3D-Computergrafik
3D-Computergrafik ist ein Oberbegriff für verschiedene Verfahren zur Darstellung räumlicher Daten mit den Mitteln der Computergrafik.
Die 3D-Computergrafik läßt sich in zahlreiche weitere Bereiche unterteilen:
Zum einen die photorealistische 3D-Computergrafik, die sich mit der möglichst detailgetreuen Nachbildung der Wirklichkeit befasst. Im Gegensatz dazu steht die nicht-photorealistische 3D-Computergrafik, die z.B. aus ästhetischen Gründen Verfremdungen erzeugt (z.B. Comic-Renderer). Am wichtigsten sind hier Raytracing und Radiosity, bzw. so genannte globale Illuminationsverfahren.
Zwei weitere große Teilbereiche der 3D-Computergrafik stellen die Virtual Reality (Virtuelle Realität) und die Augmented Reality (Erweiterte Realität) dar. Beide legen ihr Hauptaugenmerk auf die Echtzeitfähigkeit und die sich daraus ergebende Interaktion mit dem Betrachter (z.B. verändern der Perspektive bei einer Drehung des Kopfes).Während in der Virtual Reality Welten komplett im Rechner generiert werden, beschäftigt sich die Augmented Reality mit dem Einbinden von künstlichen Objekten in die Realität (z.B. über Datenbrillen). Hier wird vorallem mit dem so genannten Scanline Rendering gearbeitet.
Aufgrund der drastisch gestiegenen Leistung von Grafikkarten in den letzten Jahren lassen sich immer hochwertigere Bilder in Echtzeit berechnen, dennoch unterscheiden sich die verwendeten Verfahren nachwievor erheblich. Wesentlich zur Entwicklung der Echtzeit 3D-Computergrafik hat der ursprünglich von SGI eingeführte Grafikstandard OpenGL, der die Möglichkeiten moderner Grafikhardware nutzt. Aktuell wird die Entwicklung, vorallem im Bereich der Computerspiele auch start durch das von Microsoft entwickelte DirectX vorangetrieben. Ausser DirectX und OpenGL gab es noch andere Ansätze, wie zum Beispiel Glide. Diese konnten sich allerdings nicht durchsetzen. Im professionellen Bereich hat nur OpenGL wirkliche Bedeutung.
Verfahren
Die zentralen Verfahren der 3D-Computergrafik beschäftigen sich mit der Ausbreitung von Licht und dessen Reflexionen bzw. Transmission sowie der Darstellung auf einem zwei dimensionalen Ausgabegerät (Monitor). Aufgrund der Komplexität einer physikalisch korrekten Berechnung des Lichtaustauschs zwischen Gegenständen in einem Raum, sind alle Verfahren immer nur (grobe) Annährungen an die Realität. Es gibt daher auch eine große Anzahl verschiedener Beleuchtungsmodelle mit jeweils unterschiedlichen Vor- und Nachteilen bzw. Möglichkeiten.
Ein weiterer wichtiger Aspekt der 3D-Computergrafik ist die so genannte Texturierung, das Einfügen von Bildern (oder berechneter Muster) auf Flächen im Raum.
Ebenfalls ein wichtiges Gebiet ist das so genannte Meshing, die Annährung einer mathematisch beschriebenen Oberfläche (z.B. einer Kugel) durch ebene Flächen.