Informatik: Grundlagen von Aufbau und Grafik einer Echtzeit-3D-Welt
Released by matroid on Mi. 12. September 2007 11:39:14 [Statistics]
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Informatik

\(\begingroup\) Die Games Convention 2007, die kürzlich zu Ende gegangen ist, verbuchte Rekordeinnahmen und gleichzeitig ein Rekordwachstum. Viele, die vor einigen Monaten die Meldung gelesen hatten, die Videospiel-Industrie habe bereits Film- und Musikindustrie im Jahresumsatz überholt, waren zu Recht erstaunt. Doch es ist längst nicht nur die Unterhaltungsbranche, welche ohne Echtzeit-3D-Grafik undenkbar wäre. Ingenieure modellieren Autoteile, Architekten visualisieren Baupläne und Wissenschaftler simulieren komplexe Vorgänge mit Hilfe dieser Technik und ersparen sich damit allesamt enorm viel Arbeit. Doch was da eigentlich bis zu hundert mal in der Sekunde passiert, wenn man etwa in einem Action-Spiel durch ein 3D-Gewölbe läuft, wissen meiner Erfahrung nach erstaunlich wenige. Die einzelnen Bestandteile, die man braucht, um eine 3D-Szene aufzubauen, möchte ich mit dieser Arbeit erläutern. Es wird auch darauf eingegangen, wo der Unterschied z.B. zwischen der 3D-Grafik eines Computerspiels und der eines Animationsfilms wie "Shrek" ist. Es wird außerdem erläutert, was Polygone sind und was Polygonzahlen aussagen, wie die 3D-Objekte ihre "Haut", die Textur, bekommen, und schließlich wie Lichteffekte funktionieren.

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Die PDF-Datei des Artikels findest du hier. Da ich einen Vortrag über dieses Thema gehalten habe, gibt es passend zum Artikel auf meiner website auch ein Handout und einer Präsentation.
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Grundlagen von Aufbau und Grafik einer Echtzeit-3D-Welt [von JRRT0lkien]  
Die Games Convention 2007, die kürzlich zu Ende gegangen ist, verbuchte Rekordeinnahmen und gleichzeitig ein Rekordwachstum. Viele, die vor einigen Monaten die Meldung gelesen hatten, die Videospiel-Industrie habe bereits Film- und Musikindustrie im Jahresumsatz überholt, waren zu Recht erstaunt. Do
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"Informatik: Grundlagen von Aufbau und Grafik einer Echtzeit-3D-Welt" | 15 Comments
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Re: Grundlagen von Aufbau und Grafik einer Echtzeit-3D-Welt
von: da_bounce am: Mi. 12. September 2007 12:05:57
\(\begingroup\)Hmm, der erste Artikel über Grafik auf dem Matheplaneten :). Das könnte man von mir aus noch ausweiten. Schöne Einführung zum Thema Grafik und Modellierung. Vielleicht hätte man noch ein wenig mehr zu den gängigsten Programmen, wie Archicad, 3ds, maya, Kaydara schreiben könnnen. greetz\(\endgroup\)
 

Re: Grundlagen von Aufbau und Grafik einer Echtzeit-3D-Welt
von: dax_riggs am: Mi. 12. September 2007 14:21:06
\(\begingroup\)Netter Artikel - bietet eine gute Einführung in das Thema für jemanden der nichts bzw. wenig Ahnung davon hat. Danke, Gruss - dax\(\endgroup\)
 

Re: Grundlagen von Aufbau und Grafik einer Echtzeit-3D-Welt
von: susi0815 am: Mi. 12. September 2007 14:39:55
\(\begingroup\)Bitte Schatten und Schattierungswert nicht immer durcheinander würfeln!!! Schatten ist das was man landläufig darunter versteht, also ein Objekt und wenn drüber das Licht ist, darunter der Schatten (z.B. als Projektion auf die Ebene). Schattierung ist die Berechnung der Grauwerte oder Farben nach einem Modell. Dabei kann man selbst bei Gouraud Shading noch etwas faken, in dem man (wenn bekannt) die ursprünglichen Normalen des Objekts z.B. der Kugel benutzt. dann sieht das ganze auch schon viel besser aus 😄 \(\endgroup\)
 

Re: Grundlagen von Aufbau und Grafik einer Echtzeit-3D-Welt
von: JRRT0lkien am: Mi. 12. September 2007 18:47:52
\(\begingroup\)Hallo, danke für Eure positive Rückmeldung und die Verbesserungsvorschläge. susi, du hast Recht, ich habe unsinnigerweise "Schattenwert" statt "Schattierungswert" auf S. 15 geschrieben. Was die Programme angeht, sagen sie mir zwar vom Namen etwas, aber ich habe nur mit der Maya PLE (ausführlicher) und 3DSMax 8 (kurz) gearbeitet. Maya dürfte erwähnenswert sein, weil es sowohl im High Poly (Filme) als auch Low Poly (Spiele) Bereich genutzt wird. Beide sind natürlich von Autodesk. Ansonsten würde mir noch Blender einfallen, was Open Source ist. Die Maya PLE dagegen enthält glaube ich ziemlich viele Funktionen verglichen mit der teuersten Variante, darf aber nicht kommerziell genutzt werden. Gruß JRRT0lkien \(\endgroup\)
 

Re: Grundlagen von Aufbau und Grafik einer Echtzeit-3D-Welt
von: da_bounce am: Mi. 12. September 2007 21:13:43
\(\begingroup\)Hey weitere bekannte wären a noch SoftimageXSI, Lightwave, Rhino 3d, Cinema 4d und natürlich AutoCad und deren Partner :) aber ich bevorzuge zum modelieren 3d Studio MAx lg\(\endgroup\)
 

Re: Grundlagen von Aufbau und Grafik einer Echtzeit-3D-Welt
von: JRRT0lkien am: Do. 13. September 2007 16:21:24
\(\begingroup\)Was Leveleditoren angeht, finde ich UnrealED sehr cool. Mich würde mal interessieren, ob der Editor zur neuen Unreal Engine 3 bereits zur Verfügung steht? Bei UT und UT 2004 weiß ich, dass er dem Spiel beilag. Das kürzlich erschienene Bioshock basiert ja schon auf der UE 3. Wobei ich persönlich sowieso kaum drin basteln könnte. Es mag grandios sein, aber wenn ich die Hardware-Anforderungen und die Demo-Größe (2 GB!) von Bioshock sehe, wird mir schwindelig... JRRT0lkien\(\endgroup\)
 

Re: Grundlagen von Aufbau und Grafik einer Echtzeit-3D-Welt
von: FlorianM am: Do. 13. September 2007 18:18:31
\(\begingroup\)Hallo, ein wirklich gelungener Artikel, der interessante Einblicke gibt. :) Danke! Gruss Florian\(\endgroup\)
 

Re: Grundlagen von Aufbau und Grafik einer Echtzeit-3D-Welt
von: xycolon am: Do. 13. September 2007 21:14:43
\(\begingroup\)hi ein wirklich schöner, einführender artikel :) an unserer uni kommt sowas leider zu kurz. zum glück konnte ich in meinem auslandsstudium eine echt praxixorientierte einführungsvorlesung in dieses spannende thema hören :) und es macht echt spaß, ein spiel zu programmieren. theoretisch könnten mit einem projekt aus diesem bereich viele verschiedene spezialgebiete abgedeckt werden, wie z.b. netwerk-, ki- und grafikprogrammierung, effiziente algorithmen und datenstrukturen. und das ganze würde noch enorm spaß machen, das wäre mal ne idee für unis. (jaja, dann kommt wieder das wir-bilden-wissenschaftler-aus argument ;) ) gruß, xycolon p.s. nvidia arbeitet daran, einen grafikchip mit realtime-ray-tracing zu entwickeln. für die zukunft können wir also auf einiges gespannt sein, denn ich möchte auch endlich mit aki auf meinem rechner rumlaufen :)\(\endgroup\)
 

Re: Grundlagen von Aufbau und Grafik einer Echtzeit-3D-Welt
von: JRRT0lkien am: Sa. 15. September 2007 10:40:10
\(\begingroup\)Hi, danke fürs Lob! Ich hatte Informatik zwar nur in der Schule (und werde ab dem Wintersemester Physik studieren), aber was sicherlich für Unizwecke auch interssant wäre: Fraktale, um etwa Bäume zu modellieren. Es gibt ja viele baum- oder grasähnliche Fraktale, die man mit ganz wenig code rekursiv programmieren kann. Würde man dies auf 3D ausweiten und ein Paar Zufallsvariablen einwerfen (salopp gesagt), könnte man sicherlich Wälder mit Bäumen füllen, ohne viel modellieren zu müssen. Ansonsten kann leider nur festgestellt werden: Spiele werden nur als Spiele anerkannt und nicht als uniwürdig erachtet, genauso, wie sie auch nicht als Kunst angesehen werden. Schade, wenn man bedenkt, dass es Spiele gab wie Final Fantasy VII, Metal Gear Solid, Max Payne, Mafia, No One Lives Forever, Deus Ex, ... Gruß JRRT0lkien\(\endgroup\)
 

Re: Grundlagen von Aufbau und Grafik einer Echtzeit-3D-Welt
von: FamilyGuy am: Sa. 15. September 2007 15:36:56
\(\begingroup\)Hallo, \quoteon(2007-09-15 10:40 - JRRT0lkien) Ansonsten kann leider nur festgestellt werden: Spiele werden nur als Spiele anerkannt und nicht als uniwürdig erachtet, \quoteoff Da habt ihr wohl einen falschen Eindruck. Bei uns an der Uni zB. werden "recht oft" im Rahmen des Softwareentwicklungspraktikums der Informatiker (teamorientierte (5+ Personen) Realisierung einer grösseren Software) Spiele programmiert. Denn wie xycolon schon sagte, eignen sich Computerspiele recht gut für eine Einführung in viele unterschiedliche Bereiche der Informatik. Hier wurde zB. ein Handyspiel programmiert. \(\endgroup\)
 

Re: Grundlagen von Aufbau und Grafik einer Echtzeit-3D-Welt
von: JRRT0lkien am: Sa. 15. September 2007 15:53:13
\(\begingroup\)Hallo FamilyGuy, an welcher Uni? Ich habe das vorher noch nie gehört. Ansonsten weiß ich nur, dass es eine Games Academy oder sowas in Deutschland gibt, aber wie die dort ausbilden weiß ich nicht. Gruß, JRRT0lkien\(\endgroup\)
 

Re: Grundlagen von Aufbau und Grafik einer Echtzeit-3D-Welt
von: da_bounce am: Sa. 15. September 2007 15:54:54
\(\begingroup\)@familyGuy wird in der Informatik auch mit 3d studio max oder maya gearbetiet, denn darüber habe ich noch nicht so viel gehört, außer das es zb ander games academy in Berlin gelehrt wird. ich finde diesen Bereich der Informatik sehr interessant und was damit möglich ist, sieht man ja in den aktuellen Kinofilmen oder in den Werbespots, die im Fernseh laufen lg\(\endgroup\)
 

Re: Grundlagen von Aufbau und Grafik einer Echtzeit-3D-Welt
von: FamilyGuy am: Sa. 15. September 2007 16:27:03
\(\begingroup\)Ich studiere an der TU Braunschweig Informatik. Es gibt hier ein Institut für Computergraphik und ein hochwertiges VR-Labor. Maya wird definitv genutzt, 3D Studio Max glaube ich auch, weiss es aber nicht genau. \(\endgroup\)
 

Re: Grundlagen von Aufbau und Grafik einer Echtzeit-3D-Welt
von: asterisque am: So. 16. September 2007 23:56:26
\(\begingroup\)Eine nette Einfuehrung in die Computergrafik. Als ersten Einstieg durchaus zu empfehlen :) @FamilyGuy euer VR-Labor ist sehr cool\(\endgroup\)
 

Re: Grundlagen von Aufbau und Grafik einer Echtzeit-3D-Welt
von: Ex_Mitglied_40174 am: Di. 18. September 2007 22:59:25
\(\begingroup\)Hallo nochmals, ich lerne im Moment Latex/Gnuplot und schreibe einen älteren Mathematik-Artikel gerade in Latex um. Mich würde mal interessieren, ob Ihr denkt, dass es sich lohnen würde diesen Artikel in Latex umzuschreiben. Da ich Lyx als Editor benutze, wäre es (vom Text her) fast eine Copy and Paste Angelegenheit, allerdings müsste ich alle Bilder in eps umwaldeln und einfügen. Die Frage ist, ob es dann besser aussehen würde, da es jetzt (amit OpenOffice) recht 'kompakt' ist. Was denkt Ihr, würde sich das lohnen? Gruß JRRT0lkien\(\endgroup\)
 

 
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