Computergrafik Flashcards
Ray Tracing definieren.
- Konzentriert sich vor allem auf die spekulare Lichtinteraktion
- kann fotorealistische Bilder aus 3D-Szenen mit sehr genauen Reflexionen und Brechungen erzeugen
- es erzeugt einen Strahl für jeden Pixel, der auf dem Bildschirm angezeigt wird, dann wird der Weg jedes Strahls von der Kamera aus durch die Szene bis zur ursprünglichen Lichtquelle verfolgt
Radiosity definieren
Die Radisosity Methode basiert auf dem Ansatz der Energieerhaltung, bzw. des Energiegleichgewichts zwischen allen Licht empfangenden und Licht sendenden Flächen.
- Konzentriert sich vor allem auf die Diffuse Lichtinteraktion
- Es ist eine gute Methode, um natürlichen Schattierungen nachzubilden
- Zur Berechnung werden die Oberflächen in sog. Patches unterteilt, die gegenseitig auf Lichtwirkung untersucht werden
Was ist ein LightMap?
Eine Textur die Lichtwerte speichert, damit sie real time nicht berechnet werden müssen.
Was sind die globalen Beleuchtungsmodelle?
- Berücksichtigen für die Reflexion des Lichtes an einem Punkt
- nicht nur das Licht, welches von Lichtquellen direkt an diesem Punkt ankommt, sondern auch all das Licht , das von anderen Oberflächen reflektiert wird und zu diesem Punkt gelangt.
- zwei Methoden davon sind Ray-Tracing und Radiosity
Erkläre das rekursives Ray Tracing nach Whitted?
- Dabei werden weitere Lichtstrahlen von den Schnittpunkten ausgesendet.
- die Strahverfolgung beginnt am Auge und nicht nicht an der Lichtquelle
- Damit werden alle Strahlen die nicht das Auge treffen von vorne hinein vermieden
Wann wird die Rekursion abgebrochen?
- wenn der Strahl eine diffuse Oberfläche schneidet
- wenn eine zuvor festgelegte Verfolgungstiefe erreicht wird
- wenn die Energie des Strahle unter einen Schwellwert fällt
Welche Informationen müssen die Struktur des Strahles mindestens enthalten?
- den Ursprung des Strahls
- seine Richtung
- seinen Schnittpunkt
- den Abstand des Schnittpunkts vom Ursprung des Strahls
- die aktuelle Tiefe der Verfolgung
- die Anzahl der Objekte in denen sich der Strahl gerade befindet
Wieso sind Schatten wichtig?
Schatten sind sehr wichtig für das realistische Aussehen von Szenen, da sie noch Informationen:
- über die räumlichen Beziehungen von Objekten zueinander
- über die Position von Lichtquellen, die Orientierung geben beim navigieren durch die Szene, geben
Schritte zur vollständigen Radiosity Lösung
- Ändern der Szenengeometrie
- Diskretisieren der Szenengeometrie
- Berechnung Formfaktoren
- Iteratives Lösen des Gleichungssystems
- Rendern aus Blickwinkel
Was ist der Unterschied zwischen Intrinsische Drehung und Extrinsische Drehung?
Intrinsische Drehung: Es wird um die zuvor gedrehten Achsen weitergedreht
Extrinsische Drehung: Es wird immer um die ursprünglichen Achsen gedreht
Eigentliche Euler Winkel: Die erste und dritte Drehung findet um die gleiche Koordinatenachse statt
Was sind die Vor- und Nachteile des Euler-Winkels?
Vorteile:
nur 3 Werte zur Beschreibung der Rotation
Nachteile:
- nicht eindeutig
- es kann Gimbal Lock entstehen
- nicht intuitiv - Drehachsen ändern sich
Was sind die Vor- und Nachteile der Quaterionen?
Vorteile:
- kein Gimbal Lock
- gut geeignet zur “Spherical Linear Interpolation”
Nachteile:
- mathematisch anspruchsvoll
- nicht eindeutig
- nur Rotationen
Was sind die Vor- und Nachteile der Rotationsmatrizen?
Vorteile:
- kein Gimbal Lock
- eindeutig
Nachteile:
- 9 Werte statt 3(Euler) oder 4(Quaterionen)
- schwer interpretierbar
Warum sind die homogene Koordinaten für die Computergrafik wichtig?
Mit ihrer Hilfe können Transformationsmatrizen für Translationen konstruiert werden, obwohl Translationen im R2 oder R3 keine linearen Abbildungen sind.
Welche 3 Kategorien gibt es bei der Beschreibung von 3D Modellen?
- Diskret (Digital)
- Volumen
- Oberflächen
- Kontinuierlich (Analog)
- Mathematisch (Logisch)
Beschreiben Sie Diskretes Volumen. Was ist der Unterschied zwischen einem Voxel und einem Pixel?
- Modellierung über Normzellen
- Raum wird in gleich große Zellen aufgeteilt
- häufig für physikalische Simulationen verwendet
Voxel ist analog zu Pixel in 2D-Raum
steht für Volumenelement
Was ist eine Bezierkurve?
Ist eine Kurve, die durch einen Laufparameter und mehrere Kontrollpunkte bestimmt wird.
(die 3 verschiedene Bezierkurvenzeichnungen lernen)
Was ist ein B-Spline?
B-Spline (Basis Spline) vermeiden die 2 Nachteile der Bezierkuven
1. die mangelnde örtliche Beschränkung
2. das Verhältnis zwischen dem Grad der Kurve und der Anzahl der Kontrollpunkte
Welchen Nachteile von uniformen B-Splines kompensieren die nicht uniformen B-Splines?
- Uniform B-Spline interpolieren nicht die Anfangs- und Endpunkte
- mehrere Kontrollpunkte an die selben Stelle führt zu Unstetigkeit
Lösung: nicht uniform B-Splines
passt die Basisfunktion über einen Knotenvektor
Was sind NURBS?
- Non Uniform Rational B-Spline
- erlauben eine Gewichtung der Kontrollpunkte auf Basis der rationalen Bezierkurven
- wie bei den homogen Koordinaten
Erkläre die vier Graßmannsche Gesetze.
Erstes graßmannsches Gesetz::
Jeder Farbeindruck kann mit genau drei Grundgrößen vollständig beschrieben werden. (RGB)
Zweites graßmannsches Gesetz::
Mischt man eine Farbe mit sich veränderndem Farbton mit einer Farbe, bei der der Farbton immer gleich bleibt, so entstehen Farben mit sich veränderndem Farbton, wie es durch die Schnittmengen der Farbflächen im Begleitbild illustriert wird.
Drittes graßmannsches Gesetz::
Der Farbton einer durch additive Farbmischung entstandenen Farbe hängt nur vom Farbeindruck der Ausgangsfarben, nicht jedoch von deren physikalischen (spektralen) Zusammensetzungen ab.
Viertes graßmannsches Gesetz::
Die Intensität (bzw. Totalintensität) einer additiv gemischten Farbe (T3) entspricht der Summe der Intensitäten der Ausgangsfarben
(im Schema beschränkt auf T1 und T2).
Was sind Texturen?
Texturen sind ein-, zwei- oder dreidimensionale Datenfelder (arrays), die genutzt werden können um Visualisierung von Oberflächen von dreidimensionalen Objekten zu beeinflussen
Wie sind Texturen aufgebaut?
- Die Rohdaten einer Textur liegen immer als eine lange Reihe von Bytes im Speicher vor, egal ob es 1D, 2D, oder 3D Texturen sind
- jedes einzelnen Datenfeld (aka Texel) kann aus mehreren Komponenten(nc) bestehen.
nc = 1 –> intensity
nc = 2 –> intensity - alpha(transparenz)
nc = 3 –> rgb
nc = 4 –> rgba (rgb + transparenz)
Wofür kann man Texturen verwenden?
- Farbe (Color mapping)
- Spekulare Farbe (Reflektion/Mapping mapping)
- Manipulation des Normalenvektors (Bump mapping)
- Veränderung der Vertices (Displacement mapping)
- Veränderung der Transparenz (Transparency mapping)
- Light Map
Wie berechnet man den Winkel zwischen zwei Vektoren? Geben sie auch die mathematische
Beschreibung an.
Den Winkel zwischen zwei Vektoren kann man über das Skalarprodukt bestimmen. Die mathematische Beschreibung für die beiden Vektoren v1 und 𝑣2 lautet:
𝜑 = arccos…
Wie kann man überprüfen, ob zwei Vektoren senkrecht auf einander stehen?
Wenn das Skalarprodukt null ergibt
Wie kann man aus zwei aufeinander senkrecht stehenden Vektoren ein Rechtssystem bilden.
Dazu muss man das Kreuzprodukt aus den beiden Vektoren bilden.
Wie kann man die Länge eines Vektors bestimmen? Geben sie auch die mathematische Beschreibung mit an.
Den Betrag eines Vektors errechnet man aus der Wurzel über die Summe der Quadrate der einzelnen Komponenten.
Die mathematische Beschreibung für einen Vektor lautet …
Kann durch die Methode des geometrischen Schattens der Grad der Verdunkelung einer Oberfläche durch den Schattenwurf exakt berechnet werden?
Nein. Es erlaubt nur eine Berechnung der Form des Schattens.
Wie unterscheidet sich der geometrische Schatten einer Punktlichtquelle von einer Flächenlichtquelle?
Der geometrische Schatten einer Punktlichtquelle hat einen scharfen Rand (Intensitätsabfall = null und einer Flächenlichtquelle hat einen weichen Rand (Intensitätsabfall über eine größeren Bereich).
In welcher Situation sind für einen Beobachter keine Schatten sichtbar?
Wenn die Position der Lichtquelle mit der des Betrachters übereinstimmt.
Wie funktioniert die Berechnung des geometrischen Schattens nach der projektiven Methode von Blinn?
Die Punkte einer geometrischen Form werden über den Strahlensatz auf eine zuvor definierte Ebene projiziert.
Welche beiden Methoden kombiniert das rekursive Raytracing wie für welche Berechnungen?
Es kombiniert ein lokales Beleuchtungsmodell für diffuse Reflektionen mit einem
globalen Modell für spekulare Reflexionen und Brechungen.
Kurzgesagt aus dem einstralwinkel des lichts, aus dem beobachtungswinkel und der ausrichtung der oberfläche wird die Helligkeit bestimmt.
Beschreiben Sie das lokale Beleuchtungsmodell beim Whitted Ray-Tracing
Am Auftreffpunkt wird aus der Verbindungslinie zwischen Auftreffpunkt und Lichtquelle die Lichtrichtung bestimmt, die dann zusammen mit der Oberflächennormalen am Auftreffpunkt zur Berechnung der diffusen Lichtintensität verwendet wird.
Aus beobachtungswinkel, lichteinstrahlwinkel und Oberflächen ausrichtung wird die Helligkeit berechnet
Welche Berechnungen kosten beim Whitted Ray-Tracing besonders viel Rechenzeit?
Der Test, ob die Lichtstrahlen Objekte schneiden, sowie die Interpolation von Oberflächennormalen.
Nenne und erkläre die 4 Abstrahierten Lichtquellen
Punktlichtquelle:
- Gleiche Lichtstäre, egal welcher Winkel (ß)
- hat scharfe Kanten
Gerichtetes Licht:
Parallele Lichtstrahlen
Spotlicht:
- Kegelförmig
- Bestimmter Öffnungswinkel
Flächenlichtquelle (Lambert-Strahler):
- Konstante Leuchtdichte
- je größer der Winkel, desto kleiner die Lichtstärke
Was bezeichnet der Begriff Lichtstrom (𝛷𝑣)? Nenne die Einheit.
Menge der emittierten Photonen in einem bestimmten Zeitintervall
Einheit = Lumen lm
Was bezeichnet der Begriff Lichtstärke (Iv)? Nenne die Einheit.
Menge der emittierten Photonen pro Raumwinkel
Einheit = Candela cd
Was bezeichnet der Begriff Beleuchtungsstärke (Ev)? Nenne die Einheit.
Menge der ankommenden Photonen pro Zeitintevall pro Empfängerfläche
Kurz gesagt - Lichtstrom pro Empfängerfläche
Einheit = Lux (lm/m2)
Was bezeichnet der Begriff Photometrisches Entfernungsgesetz?
Bestimmt die Beleuchtungsstärke auf einer entfernten Fläche
Was bezeichnet der Begriff Spezifische Lichtaustrahlung (Mv)?
Menge der emittierten Photonen pro Zeitintervall pro Sendefläche.
Also Lichtstrom pro Sendefläche
Einheit = lm/m2
Was bezeichnet der Begriff Leuchtdichte (Lv)? Nenne die Einheit.
Menge der emittierten Photonen pro Zeitintervall pro Strahlrichtung projizierte Empfängerfläche pro Raumwinkel.
Also wie viele Photonen kommen im Auge pro Zeitintervall
Einheit = cd/m2
Wann spricht man von einem Lambert-Strahler?
Wenn die Fläche aus jeder Betrachtungsrichtung gleich hell ist.
–> Leuchtdichte ist Konstant
Was sind die Unterschiede zwischen Gouraud-Shading und Phong-Shading?
Gouraud-Shading:
- Interpolation der Farbe / Intensität
- Jedes Polygon hat einen Normalenvektor pro Eckpunkt
- Farbe jedes Eckpunkts wird berechnet und dann über die Oberfläche des Polygons interpolliert
Phong-Shading:
- Interpolation der Normalen
- Jedes gerenderte Polygon hat einen Normalenvektor pro Scheitelpunkt
- Interpolieren der Vektoren über die Oberfläche und Berechnen der Farbe für jeden interessierenden Punkt
Aus welchen drei Komponenten setzt sich das Phong Beleuchtungsmodell zusammen?
Ambient, Diffuse und Spekular = Phong Reflection
Mit welcher abstrahierten Lichtquelle kann man Sonnenlicht annähern und warum?
Mit gerichtetem Licht, da die Lichtstrahlen dieses Modell parallel sind und die Lichtquelle im Unendlichen liegt . Die Sonne ist von der Erde sehr weit entfernt und die Lichtstrahlen daher annähernd parallel.
Nenne und erkläre kurz die 3 Arten von Abstahierten Materialien.
Spielgelnd:
- Einfallsrichtung = Ausfallsrichtung
- in alle anderen Richtungen wird kein Licht reflektiert
Glänzend:
- Verschwommenes bis nicht mehr erkennbares Spiegelbild
- Vorzugsrichtung bei der Reflexion
Diffus:
- Helligkeit unabhängig von der Position des Betrachters
- Reflektierenden Anteile der Oberfläche sind in viele verschiedene Richtungen orientiert
- reflektierte Richtung ist Zufall
Mit welcher Methode kann man das Reflexionsverhalten von realen Materialen beschreiben?
Über die Bi-Directional Reflection Distribution Function (BRDF).
Wieso ist das Phong Shading ein sogenanntes lokales Lichtmodell.
Das Phong Modell berücksichtigt bei der Lichtberechnung für einen bestimmten Punkt nur die Situation am Betrachtungspunkt (lokal). Einflüsse von anderen Objekten, welche die lokale Situation beeinflussen könnten (z.B. Verdeckung) werden nicht mit berücksichtigt.
Was ist ein Partikelsystem und woraus besteht es?
- Mit Partikelsystem kann man eine große Anzahl an Objekten animieren lassen.
- Es besteht aus Emitter, die die Partikel für das System erzeugen.
- Diese Partikeln werden verschiedene Attribute zugewiesen, die sich abhängig von der Zeit ändern können.
Was ist der Unterschied zwischen Stochastischen und Strukturierten Partikelsystemen?
Nennen Sie je ein Beispiel.
Stochastischen Partikelsystemen:
- die Partikel sind unabhängig voneinander
- es hat keine eindeutige geometrische Form
- die Attribute der Partikel ändern sich abhängig von der Zeit
Beispiel: Feuer, Explosionen
Strukturierten Partikelsystemen:
- die Partikel sind abhängig voneinander
- es bildet ein zusammenhängendes 3D-Objekt
Beispiel: Bäume, Gräser, Wälder
Welche Möglichkeiten zur Initialisierung von Partikeln gibt es?
- Vollkommen Zufällig
- Innerhalb eines Körpers
- Auf der Oberfläche eines Körpers
- Auf einer Kurve (Bézier, NURBS)
- Auf einer Maske
Welche Verfahren gibt es zur Modellierung der Kollision von Partikeln? Erklären Sie die Unterschiede.
Statuslosen Verfahren:
- wird immer vom Anfangspunkt bis zum aktuellen Zeitpunkt gerechnet, (die Partikel Position = Anfangsposition + Geschwindigkeit x vergangene Zeit)
- Die Position ist initial leicht zu berechnen, das Verfahren wird aber sehr schnell aufwendig, wenn Abprallungen und dynamischen Objekte berechnet werden müssen.
Dynamische Verfahren:
- speichert für jeden Partikel die momentane Position, deshalb muss
immer nur ein weiterer Schritt berechnet werden.
- es ist egal ob eine Kollision in einem vorhergehenden Schritt stattfindet
Welche Möglichkeiten gibt es die Kollisionen zu berechnen? Welche Hardwarekomponente
kommt dabei zum Einsatz?
- GPU berechnet eine Annäherung
- CPU ist für die normale Kollisionsberechnung zuständig
- Das führt jedoch zu Problemen bzw einem „Flaschenhals“ beim Transport von Daten von der GPU zur CPU
- Die Kollisionserkennung und Berechnung wird komplett auf der GPU abgewickelt, auch der
Abprallwinkel kann dort berechnet werden. - Die CPU wird nur bei speziellen Dingen noch gebraucht (z.B. Auslösen irgendeines Signales etc.).
Welchen Regeln folgen die Akteuere eines Schwarms?
- Kollisionsvermeidung/Separation
(Akteure vermeiden selbstständig Kollisionen) - Geschwindigkeitsanpassung/Alignment
(Akteure passten ihre Geschwindigkeit den Nachbarn an) - Schwarmzentrierung/Cohesion
(Akteure versuchten, in der Nähe ihrer Nachbarn zu bleiben)
Welche beiden Ansätze für die Kollisionsvermeidung von Akteuren in Schwärmen gibt es?
Erklären Sie die Funktionsweise und eventuelle Probleme.
Ansatz 1:
- Jeder Akteur ist von einem kugelförmigen Feld umgeben, das andere Akteuere abstößt.
- Jedoch kann es bei zu hohen Geschwindigkeiten unnatürlich wirken
Ansatz 2:
- Ein Akteur sieht nur die Hindernisse, die sich direkt vor ihm befinden.
- um “Hindernisse” wird ein Körper gelegt und an diesen legt sich eine Tangente. Auf dieser Tangente bewegt sich Akteur
- Dieser Ansatz löst die
Probleme der ersten Methode.
Nenne die Schritte des Lebenszyklus von Partikeln.
- Initialisierung
- Transformation
- Berechne Restleben
- Löschen
Was sind die Produktionsprozess einer Animation?
- Produktion = gesamter Film
- Unterteilt in Sequenzen
- Sequenz ist unterteil in Shots
- Shots ist unterteilt in einzelne Frames
Was ist ein Keyframe?
Gespeicherte Daten zu einem Objekt, zu einem bestimmten Zeitpunkt damit zwischen diesen interpoliert werden kann.
Erkläre Motion Capture.
- Prozess zur Aufzeichnung und Transformation der Bewegungen von echten, lebenden Objekten (Menschen und Tiere)
- Ziele: Analyse der Bewegungen oder Transfer auf nicht reale Avatare
- Einsatzgebiete: Filmproduktion (Avatar), Videospielproduktion
- Einsatz mit geringer Latenz
Unterschiede zwischen Lineare Interpolation und Bezier Interpolation.
Linear Interpolation:
Sehr gut geeignet für:
- Lineare Bewegungen und Zustandsübergänge
- Interpolieren beliebiger Werte in dichten Keyframe Sets (kleine Sprünge)
- Kostengünstige Berechnung
Bezier Interpolation:
Sehr gut geeignet für:
- Nicht-lineare Bewegungen
- Sanfte Übergänge von Animationsvariablen und zwischen verschiedenen Posen
- Kostenintensive Berechnung
Erkläre Rigging und Skinning?
- Algorithmen zur Köperanimation
- Skelett orientiert sich an anatomischen Vorbildern
- Skelett ist hierarchisch aufgebaut
Rigging: Erstellen des Skeletts
Skinning: Verknüpfen des Skeletts mit dem Körper
Was sind die Standard Framerates für Filme, TV, Documentary-Look?
24 fps = Kinofilme
30 fps = TV-Standard
60 fps = Documentary-Look, Soap-Opera-Effect
Mindestens 12 fps ist benötigt um eine Bewergung flüssig zu empfinden
Wofür brauchen wir Collision Detection?
In der virtuellen Welt existieren keinerlei physikalische Gesetze!
Sie müssen modelliert und berechnet werden!
- Physikalisch korrekt darauf reagieren
- Bewegung von Objekten untereinander / ineinander stoppen
- Nicht nur zwischen verschiedenen Charakteren sondern überall in der virtuellen Umgebung
Wie geht man bei Collision vor?
- Im ersten Schritt muss erkannt werden, ob wirklich eine Kollision stattfinden und wo die Kollision auftritt
- Im zweiten Schritt muss verhindert
werden, dass Objekte ineinander
“verzahnen” - Es muss korrekt nach Netwon’s drittem Gesetz reagiert werden
Warum sollte man bei Collision detection mit echten Modellen arbeiten?
- mit echten Modellen kriegt man die genaueste Kollisionserkennung
- es ist allerdings unglaublich aufwändig zu berechnen
- eher für Simulationen geeignet
Warum benutzen wir bei Spielen oft Cluster und Hierarchien?
Die groben Kollision wird zuerst ausgerechnet und dann die feinere Kollision (nur bei Kollision der groben Hitbox) um Rechenaufwand zu verringern.
Was sind die Vor- und Nachteile der Optical Tracking und Intertial Tracking
Optical Tracking: Bewegungen gemessen mit Bildsensoren bzw. mehrere Kameras
Vorteile:
- Leichtgewichtiges Equipment
- Einfach erweiterbar
- Es können mehrere Objekte gleichzeitig aufgezeichnet werden
Nachteile:
- Verdeckungsprobleme
- Nur Positionserkennung, Orientierung muss abgeleitet werden
Inertial Tracking: Bewegungen gemessen mit Gyroskop, Magnometer und Beschleunigungssensor
Vorteile:
- keine Kameras notwendig
- keine Verdeckungsprobleme
- geeignet zur Orientierungsverfolgung
Nachteile:
- Neigung zu drift
- müssen oft neu kalibriert werden
Was ist der Unterschied zwischen Radiometrie und Photometrie?
Die Photometrie gewichtet die Ergebnisse der Radiometrie mit dem Helligkeitsempfinden des menschlichen Auges.
Welche Beleuchtungsstärke hat:
Klarer Himmel, Im Schatten im Sommer, Büro und Sternklarer Nachthimmel?
Klarer Himmel: 130.000 lx
Im Schatten im Sommer: 10.000 lx
Büro: 500 lx
Sternklarer Nachthimmel: 0,001 lx
Welche Zapfentypen gibt es im menschlichen Auge und wofür sind sie zuständig
L-Zapfen: Rot
M-Zapfe: Grün
S-Zapfen: Blau
Wie verhält sich das Akkommodationsvermögen mit zunehmendem Alter
Das Akkommodationsvermögen nimmt in einer nichtlinearen Kurve ab, mit der stärksten Abnahme zwischen 45 und 55 Jahren
Welches Phänomen beschreibt die Adaption?
Adaption bezeichnet die Anpassung des Auges an verschiedene Helligkeiten
Welcher Effekt tritt auf, wenn sie mehrere Streifen mit zunehmender Helligkeit nebeneinander zeichnen (die Helligkeit der einzelnen Streifen ist über deren Fläche konstant).
Laterale Hemmung: Die Flächen der Streifen erscheinen nicht gleichmäßig hell. An den Stellen, an welchen sie aufeinandertreffen, erscheinen die dunklen Streifen dunkler und die hellen Streifen heller als sie tatsächlich sind.
Was ist eine Scheinbewegung?
Die Scheinbewegung entsteht, wenn die Position eines Objektes verändert wird und zwischen den dabei entstehenden Einzelbildern weniger als 300ms Pause liegen. Obwohl sich das Objekt in diesem Fall nicht bewegt (es verschwindet an der einen Position und erscheint wieder an einer anderen) wird die Veränderung als Bewegung des Objektes wahrgenommen.
Geben sie drei monokulare Tiefenschlüssel an, die auf bildlichen Faktoren beruhen.
- Relative Größe
- Absolute Größe
- Verdeckung
- Lineare Perspektive
- Schatten
Was ist die Funktion einer Grafikpipeline?
Der Zweck einer Grafikpipeline ist es, die Beschreibung einer dreidimensionalen Szene im Raum einer zweidimensionalen Projektion auf einer Bildoberfläche zuzuordnen.
Eignet sich die Verwendung einer Grafikpipeline für eine stereoskopische Rückprojektion Begründen sie ihre Antwort.
Ja, da sich die Grafikpipeline für alle Anzeigemedien eignet, die auf einem oder mehreren flachen (planaren) Bildschirmen basiert
Welches sind die drei Haupttransformation der Grafikpipeline?
- Modell-Transformation
- Ansichts-Transformation
- Projektions- Transformation
In welchem Raum findet das Entfernen von Rückseiten statt?
im Ansichtsraum
Beschreiben sie ein Vorgehen zum Entfernen von Rückseiten.
Um festzustellen, ob eine Fläche eine Vorderseite oder eine Rückseite ist, bildet man das Skalarprodukt aus der Flächennormalen und dem Vektor, der vom Mittelpunkte der Oberfläche zum Betrachtungspunkt zeigt. Ist das Skalarprodukt kleiner 0, so handelt es sich um eine Rückseite, da der Winkel zwischen den Vektoren dann ein stumpfer ist, und die Fläche kann entfernt werden.
Was sind metamere Farben?
Mischfarben die aus unterschiedlichen Spektralfarben zusammengesetzt sind, können trotzdem den gleichen Farbeindruck hervorrufen. Dies Farben nennt man Metamer.
Wie errechnet sich der Z-Wert im CIE-Normvalenzsystem aus dem X-Wert und dem Y-Wert?
𝑍=1−𝑋−𝑌
Wie kann man aus dem CIE-Normvalenzsystem farbtongleiche Farben ablesen?
- es muss ein Weißpunkt auf der Black-Body-Curve liegen
- am äußeren Farbraumrand liegen die Farben.
- Alle dazwischen liegenden Werte sind farbgleich und mit verschiedenen Weißanteil.
Wo liegt der Theoretische Weißpunkt im CIE-Normvalenzsystem und wieso weicht er in der Praxis von diesem Werten ab?
Der theoretische Weißpunkt liegt bei den Koordinaten (1/3,1/3,1/3). Der Weißpunkt ist abhängig von der Beleuchtungssituation, z.B. der Farbtemperatur der Lichtquelle. Er muss daher immer für die jeweilige Beleuchtungssituation bestimmt werde und kann überall im Farbraum liegen.
Was bezeichnet der Begriff „Gamut“?
Der Gamut bezeichnet die Menge aller Farben, die ein Gerät (Monitor, Drucker, Film, ..) darstellen kann.
Was ist der größte Nachteil des RGB-Farbsystems? Geben sie ein Beispiel an.
Das RGB Farbsystem ist nicht intuitiv hinsichtlich der Definition von Farben. Um z.B. eine hellere farbtongleiche Farbe zu erhalten, müssen aller drei Komponenten in unterschiedlicher Art und Weise verändert werden.
Wieso ist der Schwarzanteil beim CYMK-Farbmodell nötig?
Es ist derzeit technisch nicht möglich die drei Grundfarben Cyan, Gelb und Magenta so rein zu produzieren, dass ihre Mischung ein sattes Schwarz ergibt. Es können nur dunkle Brauntöne erzeugt werden. Daher ist es nötig, Schwarz als separate Komponente zu Verfügung zu stellen
Wie funktioniert die bilineare Filterung bei der Anwendung auf Texturen?
Bei der bilinearen Filterung werden zuerst die beiden Werte des oberen und unteren Texels linear entlang der u-Achse interpoliert. Anschließend werden diese Werte entlang der v-Achse interpoliert.
Nennen sie zwei Beschränkungen des Environment Mappings?
- Es führt nur dann zu geometrisch korrekten Ergebnissen, wenn das Objekt im Vergleich zu seiner Umgebung klein ist.
- Ein Objekt kann nur seine Umgebung und nicht sich selbst reflektieren.
Was ist der Hauptunterschied zwischen Bump Mapping und Displacement Mapping?
Beim Bump Mapping werden nur die Oberflächennormalen manipuliert, während beim Displacement Mapping die Vertizes selbst verändert werden. Das Bump Mapping verändert daher nur das Aussehen einer Oberfläche, während das Displacement Mapping auch die Form einer Oberfläche verändert.
Was versteht man unter Textursysnthese?
Textursynthese ist die automatische Erzeugung von Texturen.
Was beschreib der sogenannte Formfaktor bei der Radiosity Method
Der Formfaktor beschreibt, wieviel Strahlungsenergie eine Empfängerfläche von einer Senderfläche empfängt im Verhältnis zur komplett in den Halbraum abgestrahlten Energie der Sendefläche
Geben Sie zwei Vorteile und zwei Nachteile der Radiosity Methode an.
Vorteile:
- Diffuse Reflexionen können global berechnet werden
- Flächenlichtquellen werden ohne Mehrkosten mitberechnet
Nachteile:
- Die Rechenzeit geht mit N², wenn N die Anzahl der Patches ist
- Es können keine spekularen Reflexionen berechnet werden
Welche Effekte lassen sich mit dem diffusen Ray-Tracing erzeugen, die mit dem Whitted Ray-Tracing nicht erzeugt werden können?
- weiche Schatten
- verschwommenen Reflexionen
- Tiefenunschärfe
- Bewegungsunschärfe
Was unterscheidet das Path-Tracing vom Whitted Ray-Traycing bei der Betrachtung der Strahlverfolgung?
- Beim Whitted Ray-Tracing werden alle möglichen Strahlen pro Auftreffpunkt verfolgt, beim Path-Tracing nur einer, der zufällig bestimmt wird
- Beim Whitted Ray-Tracing wird die Strahlverfolgung abgebrochen, sobald ein Strahl eine diffuse Oberfläche trifft, beim Path-Tracing nicht
- Beim Whitted Ray-Tracing wird pro Pixel nur ein Strahl berechnet, beim Path-Tracing mehrerer Strahlen pro Pixel
Was haben alle früheren Animationsgreäte gemeinsam?
- Mehrere aufeinander abgestimmte, leicht veränderte Einzelbilder
- Geschwindigkeit bestimmt Darstellungsqualität
Was versteht man unter Tweening?
Tweening(Inbetweeing) ist ein Verfahren in dem eine Animation, bei dem Einzelbilder zwischen zwei Keyframes eingefügt werden, um fließender Übergang zwischen den Keyframes herzustellen.
Nenne 3 frühere Animationsgeräte
-
Thaumatrop:
Animation existiert vor der Kamera -
Zoetrop - das Rad des Lichts:
Einzelbilder an den Innenwänden -
Praxinoskop:
Gleiches Prinzip wie Zoetrop, erweitert um sich drehende Spiegel und Licht
Eine Deckenlampe befindet sich 1,67m über einem Tisch. Sie sendet einen isotropen Lichtstrom von 3000 lm in einen kegelförmigen Bereich mit Öffnungswinkel 160°. Wie hoch ist die Beleuchtungsstärke
- Raumwinkel berechnen sr
2xPi (1-cos(alpha/2) - Lichtstärke berechnen cd
Lichstrom/Raumwinkel - Beleuchtungsstärke berechnen lx
(Lichtstärke/r2) x Cosß
r = 1,67m
