
79
9.2
DIE
UNIT
PRIMVIEW,
MATRIZENRECHNUNG
ZUM
ANFASSEN
.
79
9.3
DIE
UNIT
PRIMREND,
DIE
RENDERING-PIPELINE
AUS
PROGRAMMSICHT
82
10.
MODELLE
FUER
DIE
BELEUCHTUNGSRECHNUNG
.
89
10.1
FARBEN
.
89
10.2
LICHTQUELLEN
.
90
10.3
ABSCHWAECHUNG
DER
INTENSITAET
DURCH
ENTFERNUNG
.
93
INHALTSVERZEICHNIS
XI
10.4
ABSCHWAECHUNG
MIT
NEBELEFFEKT
.
94
10.5
ABSCHWAECHUNG
DER
INTENSITAET
IN
MEDIEN
.
95
10.6
OBERFLAECHEN
.
95
11.
BEISPIELE
ZUR
BELEUCHTUNGSBERECHNUNG
.
99
11.1
FARBMODELLE
.
99
11.2
LICHTQUELLENMODELLE
.
100
11.3
OBERFLAECHENMODELLE
.
101
12.
IMPLEMENTIERUNG
DER
BELEUCHTUNGSMODELLE
.
105
12.1
DATENSTRUKTUREN
.
105
12.2
ALGORITHMEN
.
107
13.
DARSTELLUNGSMETHODEN
(RENDERING)
.
113
13.1
VERDECKUNGSRECHNUNG
MIT
DEM
Z-BUFFER-VERFAHREN
.
113
13.2
SCANKONVERTIERUNG
VON
DREIECKEN
UND
POLYGONEN
.
114
13.3
LINEAR
INTERPOLIERENDE
SCHATTIERUNGSVERFAHREN
.
115
13.4
TEXTUREN
.
117
13.4.1
FARBTEXTUR-MAPPING
.
118
13.4.2
BUMPMAPPING
.
119
13.4.3
VOLUMENTEXTUREN
.
120
13.5
TRANSPARENZ
.
121
14.
BEISPIELE
ZU
DEN
DARSTELLUNGSMETHODEN
.
123
14.1
SCHATTIERUNGSVERFAHREN
.
123
14.2
TEXTURIERUNG
.
124
15.
IMPLEMENTIERUNG
DER
DARSTELLUNGSMETHODEN
.
127
15.1
GEMEINSAMKEITEN
DER
DARSTELLUNGSKONZEPTE
.
127
15.2
INTERPOLATIONEN
.
129
15.3
RASTERISIERUNG
UND
SCHATTIERUNG
VON
DREIECKEN
.
131
15.3.1
RASTERISIERUNG
VON
DREIECKEN
.
131
15.3.2
BESTIMMUNG
DER
LINKEN
SPAN-ANFANGSPUNKTE
.
133
15.3.3
BILINEARE
INTERPOLATION
IN
EINEM
DREIECK
.
140
15.4
DIE
IMPLEMENTIERUNG
VON
SCHATTIERUNG
UND
RASTERISIERUNG
.
.
142
15.4.1
DIE
PROZEDUR
SETZESCHATTIERUNGSPARAMETER
.
143
15.4.2
DIE
PROZEDUR
STELLEFLAECHEDAR
.
144
15.4.3
DIE
PROZEDUR
ZEICHNEDREIECK
.
149
15.4.4
DIE
PROZEDUR
ZEICHNEHINTERGRUND
.
149
III
RADIOSITY
16.RADIOSITY
.
153
16.1
BERECHNUNG
DER
FORMFAKTOREN
.
156
16.2
LOESUNG
DES
GLEICHUNGSSYSTEMS
.
159
16.3
MEHRPASSVERFAHREN
.
160
XII
INHALTSVERZEICHNIS
17.
BEISPIELE
ZUR
RADIOSITY-BERECHNUNG
.
161
18.
IMPLEMENTIERUNG
DES
RADIOSITY-VERFAHRENS
.
165
18.1
LOESUNG
DES
GLEICHUNGSSYSTEMS
.
165
18.1.1
ITERATIVES
LOESUNGSVERFAHREN
.
167
18.2
BERECHNUNG
DER
FORMFAKTOREN
.
169
18.3
STRUKTUR
DES
IMPLEMENTIERTEN
VERFAHRENS
.
169
18.3.1
VOR
UND
NACHTEILE
DES
ITERATIVEN
VERFAHRENS
.
171
18.4
DIE
UNIT
PRIMRAD,
RADIOSITY
ZUM
ANFASSEN
.
172
18.4.1
DIE
PROZEDUR
ERZEUGEPATCHESUENDELEMENTE
.
173
18.4.2
NACHBARSCHAFTEN
.
175
18.4.3
DIE
PROZEDUR
BERECHNEFLAECHENGROESSENUNDAMB
.
.
.
180
18.4.4
DIE
PROZEDUR
BERECHNEDFFS
.
181
18.4.5
DIE
PROZEDUR
SUCHEPATCHMITGROESSTEMDBA
.
181
18.4.6
DIE
PROZEDUR
BESTIMMEMATRIZENFUERSINGLEPLANE
.
.
182
18.4.7
DIE
PROZEDUR
ELEMENTEAUFSINGLEPLANE
.
183
18.4.8
DIE
PROZEDUR
BERECHNEFORMFAKTOREN
.
184
18.4.9
DIE
PROZEDUR
WANDELEFORMFAKTORENLNENERGIEUM
.
.
.
185
18.4.10DIE
PROZEDUREN
MITTLEREBETEILIGTEFLAECHEN
UND
BERECHNEPUNKTFARBENAUSENERGIEN
.
187
IV
RAYTRACING
19.RAYTRACING
.
191
19.1
DIE
STRAHLVERFOLGUNG
.
191
19.1.1
EINFUEHRUNG
.
191
19.1.2
LICHTSTRAHLEN
.
T
.
194
19.1.3
SCHATTEN
UND
SPIEGELUNGEN
.
197
19.1.4
BRECHUNGEN
.
199
19.1.5
DER
RAYTRACE-ALGORITHMUS
.
201
19.2
GRUNDKOERPER
.
207
19.2.1
KUGELN
.
207
19.2.1.1
SCHNITT:
KUGEL
UND
STRAHL
.
207
19.2.1.2
TEXTUREN
UND
KUGELN
.
212
19.2.2
QUADRIKEN
.
213
19.2.2.1
ELLIPSOID
.
214
19.2.2.2
HYPERBOLOID
.215
19.2.2.3
KEGEL
.216
19.2.2.4
ELLIPTISCHER
ZYLINDER
.
217
19.2.2.5
IMPLEMENTIERUNG
FUER
DEN
SYMMETRISCHEN
KE
GELSTUMPF
.
219
19.2.3
EBENEN
UND
FLAECHIGE
OBJEKTE
.
229
19.2.3.1
SCHNITT:
EBENE
UND
STRAHL
.
229
19.2.3.2
SCHNITT:
KREISFLAECHE
UND
STRAHL
.
231
19.2.3.3
SCHNITT:
KONVEXES
VIERECK
UND
STRAHL
.
232
INHALTSVERZEICHNIS
XIII
19.2.3.4
SCHNITT:
DREIECK
UND
STRAHL
.
235
19.2.3.5
SCHNITT:
POLYGON
UND
STRAHL
.
236
19.2.4
ROTATIONSKOERPER
.237
19.3
KONSTRUKTIVE
GEOMETRIE
UND
RAYTRACING:
CSG
.239
19.3.1
DER
CSG-ALGORITHMUS
.243
19.4
VERBESSERTE
RAYTRACING-TECHNIKEN
.
246
19.4.1
SUPERSAMPLING
.
246
19.4.2
ADAPTIVES
SUPERSAMPLING
.247
19.4.3
STOCHASTIC
SAMPLING
UND
DISTRIBUTED
RAYTRACING
.
249
19.4.3.1
HALBSCHATTEN
.
249
19.4.3.2
BEWEGUNGSUNSCHAERFE
(MOTION
BLUR)
.
251
19.5
BESCHLEUNIGUNG
VON
RAYTRACING-VERFAHREN
.
252
19.5.1
BOUNDING-BOX-ALGORITHMEN
.
252
19.5.2
PARALLELISIERUNG
.
255
19.6
PUBLIC-DOMAIN-SOFTWARE
.
255
V
HARDWARE
20.
GRAFIK-HARDWARE
.
259
20.1
AUFBAU
UND
WIRKUNGSWEISE
.
259
20.1.1
DER
BILDWIEDERHOLSPEICHER
.
259
20.1.2
DIE
FARBPALETTE
.
261
20.1.2.1
SETZEN
EINES
EINZELNEN
FARBREGISTERS
.
264
20.1.2.2
SETZEN
EINES
BLOCKS
VON
FARBREGISTERN
.
265
20.1.2.3
PROGRAMMBEISPIEL
.
266
20.1.3
ANIMATION
MIT
FARBPALETTEN
.
266
20.1.4
NACHBILDUNG
VON
TRUE-COLOR
.
268
20.1.4.1
HALBTONTECHNIK
.
268
20.1.4.2
ORDERED
DITHER
NACH
BAYER
.
270
20.1.4.3
FLOYD-STEINBERG
.
275
20.2
PC-GRAFIKKARTEN
.
279
20.2.1
SUPER-VGA
AUF
DEM
PC
.
279
20.2.1.1
BANK
SELECT
BEI
ET4000
.
283
20.2.1.2
BANK
SELECT
BEI
VESA-KARTEN
.
285
20.2.2
HICOLOR-VGA-KARTEN
.
291
20.2.3
TRUE-COLOR-KARTEN
.
293
20.3
3D-DARSTELLUNG
IN
STEREO
.
295
20.3.1
ROT-GRUEN-BRILLE
.
295
20.3.2
LCD-SHUTTER-BRILLE
.
299
20.4
GRAFIK-BESCHLEUNIGERKARTEN
.
305
20.4.1
BESCHLEUNIGERKARTEN
MIT
S3
.
306
20.4.1.1
HARDWARE-CURSOR
.
306
20.4.1.2
GRAFIKBEFEHLE
.
306
20.4.2
AUFBAU
DER
DSM860-BESCHLEUNIGERKARTE
.
313
20.4.2.1
AUFBAU
DES
INTEL
1860
PROZESSORS
.
314
XIV
INHALTSVERZEICHNIS
20.4.2.2
DIE
EINHEITEN
DES
I860
.
314
20.4.2.3
REGISTER
UND
BEFEHLE
.
317
20.4.2.4
DIE
BEFEHLE
FUER
DIE
GRAFIK-RECHENEINHEIT
.
.
.
320
20.4.2.5
ZUGRIFF
AUF
DEN
I860-BILDSPEICHER
.
321
VI
ANHANG:
PROGRAMMIERUNG
VON
RENDERING
UND
RADIOSITY
A.
BESCHREIBUNG
DER
EINGABESPRACHE
GED
.
325
A.L
DIE
EINGABESPRACHE
GED
.
325
A.2
OBJEKTE
.
327
A.3
TEILOBJEKTE
.
328
A.3.1
POLYGONALE
TEILOBJEKTE
.
329
A.3.2
REFERENZEN
AUF
OBJEKTE
.
329
A.3.3
VORDEFINIERTE
KOERPER
.
329
A.3.4
CSG-AUSDRUECKE
.
330
A.3.5
TRANSFORMATIONEN
UND
OBERFLAECHENEIGENSCHAFTEN
.
.
.
330
A.3.6
TEILOBJEKTE
IM
DETAIL:
POLYGONOBJEKTE
.
331
A.3.7
TEILOBJEKTE
IM
DETAIL:
VORDEFINIERTE
KOERPER
.
334
A.3.7.1
DIE
KUGEL
ALS
VORDEFINIERTER
KOERPER
.
334
A.3.7.2
DER
WUERFEL
ALS
VORDEFINIERTER
KOERPER
.
334
A.3.7.3
DER
ZYLINDER
ALS
VORDEFINIERTER
KOERPER
.
336
A.3.7.4
DER
KEGEL
ALS
VORDEFINIERTER
KOERPER
.
336
A.3.7.5
DER
TORUS
ALS
VORDEFINIERTER
KOERPER
.
336
A.4
TRANSFORMATIONEN
.
338
A.5
OBERFLAECHENEIGENSCHAFTEN
.
338
A.6
GUELTIGKEITSBEREICHE
.
340
A.7
ANGABEN
DIREKT
VOR
DER
SZENE
.
340
A.7.1
ANGABEN
ZUM
BETRACHTER
.
341
A.7.2
ANGABEN
ZU
DEN
LICHTQUELLEN
.
342
A.8
HINTERGRUND
.
342
A.9
DIE
VON
LESEGEDDATEI
ERZEUGTEN
DATENSTRUKTUREN
.
345
A.9.1
DIE
UNIT
PRIMGL0B
.
345
A.9.1.1
ZEIGERTYPEN
VON
PRIMGL0B
.
345
A.9.1.2
ABSPEICHERN
VON
OBJEKTEN
.
347
A.9.1.3
ABSPEICHERN
DES
BETRACHTERS
.
348
A.9.1.4
ABSPEICHERN
VON
LICHTQUELLEN
.
348
A.9.1.5
ABSPEICHERN
DES
HINTERGRUNDES
.
348
A.9.1.6
ABSPEICHERN
VON
POLYGONALEN
TEILOBJEKTEN
.
.
349
A.9.1.7
ABSPEICHERN
VON
CSG-AUSDRUECKEN
.
351
A.9.1.8
ABSPEICHERN
VON
OBERFLAECHENEIGENSCHAFTEN
.
.
352
A.9.1.9
AUFZAEHLUNGSTYPEN
UND
ALLGEMEINE
TYPEN
.
.
.
353
A.9.1.10
DER
GLOBALEFLAECHETYP
.
354
A.10
DIE
UNITS
PRIMREAD
UND
PRIMDERE
.
356
A.10.1
DIE
PROZEDUR
LESEGEDDATEI
.
356
INHALTSVERZEICHNIS
XV
A.10.2
DIE
PROZEDUR
DEREFERENZIERESZENE
.
357
A.LL
FORMAT
DER
TEXTURDATEIEN
.
358
B.
SYNTAX
DER
GRAFISCHEN
EINGABESPRACHE
.
361
B.L
ALLGEMEINE
FESTLEGUNGEN
.
361
B.2
DIE
SYNTAX
DER
BESCHREIBUNG
.
361
B.3
SPRACHDEFINITION
.
362
B.4
LISTE
DER
RESERVIERTEN
WORTE
.
365
C.
HARDWAREABHAENGIGE
MODULE
VON
PRIM
.
367
C.L
ANSPRECHEN
DES
ERWEITERTEN
SPEICHERS
.
368
C.2
DIE
ROUTINEN
VON
PRIMMEM
.
371
C.2.1
ROUTINEN
ZUM
ANSPRECHEN
DES
Z-BUFFERS
.
371
C.2.
2
ROUTINEN
ZUM
ANSPRECHEN
DES
ITEM-BUFFERS
.
373
C.2.
3
ROUTINEN
ZUM
GEMEINSAMEN
ANSPRECHEN
VON
Z
UND
ITEM-BUFFER
.
374
C.2.
4
ROUTINEN
ZUM
ANSPRECHEN
DES
DELTAFORMFAKTOR-BUFFERS
375
C.2.
5
ROUTINEN
ZUM
ANSPRECHEN
VON
TEXTUREN
.
375
C.2.
6
ROUTINEN
ZUM
ANSPRECHEN
VON
SPEICHER
FUER
POLYGONALE
TEILOBJEKTE
.
377
C.2.
7
ROUTINEN
ZUM
ANSPRECHEN
DER
PUNKT
UND
FLAECHENLISTE
378
C.2.
8
ROUTINEN
ZUM
ANSPRECHEN
VON
FORMFAKTOREN
UND
UN
VERTEILTER
ENERGIE
EINER
FLAECHE
.
380
C.3
DIE
ROUTINEN
VON
PRIMOUT
.
381
LITERATURVERZEICHNIS
.
385
INDEX
.
389 |
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