Graphische Datenverarbeitung Ⅰ 学习笔记

1. Pipeline

1.1 Graphische Primitive

1.2 Model and View Transform

1.3 Vertex Shading

1.4 Clipping

1.5 总结 Die 3D Graphikpipeline – Geometrie

1.6 Triangle Setup

Scanline 8: 和图形交点横坐标x的值

1.7 Triangle Traversal (Scan Conversion)

1.8 Merging

使用两个Back Buffer，第一个Back Buffer用来和Front Buffer交换最新且已完成的渲染的数据，第二个Back Buffer用于渲染

1.9 总结 Die Graphikpipeline - Rasterisierung

1.10 OpenGL 4.2 Pipeline

2. input

2.1 Abtastung Realer Objekte Verarbeitungsschritte

2.2 Taxonomie: Erzeugung von Tiefenbildern

2.3 Taxonomie: Erzeugung von Tiefenbildern (2)

2.4 Vor- und Nachteile Optischer Verfahren

2.5 Optische Triangulation

2.6 Epipolargeometrie

2.7 Aktive Optische Triangulation

2.8 Praktische Probleme optischer Triangulation

2.9 Verdeckungen

2.10 Triangulation – Streifenprojektionsverfahren

2.11 Prinzip der Streifenprojektion

2.12 Streifenprojektionsverfahren (schwarz/weiss)

S:Schwarz; W:Weiss

2.13 Tiefenbestimmung mittels Time of Flight

2.14 Tiefenbestimmung mittels Time of Flight

3. Transformation

3.1 Koordinaten & Koordinatensysteme

3.2 Vektorräume

3.3 Affine Unterräume

3.4 Affine Unterräume, Beispiele

3.5 Affinkombinationen und Baryzentrische Koordinaten

A(\(\Delta\)())表示面积

3.6 Baryzentrische Koordinaten

3.7 Konvexe Hülle

比值符号应该是|

3.8 Lineare Abbildung

3.9 Skalierung

3.10 Rotation

3.11 Scherung

(https://blog.csdn.net/zhangphil/article/details/102476505)

3.12 Transformation der Normalen

法向量的Transformation需要乘以矩阵逆的转置

3.13 Affine Abbildung

3.14 Eigenschaften Affiner Abbildungen

3.15 Homogene Koordinaten

3.16 Affine Abbildungen & homogene Koordinaten

3.18 Translation (echt affine Abbildung)

3.19 Rotation um eine beliebige (Ursprungs)Achse

3.20 Berechnung einer Orthonormal-Basis

3.21 Rotation um beliebige Achse

3.22 Rotation um beliebigen Punkt

4. space

4.1 Räumliche Datenstrukturen, Klassifikation

4.2 Hüllkörper (Bounding Volumes)

4.3 Zusammengesetzte Hüllkörper

4.4 Hüllkörperhierarchien (BVH)

4.5 Occlusion Culling – Beispiel

4.6 Bounding Volumes

4.7 Räumliche Aufteilung

4.8 Hüllkörperhierarchien – Konstruktion

4.9 Schnitt-Test für einfache Hüllkörper

4.10 Raumunterteilungen – Reguläre Gitter: z.B. achsenparallel

4.11 Raumunterteilungen Schwierigkeiten des Octree

4.12 Raumunterteilungen Kd Tree = flexiblere Variante der Octree-Idee

4.13 Raumunterteilungen optimale räumliche Datenstrukturen

4.14 Raumunterteilungen Binary Space Partion (BSP)

4.15 Aufbau eines BSP-Trees

4.16 Binary Space Partion (BSP) Durchlaufstrategien (allgemeine Traversierung)

4.17 Binary Space Partion (BSP) Geometrie-Traversierung

BSP几何遍历是指先右根左遍历再对子树左根右遍历。

4.18 Hierarchische Raumunterteilungen Zusammenfassung

4.19 Hüllkörperhierarchie versus Hierarchische Raumunterteilung

4.20 Räumliche Datenstrukturen, Vergleich

4.21 Szenengraph

4.22 Szenengraph Struktur, graphentheoretischer Blickwinkel

4.23 Szenengraph, Sichten

4.24 Szenengraph, Allgemeinere Konstruktion

4.25 OpenSG, Besonderheiten

4.26 Design & Knotentypisierung in OpenSG

4.27 OpenSG Einige Gruppenknoten

4.28 Billboards

4.29 DistanceLOD (Level of Detail)

4.30 Distance LOD, Prinzip

4.31 Distance LOD, Strategien

4.32 OpenSG, Light

4.33 Szenengraph ermöglicht effizientes Rendering

4.34 总结

5. projection

5.1 Homogene Koordinaten

5.2 Projektiver Raum

5.3 Homogene Koordinaten (n=4)

5.4 Einbettung

5.5 Zentralprojektion

5.6 Projektive Fernpunkte \([x,y,z,0]^{T}\)

5.7 Besonderheiten

5.8 Projektive Abbildungen und Matrizen

p和\(t^{T}\)是分块矩阵，等于号上面加个感叹号表示 希望它等于

5.9 Gliederung

5.10 Taxonomie

5.11 Projektive Abbildungen- Eigenschaften

5.12 Perspektivische und parallele Projektionen

5.13 Parallele Projektion

5.14 Rechtwinklige, parallele Projektion

5.15 Parallele Projektion – Hauptriß

5.16 Perspektivische Projektion

5.17 Eigenschaften & Beobachtungen

5.18 Sichtbarkeitsbereich

5.19 Vertigo-Effekt

5.20 Perspektivische Projektion

上式化简同除\(\frac{-z}{n}\)为什么相等？？？

5.20 Perspektivische Projektion Eigenschaften

为什么\((0,0,-z,0)^{T}\)可以推出\((0,0,-f-n,1)^{T}\)，-f-n从哪来的？？？

5.21 Projektionsbeispiel mit Hilfsgeraden

5.22 Perspektivische Projektion nachfolgende Transformation auf KSV

为什么最后的结果要乘n？？？

5.23 Neuer z-Wert

5.24 Tiefenwerte im kanonischen Sichtvolumen Auswirkungen der clipping planes n und f

5.25 Z-Buffer-Test in der merging-Phase

5.26 Perspektivische Transformation - allgemeine Situation

5.27 Viewport Transformation

5.28 Geometrieverarbeitung - Zusammenfassung und OpenGL

6. clipping and culling

6.1 Wdh. Culling – Überblick

6.2 Backface Culling

6.3 Backface Culling – Berechnung

6.4 Back & Frontface Culling in OpenGL

6.5 Anwendung Back & Frontface Culling

6.6 Clipping (Abschneiden / Ausschnitt)

6.7 Artefakte vermeiden

6.8 Wrap-around Problematik

6.9 w-Clip

6.10 Clipping – Grundidee

6.11 2D-Clipping (Liniensegment gegen Halbraum)

为什么E(P) = n\(\cdot\)(P-\(Q_{1}\)) = n\(\cdot\)P - n\(\cdot\)\(Q_{1}\) ???

6.12 2D-Clipping

5.13 Cohen-Sutherland-Algorithmus (CSA)

6.14 CSA: 2D-Clipping am Rechteck

6.15 CSA: Tests

6.16 CSA: kein einfacher Ausschluss

6.17 CSA: kein trivialer Ausschluss

6.18 CSA: 2D-Clipping am Dreieck

6.19 Cohen-Sutherland-Algorithmus Verallgemeinerungen

6.20 2D-Polygon-Clipping Idee: Sutherland-Hodgman-Algorithmus (SHA)

6.21 SHA: Beispiel

7. Light

7.1 Farbe & Licht

7.2 Spektrum des sichtbaren Lichtes

7.3 Tristimulus-System: Additive Farbmischung

7.4 Erstes Graßmannsches Gesetz & Farbraum

7.5 Technisches Farbmodell: RGB

7.6 Licht als „Lichtstrahlen“

7.7 Materialien und Reflexionsmodelle - Beispiele

7.8 Ambiente Beleuchtung (0D)

7.9 Ideal diffuse Reflexion (1D)

E是入射强度

7.10 Ideal spiegelnde Reflexion

为什么垂直距离是(L\(\cdot\)N)\(\cdot\)N

7.11 Spekulare Reflexion

7.12 Reflexionsmodell von Phong (2D)

7.13 Wirkung des Shininess-Faktor

7.14 Reflexionsmodell von Blinn-Phong

7.15 Kombination der Beleuchtungsmodelle

7.16 BRDF (4D)

7.17 Isotropic BRDF (3D)

7.18 Spatially Varying BRDF (6D)

7.19 BSSRDF (8D)

7.20 Scattering Function (9D)

7.21 Allgemeines Reflexionsmodell (12D)

7.22 Flat Shading (GL_FLAT)

7.23 Gouraud Shading (GL_SMOOTH)

7.24 Probleme von Gouraud Shading

7.25 Phong Shading

7.26 Beleuchtung mit mehreren Lichtquellen

7.27 Cook-Torrance Modell

7.28 Bestimmung von BRDF-Parametern

7.29 Zusammenfassung

8. Raytracing

8.1 Rasterisierung

8.2 Ray Tracing

8.3 Grundschritte

8.4 Beschreibung eines Strahls

8.5 Ray Tracing-Pipeline4

8.6 Ray Tracing Varianten

8.7 Rendergleichung (Rendering Equation)

8.8 Echtzeit Ray Tracing

8.9 Beschleunigungsmöglichkeiten

8.10 Beispiel: Bounding Volume Hierarchie

8.11 Ray Tracing - Dualität

8.12 Photon Mapping Beispiel

8.13 Photon Map

8.14 Anti-Aliasing auf der Pixel-Ebene

8.15 Simulation von Gloss und Translucency

8.16 Anti-Aliasing der Reflexion

8.17 Vollständiges Anti-Aliasing

8.18 Approximation der Integrale

8.19 Monte Carlo-Integration

8.20 OO-RT: Relation between classes

9. Texture

9.1 Texturen – Motivation

9.2 Prinzipielle Vorgehensweise & Einordnung

9.3 Non-Parametric Texture Mapping

9.4 Parametric Texture Mapping

9.5 Texture Mapping(纹理映射)

9.6 Texture Mapping – Formal

9.7 Texture Mapping – in der Praxis

9.8 Two-Part Mapping

9.9 Box-Mapping

9.10 Zylinder-Mapping

9.11 Kugel-Mapping

为什么是三角函数的-1次方？？

9.12 3D-Texturen

9.13 Diskrete & Prozedurale Texturen

9.14 Beispiel: prozedurale 3D-Textur

9.15 Rekonstruktion aus diskreten Texturen

![].(https://img2020.cnblogs.com/blog/1201453/202102/1201453-20210220071415857-927720861.png)

9.16 Texturwiederholung

9.17 Kachelung

9.18 Texturwiederholung und Synthese

9.19 Generelle Probleme diskreter Texturen

9.20 Problem: Perspektive

9.21 Problem: Abtastfehler

9.22 Motivation für Filterung

9.23 Footprint

9.24 Filterungsmethoden zur Minifikation

9.25 Mip-Mapping

9.26 Mip-Mapping Beispiel

9.27 Bestimmung des Mip-Map-Levels

9.28 Mip-Mapping und Trilineare Interpolation

9.29 Beispiel bilineare Interpolation

9.30 Besser: trilineare Interpolation

9.31 Diskrete Texturen – Anisotropie

9.32 Footprint-Assembly (FPA)

9.33 Summed Area Tables (SAT)

9.34 Summed Area Tables

9.35 Summed Area Tables: Mittelwerte

.9.36 Tunneltest

9.37 Texturierung in der Rasterisierung?

仿射变换为什么是斜的？？？

9.38 Texturierung in der Rasterisierung

9.39 Anpassung der Textur-Parameter

9.40 Texturierung in der Rasterisierung

怎么化简的？？？

9.41 Korrektur von anderen Attributen?

9.42 Über Bilder hinaus

9.43 Bump Mapping

9.44 Parallax Mapping

9.45 Parallax Mapping Beispiele

9.46 Displacement Mapping (Cook 1984)

9.47 View-dependent Displacement Mapping

9.48 Displacement Mapping Beispiel

9.49 Bump vs Parallax vs Displacement Mapping

9.50 Environment Mapping

9.51 Environment Mapping - Auswertung

9.52 Zusammenfassung

10. raster

10.1 3D Graphik-Pipeline

10.2 Übergang zur Rasterisierung: Screen Mapping

10.3 Screen Mapping

10.4 Fließkommazahlen und ganze Zahlen

10.5 Übersicht Rasterisierung

10.6 Triangle Setup

10.7 Triangle Traversal (Scan Conversion)

10.8 Scan Conversion

10.9 Rasterisierung von Linien Differential Digital Analyzer (DDA)

10.10 Rasterisierung von Linien Bresenham-Algorithmus (1965)

为什么是2dy和2dy-2dx

10.11 Rasterisierung von Linien Mittelpunkt-BA

10.12 Rasterisierung von Polygonen

10.13 Problem: Aliasing – Abtasttheorie

10.14 Alias- und Treppen-Effekt

10.15 Antialiasing

10.16 Antialiasing: Supersampling

10.17 Multisample Antialiasing (MSAA)

10.18 Sampling Masken

10.19 Vergleich: ordered und rotated grid

10.20 Mehrfachverwendung von Samples

10.21 Jitter Pattern

10.22 Pixel Shading

10.23 Shading Beispiel – Distance Falloff

10.24 Shading Beispiel – Lens Flare (Blendenflecke)

10.25 Merging

10.26 Sichtbarkeit

10.27 Painters Algorithmus

10.28 z-Buffer

10.29 Merging

11. radiosity

11.1 Wiederholung: globale Beleuchtung

11.2 Bedeutung von diffuser Interreflexion

11.3 Radiosity

11.4 Radiometrische Größen

11.5 Raumwinkel

11.6 Differentieller Raumwinkel

11.7 Rendering Equation mit diffuser Reflexion

11.8 Finite Elemente Methode

11.9 FE-Methode Beispiel

11.10 Formfaktor

11.11 FF-Eigenschaften

11.12 Berechnung des Formfaktors

11.13 Nusselt‘s Analogon

11.14 Hemicube

11.15 Monte Carlo Integration

11.16 Radiosity-Matrix

11.17 Diagonaldominanz

11.18 Gauss-Seidel Iteration

11.19 Rekonstruktion

11.20 Radiosity Texture

11.21 Beispiel Radiosity-Textures

11.22 Texturen

11.23 Progressive Refinement

11.24 Der ambiente Term

11.25 Ambiente Korrektur

11.26 Hierarchischer Ansatz

11.27 Adaptive Unterteilung

11.28 Hierarchical Radiosity

11.29 Hierarchische Unterteilung

11.30 Rekursiver Algorithmus

11.31 Das Orakel

11.32 Energieverteilung

11.33 BF-Refinement

11.34 Laufzeitüberlegung

12. shadows

12.1 Schatten

12.2 Wozu Schatten?

12.3 Definitionen

12.4 Harte und weiche Schatten

12.5 Ungenaue Schatten

12.6 Einfacher Trick bei statischen Szenen: Schatten in einer Textur speichern

12.7 Schatten in der GDV

12.8 Shadow Map

12.9 Vor- und Nachteile

12.10 Self-shadow aliasing

12.11 Treppeneffekt

12.12 Treppeneffekt verringern

12.13 Schatten in der GDV

12.14 Shadow Volumes

12.15 Shadow Volumes benutzen

12.16 Wiederholung Stencil Buffer

12.17 Shadow Volumes mit Stencil Buffer

12.18 Probleme von Shadow Volumes

12.19 z-pass und z-fail

12.20 Trick mit dem Unendlichen

12.21 Auswirkungen

12.22 Merging Volumes

12.23 Silhouettenkanten

12.24 Vor- und Nachteile von Shadow Volumes