Computergrafik und Bildverarbeitung: 1 Computergrafik
Gespeichert in:
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Wiesbaden
Vieweg + Teubner
2011
|
| Ausgabe: | 3., neu bearb. Aufl. |
| Schriftenreihe: | Studium
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| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XIV, 532 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 9783834813046 |
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INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG 1
2 ZUSAMMENHANG COMPUTERGRAFIK - BILDVERARBEITUNG 2.1 BILDVERARBEITUNG
AUF PROGRAMMIERBARER GRAFIKHARDWARE 2.2 SIMULATION VON KAMERAGESTEUERTEN
GERAETEN 2.3 BILDDATENCODIERUNG . .
2.4 BILDBASIERTES RENDERING . . . . . . . . . . .
6 7
10 14 19
3 INTERAKTIVE 3D-COMPUTERGRAFIK 3.1 HARTE ECHTZEIT .
3.2 WEICHE ECHTZEIT . . . . . . . .
24 25
28
4 ANWENDUNGEN INTERAKTIVER 3D-COMPUTERGRAFIK 4.1 AUSBILDUNGS-SIMULATION.
4.2 ENTWICKLUNGS-SIMULATION 4.3 UNTERHALTUNG .....
4.4 TELEPRAESENZ . . . . . .
4.5 DATEN- VISUALISIERUNG 4.6 AUGMENTED REALITY 4.7 DATENUEBERTRAGUNG..
29 29 31 33 33
34 35 36
5 EINFUEHRUNG IN DIE 3D-COMPUTERGRAFIK MIT OPENGL
5.1 OPENGL KURZBESCHREIBUNG ... 5.2 DIE OPENGL KOMMANDO SYNTAX .
5.3 DIE OPENGL RENDERING PIPELINE .
5.3.1 DIE FIXED FUNCTION RENDERING PIPELINE 5.3.2 DIE PROGRAMMIER BARE
RENDERING PIPELINE 5.3.3 SHADING PROGRAMMIERSPRACHEN . . . . . .
5.4 OPENGL SHADING LANGUAGE (GLSL) .
5.4.1 DATENTRANSFER IN DER GLSL RENDERING PIPELINE 5.4.2 DATENTYPEN,
VARIABLEN UND KONSTANTEN IN GLSL 5.4.3 EINGEBAUTE FUNKTIONEN IN GLSL ...
5.4.4 BEISPIEL FUER EIN EINFACHES SHADER-PAAR .
38 43 45 46
46 50 54 55 55 58 63 64
IMAGE 2
X
5.4.5 COMPILIEREN UND BINDEN VON SHADERN 5.5 ERGAENZENDE
LITERATURHINWEISE . . . . . . . . .
66 70
6 GEOMETRISCHE GRUNDOBJEKTE 6.1 3D-MODELLIERUNGSMETHODEN 6.1.1 PLANARE
POLYGONE 6.1.2 GEKRUEMMTE POLYGONE
6.1.3 VOLUMENDARSTELLUNG . 6.1.4 KONSTRUKTIVE KOERPERGEOMETRIE 6.2
GEOMETRISCHE GRUNDOBJEKTE IN OPENGL 6.2.1 VERTEX-DEFINITION IN OPENGL .
6.2.2 GRAFIK-PRIMITIVE IN OPENGL .. 6.2.3 PROGRAMMIERBEISPIELE .
6.3 TIPPS ZUR VERWENDUNG DER GRAFIK-PRIMITIVE . 6.3.1
RENDERING-GESCHWINDIGKEIT .... 6.3.2 KONSISTENTE POLYGON-ORIENTIERUNG
6.3.3 KOORDINATEN-BERECHNUNGEN OFFLINE 6.3.4 LUECKEN...........
6.4 OPENGL ZEICHENTECHNIKEN .... 6.4.1 GLBEGIN/GLEND-PARADIGMA. 6.4.2
DISPLAY LISTEN 6.4.3 VERTEX ARRAYS . . . . . . .
6.4.4 BUFFER OBJECTS .
6.5 MODELLIERUNG KOMPLEXER 3D-SZENARIEN
72 72 72 73 74
75 76 78 79 82 99 99 100 100 100 102 102 103 105 108 120
7 KOORDINATENSYSTEME UND TRANSFORMATIONEN 7.1 DEFINITION DES
KOORDINATENSYSTEMS. 7.2 TRANSFORMATIONEN IM UEBERBLICK. 7.3 MATHEMATISCHE
GRUNDLAGEN ....
7.3.1 HOMOGENE KOORDINATEN .. 7.3.2 TRANSFORMATIONS-MATRIZEN 7.4
MODELL-TRANSFORMATIONEN 7.4.1 TRANSLATION.
7.4.2 ROTATION .
7.4.3 SKALIERUNG .
7.4.4 REIHENFOLGE DER TRANSFORMATIONEN 7.5
AUGENPUNKT-TRANSFORMATIONEN...... 7.6 PROJEKTIONS-TRANSFORMATIONEN .
7.6.1 ORTHOGRAFISCHE PROJEKTION (PARALLEL-PROJEKTION) . 7.6.2
PERSPEKTIVISCHE PROJEKTION 7.6.3 NORMIERUNG ... 7.7
VIEWPORT-TRANSFORMATION 7.8 MATRIZEN-STAPEL.....
121 121 122 124 124 125 128 128 130 132 133 135 142 142 144 149 150 152
IMAGE 3
XI
8 VER DECKUNG 8.1 DER Z-BUFFER ALGORITHMUS .
8.2 DIE IMPLEMENTIERUNG DES Z-BUFFER ALGORITHMUS 8.3
EINSATZMOEGLICHKEITEN DES Z-BUFFER ALGORITHMUS 8.3.1 ENTFERNEN ALLER
VORDERTEILE 8.3.2 HOEHENKARTEN GENERIEREN
8.3.3 VOLUMENMESSUNG .. 8.3.4 OBERFLAECHENMESSUNG . . 8.3.5
ENTFERNUNGSMESSUNG . . 8.3.6 WEITERE EINSATZMOEGLICHKEITEN .
158 159 162 163 164
164 166 167 168
168
9 FARBE, TRANSPARENZ UND FARBMISCHUNG 9.1 DAS FARBMODELL IN OPENGL . 9.2
MODELLE DER FARBDARSTELLUNG . 9.2.1 DER RGBA-MODUS ..
9.2.2 DER FARB-INDEX-MODUS 9.2.3 WAHL ZWISCHEN RGBA- UND
FARB-INDEX-MODUS . 9.2.4 FARBSPEZIFIKATION IM RGBA-MODUS .. 9.2.5
FARBSPEZIFIKATION IM FARB-INDEX-MODUS 9.3 TRANSPARENZ UND FARBMISCHUNG .
9.3.1 FARBMISCHUNG IN OPENGL . 9.3.2 BEISPIELE FUER FARBMISCHUNGEN .
9.3.3 TRANSPARENTE TEXTUREN . . . .
9.3.4 3D-PROBLEME BEI DER FARBMISCHUNG
169 169 172 172
172 173 173
176 177 177 181
187 188
10 ANTI-ALIASING 10.1 ALIASING-EFFEKTE .
10.2 GEGENMASSNAHMEN - ANTI-ALIASING .
10.2.1 PRE-FILTERUNGS-METHODE: FLAECHENABTASTUNG 10.2.2
POST-FILTERUNGS-METHODEN .
192 192 196 196
198
11 NEBEL UND ATMOSPHAERISCHE EFFEKTE 11.1 ANWENDUNGEN .. 11.2 NEBEL IN
OPENGL .
204 204 206
12 BELEUCHTUNG UND SCHATTIERUNG 12.1 BELEUCHTUNGSMODELLE .
12.1.1 PHYSIKALISCHE OPTIK UND NAEHERUNGEN DER COMPUTERGRAFIK 12.1.2
LOKALE UND GLOBALE BELEUCHTUNGSMODELLE .... 12.1.3 DAS
STANDARD-BELEUCHTUNGSMODELL IN OPENGL 12.2 SCHATTIERUNGSVERFAHREN .
12.2.1 FLAT-SHADING .
12.2.2 SMOOTH-FGOURAUD-SHADING
214 215 215 224
226 249 250 252
IMAGE 4
XII
12.2.3 PHONG-SHADING. . . . . . . . . . . . . . . .
12.2.4 REALISIERUNG EINES PHONG-SHADERS IN GLSL
257 259
13 TEXTUREN 13.1 FOTO-TEXTUREN (IMAGE TEXTURING) .
13.1.1 SPEZIFIKATION DER TEXTUR ..
266 268
270
13.1.2 TEXTUR-FILTER. . . . . . . . 280
13.1.3 GAUSS-PYRAMIDEN-TEXTUREN (MIPMAPS) 283
13.1.4 PROGRAMMIERBARE TEXTUR-FILTER. . . . . 288
13.1.5 TEXTUR-FORTSETZUNGSMODUS (TEXTURE WRAPS) . 293
13.1.6 MISCHUNG VON TEXTUR- UND BELEUCHTUNGSFARBE (TEXTURE ENVIRONMENT)
295 13.1.7 ZUORDNUNG VON TEXTURKOORDINATEN . 298
13.1.8 EINSCHALTEN DES TEXTURE MAPPINGS 312
13.1.9 TEXTUR-OBJEKTE 314
13.1.10PIXEL BUFFER OBJECTS (PBO). . . . 316
13.1.11TEXTURE BUFFER OBJECTS (TBO) . . 317
13.2 MEHRFACH-TEXTURIERUNG (MULTITEXTURING) . 319
13.3 PROJEKTIVE TEXTUREN (PROJECTIVE TEXTURE) 325
13.4 UMGEBUNGS-TEXTUREN (ENVIRONMENT MAPS) 328
13.4.1 SPHAERISCHE TEXTURIERUNG (SPHERE MAPPING) 329
13.4.2 KUBISCHE TEXTURIERUNG (CUBE MAPPING) . 333
13.5 RELIEF-TEXTURIERUNG (BUMP MAPPING) 339
13.6 BILDVERARBEITUNG AUF GRAFIKKARTEN 348
13.6.1 PUNKTOPERATOREN . . . . . 348
13.6.2 FALTUNGSOPERATOREN . . . 351
13.6.3 RANGORDNUNGSOPERATOREN 356
14 SCHATTEN 14.1 HARTE SCHATTEN (HARD SHADOWS) .
14.1.1 SCHATTEN- TEXTURIERUNG (SHADOW MAPPING). . . . . . .
14.1.2 PROBLEME UND ABHILFEN BEI DER SCHATTEN- TEXTURIERUNG 14.1.3 RAY
TRACING .
14.2 WEICHE SCHATTEN (SOFT SHADOWS) .
14.2.1 KONSTANTE HALBSCHATTENBREITE (FIXED-SIZE PENUMBRA) 14.2.2
VARIABLE HALBSCHATTENBREITE (VARIABLE-SIZE PENUMBRA) 14.3 AMBIENT
OCCLUSION .
14.4 TRANSPARENZ .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14.4.1 TRANSPARENTE OBJEKTE MIT BINAEREN ALPHA-WERTEN.
14.4.2 VOLUMEN-SCHATTEN .
362 366
367 376 389 390 392 404 414 418 418 422
IMAGE 5
XIII
15 ANIMATIONEN 15.1 ANIMATION UND DOUBLE BUFFERING .
15.2 ANIMATIONSTECHNIKEN .
15.2.1 BEWEGUNG EINES STARREN OBJEKTES - PFADANIMATION 15.2.2 BEWEGUNG
VON GELENKEN EINES OBJEKTES - ARTIKULATION. 15.2.3 VERFORMUNG VON
OBERFLAECHEN - MORPHING 15.2.4 BEWEGUNG VON OBJEKTGRUPPEN:
SCHWAERME UND PARTIKELSYSTEME . . . . . .
426 426 430 431 433
435
437
16 BESCHLEUNIGUNGSVERFAHREN 16.1 SZENEN GRAPHEN .
16.2 CULL ALGORITHMEN .
16.2.1 VIEWING FRUSTUM CULLING 16.2.2 OCCLUSION CULLING 16.2.3 BACKFACE
CULLING . 16.2.4 PORTAL CULLING .
16.2.5 DETAIL CULLING . 16.3 LEVEL OF DETAIL (LOD) 16.3.1 SWITCH LOD
16.3.2 FADE LOD .
16.3.3 MORPH LOD 16.4 BILLBOARDS .....
16.5 MULTIPROZESSOR- UND MEHRKERNSYSTEME 16.6
GESCHWINDIGKEITS-OPTIMIERUNG .. 16.6.1 LEISTUNGSMESSUNG ..... 16.6.2
OPTIMIERUNGSMASSNAHMEN .
440 443 446 448
451 454 455 457
458 459 460 461
463 467 471 472
477
17 GPU PROGRAMMIERUNG MIT CUDA UND OPENCL 17.1 EINFUEHRUNG .
17.2 HISTORIE .
17.3 GPGPU-HARDWARE .
17.4 DAS SIMT BERECHNUNGSMODELL 17.5 GPGPU-ANWENDUNGSBEREICHE 17.6 DIE
CUDA UND OPENCL TERMINOLOGIE . 17.7 ALLGEMEINE STRUKTUR VON
GPGPU-PROGRAMMEN . 17.8 EIN GPGPU-PROGRAMMBEISPIEL ...
17.9 BESCHREIBUNG DER PROBLEMDIMENSION 17.10 DIE
GPGPU-SPEICHERHIERARCHIE . 17.11 VEREINIGTE SPEICHERZUGRIFFE . 17.12
DATENTYPEN .
17.13 INTEGRATION CUDA-OPENGL .
481 481 481 482 483
484 485 486 487
495 499 501 502
503
LITERATURVERZEICHNIS 506
IMAGE 6
XIV
SACHWORTVERZEICHNIS
INHALTSVERZEICHNIS VON BAND 11 BILDVERARBEITUNG
514
525
|
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