Die Prozesse der Rendering-Pipeline
Die Rendering-Pipeline kann nach folgenden Gesichtspunkten unterteilt und beschrieben werden: (a) nach den verwendeten Verfahren wie Transformation,Projektion, Clipping,.... (b) anhand der auftretenden Koordinatensysteme |
3d- bzw. 2d Objekte werden in einem eigenen Objekt-Koordinatensystem, auch lokales Koordinatensystem genannt, durch Transformation (Translation, Rotation oder Skalierung) in der Szene platziert. Im ersten Schritt werden diese Objekte in ein Weltkoordinatensystem transformiert. Mathematisch werden die Transformationen durch Matrixmultiplikationen der Transformationsmatrizen mit den die Objekte definierenden Punkten durchgeführt. Das Ergebnis ist eine Beschreibung der Szene im Welt-Koordinatensystem oder globalen Koordinatensystem. | |
In der nächsten Stufe wird die Platzierung der virtuellen Kamera im Welt-Koordinatensystem durchgeführt. Die Beschreibung einer Szene im Ansichtskoordinatensystem ist die Betrachtungsweise der Szene aus Sicht der Kamera. Entscheidungen wie perspektivische bzw. parallele Projektion werden in diesem Schritt getroffen. Mathematisch handelt es sich um ähnliche Berechnungen wie bei der Transformation von 3d-Objekten. | |
Nach der Positionierung und Ausrichtung der Kamera wird das entsprechende Sichtvolumen festgelegt. Die Definition der Projektionsart hat hier erheblichen Einfuss. Wird eine Parallelprojektion verwendet, wird keine perspektivische Verzerrung berechnet. Die Objekte werden auf das dreidimensionale Sichtvolumen zugeschnitten. Die resultierenden Koordinaten werden als Clipping-Koordinaten bezeichnet. | |
In der Stufe D wird der Übergang von dreidimensionalen auf zweidimensionale Koordinaten vollzogen. Es entstehen Koordinaten in der Projektions- oder Bildebene, im Bild-Koordinatensystem. In dieser Stufe findet auch das Clipping und Culling statt. | |
In der Stufe E erfolgt die Rasterung der projizierten Punkte in das zweidimensionale Geräte-Koordinatensystem, die Schattierung und die Bestimmung der Sichtbarkeit mit dem Bildraumverfahren des z-Buffers. Es entsteht ein zweidimensionales Pixelbild im Gerätekoordinatensystem des Ausgabegerätes.Die Bestimmung der Intensität bzw. die Farbe eines Pixels wird mittels Beleuchtungsmodellen und Schattierungstechniken ermittelt. Die Berechnung der Beleuchtung erfolg je nach Beleuchtungsmodell in unterschiedlichen Stufen. |