Kein Folientitel

Multimedia und Virtual Reality
Vorlesung am 19.05.1999
Multimedia in 3D
Martin Kurze ([email protected])
Repräsentation
räumlicher Objekte

als Volumenelemente (Voxel)
– aus bildgebenden Verfahren
(Medizin, Materialkunde)

durch Definition der Oberfläche


explizit (Polygongitter)
implizit (Skelett + Abstandsparameter)
– aus Modellier-Programmen
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Martin Kurze: Multimedia und VR
Multimedia in 3D
Folie 2
Sehen und Darstellen in 3D
„Clipping“ des „clipped“ 3D
3D WeltBetrachtungs- Weltkoordinaten
Pyramide
koordinaten
Vorverarbeitung
(Sichtbarkeitsberechnungen)

konzeptionelles Modell
des 3D Darstellens
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Transformation in 2D Anzeige2D Anzeige- koordinaten
Koordinaten
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Folie 3

Projektionen

definiert durch gerade Strahlen
– vom Projektionszentrum
– auf die Projektionsfläche

Projektionsfläche ist eben
(nicht selbstverständlich!)
– planare geometrische Projektion
– Gegenbeispiele aus der Kartografie

Man kann unterscheiden:
– perspektivische Projektion
– Parallelprojektion
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Folie 4
Perspektivische Projektion
Fluchtpunkt Y
der z-Achse
Y
Z
Z
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X
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Folie 5
X
Parallelprojektion
Y
Y
Z
orthografisch
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X
Z
isometrisch
X
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Folie 6
3 orthografische Projektionen
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Folie 7
Ansichtsraum (view volume)
Front
clipping
plane
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View
plane
Back
clipping
plane
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Folie 8
Koordinatensysteme

3D-Vektoren
– rechtshändig
– linkshändig

Y
X
Z
Y
Z
X
homogene Koordinaten
– 4D-Vektoren zur Repräsentation der Punkte
– 4*4 Matrizen für diverse Transformationen
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Folie 9
Rendering Pipeline (Beispiel)
3D Weltkoordinaten
„Datenbank“
traversieren
Modell
transformieren
Ray tracing
Anzeige

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Folie 10
1. Modellieren

Geometrie
– Primitive
– implizite Oberflächen
– Dreiecksnetze
– Position und Richtung
Oberflächenmuster
 Licht (Art, Farbe, Intensität, Richtung)
 Kamera (Position und Richtung)

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Folie 11
Modellieren (2)
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Folie 12
Rendering Pipeline (2)

Vorverarbeitung
– clipping
– hidden surface removal
– hidden object removal
– backface culling
– ...
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Folie 13
Strahlverfolgung
Von jedem Punkt der Anzeige wird ein
„Sehstrahl“ in die Szene gesendet.
 Jede Reflexion an einem Objekt wird
berechnet.
 Die Berechnung endet im Prinzip an der
Lichtquelle.
 In der Praxis wird nach wenigen (ca 3
bis 5) Reflexionen abgebrochen.

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Folie 14
Ray tracing in progress
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Folie 15
Licht und Schatten
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Folie 16
Näher ´ran!
Beachten Sie die Reflexe auf der Stuhllehne!
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Folie 17
Raytracing - Ein Ergebnis
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Folie 18
Detailansicht (Antialiasing)
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Folie 19
... das Ganze in VRML
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Folie 20
Übungsaufgaben

Bilden Sie das VRML-97-Logo in 3D nach
(roter Würfel, grüne Kugel, blauer Kegel;
keine „Kondens-Streifen“)!
Erstellen Sie eine Szene mit Boden, Haus
und einem Baum!
 Erweitern Sie die Szene um 10 weitere
Bäume an anderen Positionen und mit
anderer Größe!

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Folie 21