Für die Erzeugung möglichst wirklichkeitsnaher Bilder wird neben einer genauen geometrischen Beschreibung und einem Sichtbarkeitsverfahren auch eine Methode zur Berechnung der Farb- und Helligkeitswerte der einzelnen Punkte der Oberfläche eines Gegenstandes verwendet. Die Berechnung der Helligkeit an der Oberfläche wird durch ein Beleuchtungsmodell ermittelt. In einem solchen Modell werden die Einflüsse der Lichtquellen (Lage, Größe, Stärke, spektrale Zusammensetzung) sowie der Oberflächenbeschaffenheit (Geometrie, Materialeigenschaften) berücksichtigt. Das Modell muss also den Vorgang der Lichtausbreitung in einer virtuellen Umgebung beschreiben berücksichtigen.
Inhaltsverzeichnis
- Geometrische Objekte
- Mathematische Darstellung
- Beispiel Quader
- Beispiel Kugel
- Explizierte Darstellung
- Normalvektoren
- Lokale Beleuchtungsmodelle
- Wireframe (Drahtgittermodell)
- Flat shading
- Gouraud shading
- Phong shading
- Lokale Beleuchtungsmodelle - Eigenschaften
- Globale Beleuchtungsmodelle
- Ray Tracing
- Radiosity
- Globale Beleuchtungsmodelle - Eigenschaften
- Material
- Farbe
- Reflexion
- Transparenz
- Textur
- Texturen
- Projektionsarten
- Flache Projektion
- Sphärische Projektion
- Parametrische Projektion
- Kubische Projektion
- Zylindrische Projektion
- Bump, Displacement
- Bump
- Displacement
- Transparency Maps
- Prozedurale Erzeugung
- Licht, Farbe, Intensität
- Lichtquellen - parallel, ambient
- paralelles Licht
- ambientes Licht
- Lichtquellen - Punkt, Spot
- Punktlicht (Omni)
- Spot
- Lichtquellen – Projektor
- Umgebungseffekte
- Nebel
- Schnee, Regen
- Hintergrund
- 3D Eingabegeräte
- Scanner
- Digitizer
- 3D Ausgabegeräte
- 3D Display
- 3D Printer
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Dieses Dokument vermittelt die grundlegenden Konzepte der dreidimensionalen Darstellung im Computer Aided Architectural Design (CAAD). Es behandelt die geometrische Modellierung, Beleuchtungsmodelle, Materialeigenschaften und Texturen, sowie verschiedene Aspekte der Licht- und Farbdarstellung und Umgebungseffekte in der 3D-Visualisierung.
- Mathematische und explizite Darstellung geometrischer Objekte
- Verschiedene Beleuchtungsmodelle für realistische Darstellung
- Materialeigenschaften wie Farbe, Reflexion und Transparenz
- Anwendungen von Texturen in der 3D-Darstellung
- Lichtquellen, Farbe, Intensität und Umgebungseffekte
Zusammenfassung der Kapitel
Das erste Kapitel behandelt die mathematische und explizite Darstellung geometrischer Objekte. Es erklärt die Verwendung von Parametern zur Beschreibung einfacher Formen wie Quader, Kugel, Zylinder und Kegel. Das zweite Kapitel befasst sich mit lokalen Beleuchtungsmodellen, die verwendet werden, um die Helligkeit und Farbe von Objekten zu berechnen. Es werden verschiedene Modelle wie Wireframe, Flat shading, Gouraud shading und Phong shading vorgestellt. Das dritte Kapitel beleuchtet globale Beleuchtungsmodelle, die die Interaktion von Licht und Objekten in einer virtuellen Umgebung berücksichtigen. Es behandelt die Techniken Ray Tracing und Radiosity. Das vierte Kapitel untersucht die Materialeigenschaften, die die Interaktion von Licht mit der Oberfläche eines Objekts beeinflussen, einschließlich Farbe, Reflexion, Transparenz und Textur. Das fünfte Kapitel widmet sich Texturen und ihren verschiedenen Projektionsarten. Es erläutert auch die Verwendung von Bump und Displacement Maps, sowie Transparency Maps und die prozedurale Erzeugung von Texturen. Das sechste Kapitel behandelt Lichtquellen, Farbe und Intensität, wobei es verschiedene Arten von Lichtquellen und deren Eigenschaften beschreibt. Das siebte Kapitel befasst sich mit Umgebungseffekten, wie Nebel, Schnee, Regen und Hintergrund.
Schlüsselwörter
Dreidimensionale Darstellung, CAAD, Geometrische Objekte, Beleuchtungsmodelle, Material, Texturen, Licht, Farbe, Intensität, Umgebungseffekte, 3D-Eingabegeräte, 3D-Ausgabegeräte.
Häufig gestellte Fragen
Was ist der Unterschied zwischen lokalen und globalen Beleuchtungsmodellen?
Lokale Modelle berechnen Licht nur für einzelne Punkte, globale Modelle (wie Ray Tracing) berücksichtigen Reflexionen zwischen Objekten.
Was bewirkt "Phong Shading"?
Es erzeugt glatte Oberflächen und realistische Glanzpunkte auf 3D-Objekten durch Interpolation von Normalvektoren.
Welche Textur-Projektionsarten gibt es im CAAD?
Dazu gehören flache, sphärische, zylindrische und kubische Projektionen zur Anpassung von Bildern auf 3D-Körper.
Was ist der Unterschied zwischen Bump- und Displacement-Mapping?
Bump-Mapping täuscht Unebenheiten durch Lichteffekte vor, während Displacement-Mapping die Geometrie tatsächlich verformt.
Welche Lichtquellen werden in der 3D-Visualisierung genutzt?
Punktlichter (Omni), Spotlichter, paralleles Licht (Sonne) und ambientes Grundlicht.
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- Anonym (Author), 2002, Grundlagen der dreidimensionalen Darstellung im Computer Aided Architectural Design, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/10346
