Rasterisierung Flashcards
(21 cards)
Was ist Rasterisierung?
Rasterisierung ist der Prozess der Umwandlung von Vektordaten (geometrische Primitiven wie Linien und Polygone) in Pixel zur Darstellung auf einem Rasterbildschirm
Was sind die Ziele der Rasterisierung?
- Umwandlung der transformierten Punkte in Pixelkoordinaten.
- Berechnung von Farbwerten für jeden Pixel im Farbpuffer.
- Bestimmung der Tiefenwerte zur Sichtbarkeitsberechnung.
Warum benötigt man spezielle Algorithmen für die Rasterisierung von Linien?
Da Bildschirme ein diskretes Pixelraster verwenden, müssen Linien approximiert werden, um glatte Darstellungen zu erzeugen.
Was ist der Bresenham-Algorithmus?
Ein effizienter Algorithmus zur Linienrasterung, der nur Ganzzahlberechnungen verwendet und Rundungsfehler minimiert.
Welche Vorteile hat der Bresenham-Algorithmus?
- Vermeidet Floating-Point-Operationen.
- Effizient und schnell für alle Liniensegmente.
- Erweiterbar auf alle 8 Oktanten
Was ist das Ziel der Polygonrasterisierung?
Die Umwandlung von Polygonen in Pixelwerte, um sie auf dem Bildschirm darzustellen.
Was ist die Scanline-Rasterisierung?
- Ein Algorithmus zur Füllung eines Polygons zeilenweise von oben nach unten.
- Zunächst werden die Polygonkanten berechnet, dann erfolgt das Füllen der Pixel zwischen den Kanten.
Was sind baryzentrische Koordinaten?
Eine alternative Darstellung eines Punktes innerhalb eines Dreiecks als Gewichtung der drei Eckpunkte.
Wie werden baryzentrische Koordinaten berechnet?
P= \alphaA + \betaB + \gamma*C
mit \alpha + \beta + \gamma =1
Welche Vorteile bieten baryzentrische Koordinaten in der Rasterisierung?
- Ermöglichen Interpolation von Farbwerten und Normalen innerhalb eines Dreiecks.
- Bieten eine einfache Methode zur Überprüfung, ob ein Punkt im Dreieck liegt.
Warum ist die Sichtbarkeitsberechnung notwendig?
Um sicherzustellen, dass nur die vordersten Objekte gezeichnet werden, da sich Objekte in 3D überlagern können.
Was ist der Painter’s Algorithmus?
- Zeichnet Objekte von hinten nach vorne.
- Jeder neue Pixel übermalt den vorherigen Pixel an derselben Stelle.
- Problem: Sortierung der Objekte ist teuer und manchmal nicht eindeutig.
Wie funktioniert der Z-Buffer-Algorithmus?
- Speichert den Tiefenwert (𝑧) für jedes Pixel.
- Beim Zeichnen eines neuen Pixels wird geprüft, ob es näher an der Kamera liegt als der aktuelle Tiefenwert.
- Falls ja, wird der Farbpixel aktualisiert und der neue 𝑧-Wert gespeichert.
Welche Vorteile bietet der Z-Buffer gegenüber dem Painter’s Algorithmus?
- Keine Sortierung der Objekte nötig.
- Effizient und hardwarebeschleunigt in GPUs.
Was ist Aliasing?
Treppeneffekte, die durch die begrenzte Auflösung eines Rasterbildschirms entstehen.
Welche Anti-Aliasing-Techniken gibt es?
1.Supersampling (FSAA - Full Scene Anti-Aliasing)
- Mehrere Abtastpunkte pro Pixel werden gemittelt.
- Hohe Qualität, aber sehr rechenintensiv.
2. Multisampling (MSAA - Multi-Sample Anti-Aliasing)
- Reduziert die Anzahl der Beleuchtungsberechnungen.
- Effizienter als Supersampling.
3. Temporales Anti-Aliasing (TAA)
- Verwendet vergangene Frames zur Verbesserung des aktuellen Bildes.
- Geringe Rechenkosten, kann aber Ghosting verursachen.
4. Deep-Learning Super Sampling (DLSS)
- KI-gestütztes Upscaling für effizientere Kantenglättung.
- Bessere Leistung bei hoher Qualität, aber hardwareabhängig.
Welche Algorithmen gibt es zur Linienrasterisierung?
- Naiver Ansatz (direkte Berechnung).
- Bresenham-Algorithmus (effizient, keine Floating-Point-Operationen).
Welche Algorithmen gibt es zur Rasterisierung von Polygonen?
- Scanline-Rasterisierung (klassische Methode, zeilenweise Füllung).
- Baryzentrische Rasterisierung (direkte Berechnung der Pixelwerte innerhalb eines Dreiecks).
Welche Algorithmen gibt es für die Sichtbarkeitsberechnung?
- Painter’s Algorithmus (zeichne von hinten nach vorne, aber problematisch bei Überlappungen).
- Z-Buffer-Algorithmus (hardwarebeschleunigt, speichert Tiefenwerte pro Pixel).
- Hierarchischer Z-Buffer (reduziert die Anzahl der Tiefentests für große verdeckte Bereiche).
Warum ist Anti-Aliasing notwendig?
Um Treppeneffekte an Kanten zu vermeiden.
Um feine Details und glattere Übergänge in Bildern zu erhalten.
Welche Vorteile bietet DLSS gegenüber traditionellen Anti-Aliasing-Techniken?
- Nutzt künstliche Intelligenz, um hochauflösende Bilder effizient zu berechnen.
- Deutlich bessere Leistung als herkömmliche Methoden wie Supersampling
