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title: "Grafische Datenverarbeitung 1"
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tags: [GDV1]
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date: 2024-02-13
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draft: false
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Eine Zusammenfassung der Inhalte der Vorlesung **Grafische Datenverarbeitung 1** aus dem Wintersemester 2023/2024.
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<a href="./Elective/Visual/GDV1/JSN_GDV1_Summary.pdf" target="_blank">Download</a>
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**Inhalt:**
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1. **Grafikpipeline und Rendering-Techniken**
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- Die **Grafikpipeline** besteht aus mehreren Schritten: **Geometrie-Transformationen, Rasterisierung und Fragmentverarbeitung**.
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- Moderne Grafikkarten nutzen **programmierbare Pipelines** (Vertex- und Fragment-Shader) für **effiziente 3D-Darstellung**.
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- **Raytracing vs. Rasterization**: Raytracing erzeugt realistische Reflexionen und Schatten, benötigt aber hohe Rechenleistung.
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2. **3D-Transformationen und Projektionen**
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- Transformationen ermöglichen das **Positionieren und Skalieren von Objekten** im 3D-Raum.
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- **Homogene Koordinaten und Matrixmultiplikation** werden für Effizienz verwendet.
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- **Parallele vs. Perspektivische Projektion**: Parallele Projektionen bewahren Parallelität, während perspektivische Projektionen **Fluchtpunkte** haben.
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3. **Beleuchtungsmodelle und Shading-Techniken**
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- **Phong-Beleuchtungsmodell** für realistische Lichtberechnungen mit **Umgebungs-, Diffus- und Spiegelreflexionen**.
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- **Shading-Techniken**
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4. **Texturierung und Mapping-Verfahren**
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- **Texture Mapping** legt 2D-Bilder auf 3D-Oberflächen.
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- Erweiterte Verfahren wie **Bump Mapping, Parallax Mapping und Displacement Mapping** simulieren Oberflächenstrukturen.
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- **Mip-Mapping und anisotropische Filterung** verbessern die Qualität bei entfernten Objekten.
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5. **Culling, Sichtbarkeitsberechnungen und Optimierungen**
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- **Backface Culling** entfernt nicht sichtbare Rückseiten von Objekten.
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- **Z-Buffering** und **Stenciling** sorgen für eine korrekte Tiefendarstellung.
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- **Octrees, BSP-Trees und kd-Trees** helfen, Szenen effizient zu organisieren und die Renderzeit zu optimieren.
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