Grafikpipline Flashcards
(24 cards)
Welche grafischen Primitiven werden in der Grafikpipeline verwendet?
Dreiecke, Linien, Punkte, Text. Komplexe Geometrien werden in diese elementaren Primitiven zerlegt
Warum sind Dreiecke die bevorzugten Primitiven?
Dreiecke sind einfach zu berechnen, immer planar und flexibel genug, um komplexe Modelle darzustellen.
Was ist die Model Transformation?
Die Transformation eines Modells von seinem lokalen Koordinatensystem in ein gemeinsames Weltkoordinatensystem.
Wie wird die Model Transformation mathematisch dargestellt?
Durch eine Matrixmultiplikation:
P′=M⋅P
Dabei ist 𝑀 die Transformationsmatrix.
Welche Schritte umfasst die Model Transformation?
Translation, Rotation und Skalierung.
Was ist das Ziel der Beleuchtung und Schattierung?
Die Berechnung der Farben von Dreiecken basierend auf Materialeigenschaften und Lichtquellen.
Was beschreibt das Phong-Beleuchtungsmodell?
Es kombiniert
Umgebungslicht (𝐼_𝑎),
diffuses Licht (𝐼_𝑑) und
Spiegellicht (𝐼_𝑠) zu einer Gesamthelligkeit:
𝐼=𝐼_𝑎+𝐼_𝑑+𝐼_𝑠
Welche Parameter beeinflussen die Beleuchtung?
Materialeigenschaften, Lichtquellenposition, -farbe und -intensität.
Was ist die Viewing Transformation?
Die Umwandlung vom Weltkoordinatensystem in das Kamerakoordinatensystem, sodass der Betrachter im Ursprung liegt und entlang der negativen 𝑧-Achse schaut.
Wie wird die Viewing Transformation mathematisch dargestellt?
Durch die Matrixmultiplikation:
𝑃′=𝑉⋅𝑃 Dabei ist 𝑉 die Kameratransformationsmatrix.
Was ist Clipping?
Das Entfernen von Dreiecken, die außerhalb des sichtbaren Bereichs (View Frustum) liegen.
Was passiert mit Dreiecken, die teilweise im Sichtbereich liegen?
Sie werden in kleinere Dreiecke unterteilt, sodass nur der sichtbare Teil verbleibt.
Warum ist Clipping wichtig?
Es reduziert den Rechenaufwand, indem unsichtbare Geometrie frühzeitig entfernt wird.
Was ist Projektion in der Grafikpipeline?
Die Umwandlung von 3D-Koordinaten in 2D-Koordinaten zur Darstellung auf einem Bildschirm.
Welche Arten von Projektionen gibt es?
- Orthografische Projektion: Parallelprojektion, bei der Größenverhältnisse beibehalten werden.
- Perspektivische Projektion: Objekte erscheinen kleiner, je weiter sie entfernt sind.
Wie wird die perspektivische Projektion mathematisch dargestellt?
Mit einer Projektionsmatrix:
f 0 0 0
P´= 0 f 0 0 * P
0 0 1 0
0 0 1/d 0
Dabei ist 𝑓 die Brennweite und
𝑑 die Distanz zur Bildebene.
Was ist Rasterisierung?
Die Umwandlung von geometrischen Beschreibungen in Pixel für die Darstellung auf einem Bildschirm.
Welche Schritte umfasst die Rasterisierung?
- Zerlegung der Dreiecke in Pixel.
- Interpolation von Farben, Texturkoordinaten und Tiefenwerten.
Was ist Aliasing und wie kann es vermieden werden?
Aliasing tritt durch grobe Rasterisierung auf und erzeugt Treppenartefakte. Es kann durch Anti-Aliasing-Techniken wie Supersampling oder Multisampling reduziert werden.
Was ist das Ziel der Sichtbarkeitsberechnung?
Bestimmung, welche Pixel sichtbar sind und wie sie dargestellt werden.
Was ist ein Z-Buffer?
Ein Speicherbereich, der den Tiefenwert jedes Pixels speichert, um Verdeckungen zu berechnen.
Wie wird Transparenz dargestellt?
Durch Blending, bei dem neue Pixelwerte mit bestehenden Framebuffer-Werten kombiniert werden.
Welche Hauptphasen gibt es in der Grafikpipeline?
- Geometrische Verarbeitung.
- Clipping.
- Projektion.
- Rasterisierung.
- Sichtbarkeitsprüfung und Darstellung.
Warum ist die Grafikpipeline so wichtig?
Sie standardisiert die Verarbeitung von 3D-Daten und optimiert die Performance, um komplexe Szenen in Echtzeit darzustellen.
