Culling und Clipping Flashcards
(18 cards)
Was ist Culling?
Culling bezeichnet das Entfernen von Objekten oder Flächen, die für die Darstellung nicht sichtbar sind, um die Szene zu vereinfachen und die Leistung zu verbessern.
Welche Arten von Culling gibt es?
- View Frustum Culling: Entfernt Objekte außerhalb des Sichtvolumens.
- Backface Culling: Entfernt abgewandte Flächen eines Objekts.
- Occlusion Culling: Entfernt verdeckte Objekte hinter anderen.
- Detail Culling: Entfernt kleine oder weit entfernte Objekte, die visuell irrelevant sind.
Warum ist Culling wichtig?
Es reduziert die Komplexität der Szene und entlastet die nachfolgenden Stufen der Grafikpipeline, was die Leistung deutlich steigert.
Was ist Backface Culling?
Ein Verfahren, um Rückseiten von Flächen zu entfernen, die von der Kamera abgewandt sind und somit nicht sichtbar sein können.
Wie wird Backface Culling durchgeführt?
Berechnung der Oberflächennormale 𝑛⃗Überprüfung des Winkels 𝜃
zwischen der Blickrichtung 𝑟⃗und 𝑛⃗:
Rückseite: 𝑛_𝑧 < 0 nach Kameratransformation.
Warum ist Backface Culling effizient?
Es kann bis zu 50 % der Flächen eines Objekts entfernen, da Rückseiten bei geschlossenen Objekten typischerweise nicht sichtbar sind.
Was ist Clipping?
Clipping bezeichnet das Abschneiden von Objekten oder Teilen von Objekten, die außerhalb des Betrachtungsbereichs liegen.
Was ist der Unterschied zwischen Culling und Clipping?
- Culling entfernt ganze Objekte oder Flächen, die nicht sichtbar sind.
- Clipping schneidet nur die Teile ab, die außerhalb des Sichtbereichs liegen.
Warum wird Clipping verwendet?
Um sicherzustellen, dass nur die sichtbaren Teile von Objekten gerastert und dargestellt werden.
Wofür wird der Algorithmus von Cohen-Sutherland verwendet?
Für das Clipping von Linien in 2D, um nur die sichtbaren Segmente innerhalb eines Fensters zu berechnen.
Wie funktioniert der Algorithmus von Cohen-Sutherland?
- Jeder Punkt erhält einen 4-Bit-Regionencode, der die Lage relativ zum Fenster beschreibt (oben, unten, rechts, links).
- Logische Tests:
Code(𝑃_1)∨Code(𝑃_2)=0: Linie liegt vollständig im Fenster.
Code(𝑃_1)∧Code(𝑃_2)≠0: Linie liegt vollständig außerhalb. - Für alle anderen Fälle werden Schnittpunkte berechnet, und die Linie wird entsprechend angepasst.
Welche Vorteile bietet der Algorithmus von Cohen Southerland?
Effiziente Vermeidung unnötiger Schnittberechnungen durch die Verwendung von Regionencodes.
Wofür wird der Algorithmus von Sutherland-Hodgman verwendet?
Zum Clipping von Polygonen gegen ein beliebiges konvexes Sichtfenster.
Wie funktioniert der Algorithmus von Sutherland-Hodgman?
- Jede Kante des Fensters wird als Begrenzung verwendet.
- Polygonkanten werden an diesen Begrenzungen abgeschnitten.
- Sichtbare Segmente werden beibehalten, und der Prozess wird für alle Kanten des Fensters wiederholt.
Was passiert mit nicht sichtbaren Teilen eines Polygons?
Sie werden verworfen oder abgeschnitten, sodass nur der sichtbare Teil im Fenster verbleibt.
Welche Vorteile bieten Culling und Clipping?
Sie reduzieren die Anzahl der zu verarbeitenden Flächen und Pixel, verbessern die Leistung und entlasten die Grafikpipeline.
Welche Verfahren gehören zur Grafikpipeline für sichtbare Geometrie?
- Culling (z. B. Backface Culling).
- Clipping (z. B. Cohen-Sutherland für Linien, Sutherland-Hodgman für Polygone).
Was sind typische Probleme bei Clipping- und Culling-Verfahren?
- Culling kann Objekte fälschlicherweise entfernen, wenn die Geometrie falsch definiert ist (z. B. bei konkaven Objekten).
- Clipping kann numerische Instabilitäten an den Fenstergrenzen verursachen.
