LF4: Einfache IT-Systeme

von Julian Möller

LSP

Name : Julian Möller

Datum: 31.03.2014

Lernfeld: 4

Ziel:

Ich kann…

1… die Unterschiede und Funktionen von GDI, DirextX und OpenGL unterscheiden und erläutern. (b1)

2…die Zusammenhänge und Funktionsweise von Rendering, Textur-Mapping und Shader erklären. (b1)

3… erarbeiten, was 3D – Beschleunigung für Grafikkarten bedeutet. (b1)

Lernnachweis:

Zu…

1… aufstellung verschiedener Information über die verschiedenen Technologien.

2… erläutern der Komponenten durch Informationen und Bilder.

3… Darstellen der Informationen über die Erweiterung einer Grafikkarte.

Weg:

Ich mache mich sachkundig zu Grafikkarten und deren Features, durch das Internet oder vorhandene Fachbücher.

Ich benötige Programme zur grafischen Darstellung ( z.B Visio ).

Ggf. brauche ich zu einem Themenbereich noch einmal einen Input um diesen besser zu verstehen.

Auswertung:

• Ich bin mit dem Ergebnis zufrieden. Ich konnte alle Ziele, welche ich mir vorgenommen habe in der mir vorgenommenen Zeit erreichen und bin der Qualität der Lernprodukte zufrieden.

• Ebenfalls fand ich den Input in dieser Woche besser, als in den letzten da etwas näher auf das Thema eingegangen wurde.

Shader

Shader sind Hardware- oder Software-Module, die bestimmte Rendering-Effekte bei der 3D-Computergrafik implementieren.

Verarbeitungskette

CPU sendet Steuerbefehle und Geometrie-Daten an die Grafikkarte.
Im Vertex-Shader werden die Eckpunkte der Geometrie transformiert.
Im Tessellation-Shader (genauer: Tessellation-Control-Shader und Tessellation-Evaluation-Shader) können die Primitive (z.B. Dreiecke) weiter unterteilt werden.
Ist ein Geometry-Shader auf dem Grafikchip vorhanden und aktiv, durchlaufen die Geometriedaten nun diesen, hierbei werden weitere Veränderungen an der Szene vorgenommen.
Nun wird das Primitiv rasterisiert, wobei einzelne Fragmente erstellt werden. Die nur pro Eckpunkt (Vertex) vorliegende Informationen werden hierbei über die Dreiecksfläche interpoliert.
Im Fragment-Shader gibt es arithmetische Rechenwerke (Shader Units) und Textur-Einheiten (Texture Mapping Units, TMUs).
Nachdem die Fragmentberechnung abgeschlossen ist, wird der Test auf Sichtbarkeit (Z-Test) ausgeführt. Bei Sichtbarkeit findet ein Schreibvorgang in den Framebuffer statt. Dieser Schritt kann unter bestimmten Umständen bereits direkt nach der Rasterisierung vorgenommen werden (Early Z-Test).

3D - Beschleuniger

Ein 3D-Beschleuniger ist eine Erweiterung der Grafikkarte eines Personal Computers, die auf die Berechnung und Darstellung dreidimensionaler Objekte spezialisiert ist.

Diese Erweiterung kann dreiecksbasierte Algorithmen (wie Z-Puffern, Texture Mapping) und Antialiasing durch Hardwarebeschleunigung weitaus schneller berechnen.

Texture - Mapping

Der Begriff Texture Mapping bezeichnet ein Verfahren der 3D-Computergrafik.

Es dient dazu, die Flächen dreidimensionaler Oberflächenmodelle mit zweidimensionalen Bildern – sogenannten „Texturen“ – und Oberflächeneigenschaften auszustatten.

Texturen lassen computergenerierte Bilder detailreicher und realistischer erscheinen, ohne dass das zugrundeliegende Modell selbst verfeinert werden muss.

GDI

Komponente des Betriebssystems Microsoft Windows

Dient als Programmierschnittstelle zu den logischen Grafikgeräten (Grafikkarte, Drucker) und kapselt die Komplexität der Hardware ab

Zuständig für Aufgaben wie das Zeichnen von Linien und Kurven, Darstellung von Schriftzeichen und Bitmaps und Verwaltung von Farbpaletten

OpenGL

OpenGL ist eine Spezifikation für eine plattform- und programmiersprachenunabhängige Programmierschnittstelle zur Entwicklung von 2D- und 3D- Computergrafikanwendungen

Beschreibt etwa 250 Befehle, die die Darstellung komplexer 3D-Szenen in Echtzeit erlauben

Zudem können andere Organisationen (zumeist Hersteller von Grafikkarten) proprietäre Erweiterungen definieren.

DirectX

DirectX ist eine Sammlung COM-basierter Programmierschnittstellen für multimediaintensive Anwendungen auf der Windows-Plattform

Vorrangig wird es bei der Darstellung komplexer 2D- und 3D-Grafik eingesetzt

Bietet auch Unterstützung für Audio, diverse Eingabegeräte (zum Beispiel Maus, Joystick) und Netzwerkkommunikation.