Vorlesungsskript Computergraphik II - IWR

Kapitel 1
Einführung ins Rendering
Mit dem Begriff Echtzeit Rendering verbindet man immer noch geringere Qualität und schnelle, aber
nicht unbedingt realistische Spielegraphik. Inzwischen sind aber auch Verfahren wie Raytracing auf
gutem Wege, in Echtzeit darstellbare Bilder zu liefern. Hierfür ist noch immer speziell entwickelte
Hardware nötig, die die Parallelisierbarkeit des Algorithmus optimal ausnutzt (siehe beispielsweise
die Arbeiten von Philipp Slusallek, Universität Saarbrücken [SWW + 04]). Eine weitere Entwicklung
setzt auf die Auslagerung vieler einfacher Operationen auf die Graphikprozessoren (GPU) und erzielt
damit einen großen Geschwindigkeitsvorteil im Renderprozess.
Diese Vorlesung wird sich mit den möglichen Qualitätssteigerungen im Rendering auseinandersetzen
und dabei den algorithmischen Teil und mathematische Verfahren betonen. Damit ein Quereinstieg
möglich ist, wiederholt dieses Eingangskapitel einige Themen aus dem ersten Teil der Vorlesung.
1.1 OpenGL und was es sonst noch so alles gibt
Die Open Graphics Library (OpenGL) ist eine architektur- und programmiersprachenunabhängige
Implementierung eines Application Programming Interface (API) zum Erzeugen von 3D-Computergraphik.
Sie wird als Teil der Graphikkarten-Treiber ausgeliefert, wobei auf der Graphikkarte fehlende
Funktionen von der CPU emuliert werden können. Die gängigste Open-Source-Implementierung
annähernd gleicher Mächtigkeit und nachprogrammierter Struktur ist die Mesa-Bibliothek.
Auf dieser Basis haben weitere Entwicklungen aufgesetzt, wie beispielsweise das Visualization Toolkit
(VTK). Es wurde für spezielle Anforderungen im wissenschaftlichen Bereich entwickelt, hat daher
seine Stärken im Bereich der Darstellung von Messdaten und Simulationsdaten, Strömungs- und Vektorfeldern.
Die Virtual Reality Markup Language (VRML) ist ein Standard zur Beschreibung von 3D-Graphiken
mit einfachen geometrischen Objekten und Beleuchtungsmodellen. Erweitert um Interaktionen und
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