Multimedia und Virtual Reality Vorlesung am Martin Kurze Multimedia in 3D

Martin Kurze:Multimedia und VR Multimedia in 3DFolie Repräsentation räumlicher Objekte n als Volumenelemente (Voxel) –aus bildgebenden Verfahren (Medizin, Materialkunde) n durch Definition der Oberfläche n explizit (Polygongitter) n implizit (Skelett + Abstandsparameter) –aus Modellier-Programmen

Martin Kurze:Multimedia und VR Multimedia in 3DFolie Sehen und Darstellen in 3D n konzeptionelles Modell des 3D Darstellens „Clipping“ des Betrachtungs- Pyramide 3D Welt- koordinaten Vorverarbeitung (Sichtbarkeits- berechnungen) Transformation in 2D Anzeige- Koordinaten „clipped“ 3D Welt- koordinaten 2D Anzeige- koordinaten 

Martin Kurze:Multimedia und VR Multimedia in 3DFolie Projektionen n definiert durch gerade Strahlen –vom Projektionszentrum –auf die Projektionsfläche n Projektionsfläche ist eben (nicht selbstverständlich!) –planare geometrische Projektion –Gegenbeispiele aus der Kartografie n Man kann unterscheiden: –perspektivische Projektion –Parallelprojektion

Martin Kurze:Multimedia und VR Multimedia in 3DFolie Perspektivische Projektion Z X Y Z X Y Fluchtpunkt der z-Achse

Martin Kurze:Multimedia und VR Multimedia in 3DFolie Parallelprojektion Z X Y Z X Y orthografisch isometrisch

Martin Kurze:Multimedia und VR Multimedia in 3DFolie orthografische Projektionen

Martin Kurze:Multimedia und VR Multimedia in 3DFolie Ansichtsraum (view volume) View plane Back clipping plane Front clipping plane

Martin Kurze:Multimedia und VR Multimedia in 3DFolie Koordinatensysteme n 3D-Vektoren –rechtshändig –linkshändig n homogene Koordinaten –4D-Vektoren zur Repräsentation der Punkte –4*4 Matrizen für diverse Transformationen Z X Y Z X Y

Martin Kurze:Multimedia und VR Multimedia in 3DFolie Rendering Pipeline (Beispiel) „Datenbank“ traversieren 3D Welt- koordinaten Modell transformieren Ray tracing Anzeige 

Martin Kurze:Multimedia und VR Multimedia in 3DFolie Modellieren n Geometrie –Primitive –implizite Oberflächen –Dreiecksnetze –Position und Richtung n Oberflächenmuster n Licht (Art, Farbe, Intensität, Richtung) n Kamera (Position und Richtung)

Martin Kurze:Multimedia und VR Multimedia in 3DFolie Modellieren (2)

Martin Kurze:Multimedia und VR Multimedia in 3DFolie Rendering Pipeline (2) n Vorverarbeitung –clipping –hidden surface removal –hidden object removal –backface culling –...

Martin Kurze:Multimedia und VR Multimedia in 3DFolie Strahlverfolgung n Von jedem Punkt der Anzeige wird ein „Sehstrahl“ in die Szene gesendet. n Jede Reflexion an einem Objekt wird berechnet. n Die Berechnung endet im Prinzip an der Lichtquelle. n In der Praxis wird nach wenigen (ca 3 bis 5) Reflexionen abgebrochen.

Martin Kurze:Multimedia und VR Multimedia in 3DFolie Ray tracing in progress

Martin Kurze:Multimedia und VR Multimedia in 3DFolie Licht und Schatten

Martin Kurze:Multimedia und VR Multimedia in 3DFolie Näher ´ran! Beachten Sie die Reflexe auf der Stuhllehne!

Martin Kurze:Multimedia und VR Multimedia in 3DFolie Raytracing - Ein Ergebnis

Martin Kurze:Multimedia und VR Multimedia in 3DFolie Detailansicht (Antialiasing)

Martin Kurze:Multimedia und VR Multimedia in 3DFolie das Ganze in VRML

Martin Kurze:Multimedia und VR Multimedia in 3DFolie Übungsaufgaben n Bilden Sie das VRML-97-Logo in 3D nach (roter Würfel, grüne Kugel, blauer Kegel; keine „Kondens-Streifen“)! n Erstellen Sie eine Szene mit Boden, Haus und einem Baum! n Erweitern Sie die Szene um 10 weitere Bäume an anderen Positionen und mit anderer Größe!