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3D Grafik

3D Computergrafik versucht, mit so wenig Informationen wie möglich, und so schnell als möglich, eine Repräsentation eines mathematisch beschriebenen dreidimensionalen Raumes auf eine zweidimensionale Fläche (meist einen Monitor) abzubilden.

Pixel

Ein einzelner Bildpunkt, wird für gewöhnlich in 3 Zahlenwerten (Rot, Grün, Blau) von 0-255 angegeben (8 bit pro Zahlenwert). Im Webdesign auch gerne als drei zweistellige Hexadezimalzahlen (z.B. F3A0D5). Ein Pixel als Datensatz entspricht nicht immer unbedingt einem Pixel auf dem Monitor.

Auflösung/Resolution

Die Anzahl von Pixeln in Breite und Höhe eines Bildes. Siehe auch Screen Resolution.

Koordinatensystem

In der 3D Computergrafik für gewöhnlich x,y,z. Je nach Anwendung zeigen die drei Achsen in unterschiedliche Richtungen. Für gewöhnlich allerdings X-Achse von links nach rechts, Y-Achse von unten nach oben, Z-Achse von Innen nach Aussen. Die dre Achsen werden für gewöhnlich durch drei Vektoren beschrieben, ausgehend vom Punkt 0,0,0. Das oben beschriebene Koordinatensystem hätte die drei Vektoren X-Achse(1,0,0), Y-Achse (0,1,0), Z-Achse (0,0,1).

Vector

Eine Datenstruktur bestehend aus drei Zahlen. Beschreibt mathematisch die Position eines Punktes im Raum. Kann aber auch eine Verschiebung in eine dreidimensionale Richtung beschreiben, oder eine geschwindigkeit, oder eine #Normale Siehe auch: https://mathinsight.org/vector_introduction

Quaternion

Eine Datenstruktur auf mathematischer Grundlage für Rotation in dreidimensionalen Räumen. Harte Mathe. Braucht nur 4 Komponenten um Rotation auf drei Achsen darzustellen. Die einzelnen Komponenten werden oft als x,y,z und w bezeichnet, sind aber nicht mit einfachen Koordinaten im Koordinatensystem zu verwechseln.


Kamera

In den meisten Programmen ein Objekt, durch dessen Eigenschaften (Position und Rotation im Raum) die dreidimensionale Welt auf eine zweidimensionale Fläche gezeichnet wird. Oft ähnlich wie eine physikalische Fotokamera, aber teils mit anderen Eigenschaften versehen.

FOV

kurz für Field of View, beschreibt die Winkelöffnung einer Kamera. Äquivalent bei der Fotokamera zur Brennweite eines Objektivs, allerdings mit anderen Zahlenwerten. Grob gilt: FOV 60 ist ungefähr Normalobjektiv (60 grad Blickfeld in der Horizontalen), 90 ist Weitwinkel, 120 ist Fischauge, 30 und darunter ist Teleobjektiv.

CG

Kurzform für "Computer Generated". CGI steht für Computer Generated Imagery.

Vertex

(Plural: Vertices) Ein Punkt im dreidimensionalen Raum, für gewöhnlich beschrieben durch einen Vektor mit x,y und z.

Triangle

(Auch: Tri, manchmal auch: Polygon) die einfachste Art, eine eingegrenzte Fläche im Raum zu beschreiben. Kann benutzt werden um jegliche Art von Objekt im dreidimensionalen Raum anzunähern. Wird durch drei Vertices beschrieben.

Primitive

Eine Grundform beim dreidimensionalen modellieren. Meist eine dieser durch Dreiecke beschriebenen geometrischen Figuren: Würfel, Kugel, Pyramide, Donut.

Mesh

Eine dreidimensionale Form bestehend aus Vertices, die durch Dreiecke oder Vierecke (Quads) verbunden sind, nennt sich Mesh. Von Hasen über Blumentöpfe bis hin zu zerknittertem Stoff lässt sich jede Form als Mesh annähern und abbilden. Es gibt andere Formen der Darstellung von dreidimensionalen Formen (NURBS, Pointclouds oder Voxel, mathematische Annäherungen, etc.), Mesh ist jedoch der am weitesten verbreitete Standard, auf den die meisten Grafikkarten optimiert sind.

Normale

Beschrieben durch einen Vektor. Die Normale zeigt die Ausrichtung eines Punktes im dreidimensionalen Raum an und wird für gewöhnlich pro Vertex angegeben. Ist für die Berechnung der Farbe auf einer Fläche wichtig.

Textur

Auf eine dreidimensionale Form (Mesh oder Skinned Mesh) geklebtes Bild. Die Textur ist für gewöhnlich ein Foto oder eine Grafik in Dateiformaten wie jpg, tga oder png. Texturen sind oft Teil eines Materials

Material

Eine Gruppierung von Eigenschaften, die beschreiben sollen, wie sich eine dreidimensionale Form zu simulierten Lichtquellen verhalten soll. Oft anzutreffende Eigenschaften sind: Reflektionsgrad (Albedo), Spiegelungsgrad (Specularity), Farbe (Color), Transparenz (Opacity) aber auch Textur. Letzteres als Eigenschaft der Farbe, welche die dreidimensionale Form an jeder sichtbaren Stelle reflektieren soll.

Shader

Shader bezeichnet ein Stück Programmcode, der die finale Farbgebung eines Punktes auf dem Bildschirm festlegt. Ein Shader greift auf die Informationen zurück, die eine dreidimensionale Form zur Verfügung stellt: Position im Raum der einzelnen Punkte, Verbindung der einzelnen Punkte zu dreiecken und damit abgeschlossenen Flächen, der Ausrichtung der Fläche im Raum (Normale), den Punkten zugewiesenes Material, dem Material zugewiesene Textur, einer eventuell im Speicher befindlichen Lichtquelle, und der Position der Kamera. Aus diesen Informationen errechnet der Shader, meist durch mathematische Winkelberechnung von Licht, Fläche und Kamera, die Farbe des auf dem Bildschirm darzustellenden Punktes.

Transform

In unterschiedlichen Programmen auftauchende Beschreibung von Skalierung (grösser/kleiner machen in je einer der drei Achsen), Rotation (um je eine Achse) und Translation (Bewegung um je eine Achse). Bei Unity: ein eigener Datentyp, in dem Translation und Skalierung als Vector für die drei Achsen gespeichert werden, die Rotation in schwarzer Magie als Quaternion gespeichert wird.

Rigging

Beschreibt das herstellen eines Skeletts als Teil einer dreidimensionalen Form. Die Vertices (und Triangles) der Form werden einzelnen Punkten des Skeletts (sog. Bones) zugewiesen, und ihre Positionierung wird daraufhin relativ zu der Position der Knochen ausgeführt.

Skinning

Der zweite Schritt beim Rigging. In diesem Schritt werden den einzelnen Vertices einer dreidimensionalen Form teils mehrere Bones zugewiesen, und es werden Daten erstellt zu welchem Prozentsatz welcher Bone dieses bestimmte Vertex beeinflusst.

Skinned Mesh

Zusätzlich zur definition der Form eines dreidimensional darzustellenden Objekts ([Mesh]), nennt man eine durch zu Flächen verbundene Vertices beschriebene Form die Informationen über ihre manipulierbarkeit enthält gerne auch Skinned Mesh. Eine 3D Figur, die Animationen abspielen kann, und somit ihre Topologie ändert (die Positionen der Vertices zueinander verändern sich) ist somit ein Skinned Mesh. Skinned Meshes bestehen als Datenstruktur also aus: Vertices, Triangles, Bones (referenzpunkte zu denen sich die Vertices bewegen) und Weights (Gewichtung des Einflusses verschiedener Referenzpunkte). Die Animation selbst ist als Datenstruktur nicht teil des Skinned Meshes. Es gibt alternative Wege, wie Meshes animiert werden können, bspw. durch Vertext Shader, Blendshapes, etc. auf die im weiteren nicht näher eingegangen wird.

Realtime

(dt. Echtzeit) Wenn es dem Computer gelingt, alle zur Verfügung stehenden Informationen innerhalb einer zehntel Sekunde in ein zweidimensionales Bild zu überführen und dies darzustellen, sprechen wir von Echtzeit/Realtime 3D Grafik. Gewünscht wird eine Geschwindigkeit von einer dreissigstel Sekunde, bei VR wird eine sechzigstel Sekunde angestrebt, um Übelkeit zu vermeiden.

OpenGL

Kurzform für Open Graphics Library. Ein von den Grafikkartenhersteller*Innen zur Verfügung gestelltes Set an Funktionen, mit Hilfe derer man Zugang zu hardwarebeschleunigter 3D Grafik hat. Die Funktionen funktionieren (theoretisch) Betriebssystemunabhängig auf Mac OS, Windows und Linux.

DirectX

Von Microsoft zur Verfügung gestelltes Set an Funktionen, mit Hilfe derer man Zugang zu hardwarebeschleunigter 3D Grafik hat. Funktioniert auf Windows.


Canvas

Ein von Unity verwendeter Begriff für ein Konzept der Darstellung und Interaktion von Buttons und Eingabefeldern unabhängig von der Kameraposition.

GUI

Graphical User Interface. Der Überbegriff für die Interaktionsoberfläche auf Screenbasierten Devices.


Sprite

Bitmap