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Alpha Blending

Alpha Blending ist das Ausblenden von Bilddaten durch Einbeziehung von Transparenz- oder Alphawerten. Der Alphawert eines Bildpunkts (Pixels) bestimmt die Transparenz bzw. die Opazität. Liegt der Wert bei 0, ist der Pixel absolut transparent und damit unsichtbar. Der endgültige Farbwert eines Pixels wird - je nach Transparenzgrad - prozentual ermittelt, indem dieser aus dem Farbwert der Textur und dem α-Wert des Alphakanals gemischt wird. Eine ähnliche, aber nicht gleiche Situation entsteht, wenn einem Vertex der Drahtgittergeometrie ein α-Wert zugewiesen wird, was allgemein als Vertex-Alpha bezeichnet wird. Benutz wird diese Technik vor allem, um Effekte wie Glas, Wasser, Nebel, Staub, Lichtkegel, Feuer, etc. nachzubilden. Auch beim sogenannten Billboarding, d.h. beim Freistellen von Texturmotiven, wird Alpha Blending angewendet, indem der Hintergrund transparent gesetzt und damit die Textur-Texel ausgeblendet werden.

Alphakanal

Der Alphakanal (alpha channel), oder α-Kanal ist ein zusätzlicher Kanal, der in Rastergrafiken zusätzlich zu den Farbinformationen der RGB-Kanäle die Transparenz (Durchsichtigkeit) der einzelnen Pixel (Bildpunkte) speichert. Die Darstellung eines Bildes mit Alphakanal auf einem Hintergrund wird als Alpha Blending bezeichnet. Alphakanäle können auf verschiedene Arten gespeichert werden:

-Externer bzw. separater Alphakanal

Die Transparenzinformationen werden in einer externen Graustufendatei gespeichert. Für die Darstellung eines Bildes mit externem Alphakanal muss die Bild- wie auch die Alphakanal-Datei importiert werden. Die darstellende Anwendung interpretiert den Alphakanal und ist somit für die korrekte Transparenz-Wiedergabe verantwortlich. Dieser Vorgang wird auch Interpretation des Alphakanals genannt.

-Direkter Alphakanal

Bei Dateien, die den Alphakanal als sogenannten direkten Alphakanal (straight alpha) enthalten, werden die Transparenzinformationen in einem separaten Kanal, zusätzlich zu den Farbkanälen, gespeichert. Ein Pixel innerhalb der Datei wird demnach nicht nur mit drei Werten (R,G,B) gespeichert, sondern mit vier Werten: (R, G, B, a). Die Farbkanalinformation des Bildes wird durch den direkten Alphakanal nicht verändert.

-Integrierter Alphakanal

Bei dem integrierten Alphakanal (premultiplied alpha) wird die Transparenzinformation wie beim direkten Alphakanal in einem eigenen Kanal gespeichert. Der wesentliche Unterschied zum direkten Alphakanal ist, dass die Farbwerte des Bildes mit einer Hintergrundfarbe im Verhältnis zum Alphakanal abgemischt werden. Wie viel von der Originalfarbe eines Pixels verwendet wird, hängt von seiner Deckkraft ab. Halbtransparente Pixel werden zum Beispiel mit 50 % Schwarz und 50 % Hintergrundfarbe gespeichert. Diese Integration des Alphakanals in die Farbkanäle geschieht nicht anstelle, sondern zusätzlich zur Speicherung des Alphakanals. Dadurch soll die korrekte Anzeige des Bildes auch in Anwendungen ermöglicht werden, die keinen Alphakanal unterstützen.

Der Home-Nostruktor 13.0 unterstützt im Unterschied zu den Vorgängerversionen ausschließlich Dateiformate mit direktem Alphakanal, d.h. die Formate *.dds, *.tga und *.png. Ambientes Licht

Ambientes Licht ist ein Umgebungslicht, das sich gleichmäßig auf alle Farbwerte eines jeden Vertexes auswirkt und somit eine Art Grundbeleuchtung darstellt. Angewendet wird diese Art der Ausleuchtung in Computerspielen, damit die wechselnden Lichtverhältnisse bei Tages- und Nachtszenen reguliert werden können, ohne dass unzählige imaginäre Lichtquellen eingesetzt werden müssen. Da das ambiente Licht zugleich die dunkelste Farbe des Schattens bestimmt, kann kein Vertex in der 3D-Szene dunkler werden als der Farbwert des ambienten Lichts.
Ambientes Licht lässt sich am besten an einem Bild erklären:

Sie sehen, das Licht kommt von links, die Kugel wirft ihren Schatten nach rechts. Teile der kleinen Kugel und einige Kacheln liegen vollständig im Schatten und sind nicht sichtbar, denn im Schatten herrscht absolute Dunkelheit. In der Realität dagegen sind Kacheln und Kugel, wenn auch abgeschwächt, trotz Schatten zu sehen. Warum? Weil das Licht nicht nur von der Sonne, sondern von überall her kommt, da es von den Objekten in der Umgebung reflektiert wird. Dieses Umgebungslicht erhellt, wenn auch nur schwach, auch die Objekte, die im Schatten liegen, andernfalls könnten wir im Schatten eines Sonnenschirms keine Zeitung lesen. Anisotropes Filtern

Anisotropes Filtern bezeichnet eine Methode der Texturfilterung, speziell für Texturen in verzerrter Darstellung; beispielsweise Flächen in 3D-Szenen, die in einem flachen Winkel betrachtet werden. Dies wird fälschlich auch als Schärfentiefe bezeichnet, da Texturen die weit entfernt sind, im Vergleich zu anderen Verfahren, schärfer dargestellt werden. Im Gegensatz zu isotropen Filtern wird hierbei ein nicht-quadratischer Filterkernel (je nach Hardware ein Rechteck oder ein Parallelogramm) angenähert. Müssen mehrere Textur-Pixel auf ein Ziel-Pixel dargestellt werden (herauszoomen des Lade-Objektes), kommt die Operation zum Einsatz und verrechnet die Textur-Pixel zu dem einem Ziel-Pixel. Dabei werden die Nachbarpixel dynamisch verrechnet und auf das Ziel-Pixel ausgegeben. Je schräger das Lade-Objekt zur Kameraposition steht, je größer sind die Vorteile dieser Methode, was beim Bilinearen Filtern nicht der Fall ist.

ANSI-Code

ANSI = American National Standards Institute. Der genormte ANSI-Zeichensatz ist eine Erweiterung des als veraltet geltenden ASCII-Codes, und wird unter anderem vom Windows- und Macintosh-Betriebssystem als Standard verwendet. Mit der Tastenkombination:

[Alt] + [Ziffer mit vorangestellter 0] können die ANSI-Zeichen aufgerufen werden.

Beispiele:

[Alt]+[064] = @; [Alt]+[0128] = €; [Alt]+[0137] = ‰; [Alt]+[0169] = ©; [Alt]+[0216] = Ø; [Alt]+[0189] = ½; [Alt]+[0160] = (*geschütztes Leerzeichen)

(* Das geschützte Leerzeichen wird benötigt um Buchstaben, Zahlen oder Wörter bei einem Zeilenumbruch nicht auseinanderzureißen. Erscheint in einem Text z.B. die Angabe "800 km", so kann es passieren, dass die Ziffer "800" am Ende einer Zeile oder Seite und "km" am Anfang der nächsten Zeile oder Seite erscheint).

Soll verhindert werden, dass ein Trennstrich in einem Namen (z.B. Meier-Müller) oder einer Aufzählung (08-15) getrennt wird, muss mit der Tastenkombination [Strg]+[Umschalt]+[Trennstrich] ein geschützter Trennstrich erzeugt werden.

Antialiasing

Antialiasing, auch Anti-Aliasing oder Kantenglättung, ist die Verminderung von unerwünschten Effekten, die bei der Erzeugung einer Computergrafik durch das begrenzt aufgelöste Pixelraster entstehen können, wie dem Alias-Effekt oder dem Treppeneffekt. Bei diesem Verfahren werden die Bildinhalte nicht nur am jeweiligen Pixel, sondern auch an benachbarten Positionen abgetastet und in die Berechnung der Pixelfarbe einbezogen. Dabei werden die Farbwerte des zu glättenden Objekts mit denen des Hintergrunds vermischt, so dass die Außenkanten weicher erscheinen. Entsprechend wird dieses Verfahren als Edge-Antialiasing bezeichnet - im Unterschied zum Vollbild-Glättung (Full Scene AA), wo auch die Kanten innerhalb des Objekts berücksichtigt werden. Antialiasing-Methoden unterscheiden sich also durch das zur Verteilung der Abtastpunkte verwendete Schema wie auch durch den Rekonstruktionsfilter, der bestimmt, wie die an den Abtastpunkten ermittelten Farbwerte gewichtet werden.

Artefakt

In der Computergrafik versteht man unter einem Artefakt einen Darstellungsfehler, der nicht auf die Ausgangsdaten zurückzuführen ist. Für eine fehlerhafte Bildwiedergabe können unterschiedliche Artefakte verantwortlich sein:

·Rasterungsartefakte

Diese entstehen fast zwangsläufig bei der Rasterung von mehr oder weniger genau definierten Objekten in das zweidimensionale Ganzzahlsystem der Bildschirmauflösung. Die sichtbare Beeinträchtigung kann durch Antialiasing minimiert werden.

·Kompressionsartefakte

Bei verlustbehafteter Bild- oder Videokompression wie JPEG bzw. MPEG können sichtbare Artefakte (meist Blockartefakte) aufgrund fehlender Informationen auftreten. Diese sind unvermeidlich, lassen sich aber durch entsprechende Algorithmen minimieren. Beim Modellexport aus dem Home-Nostruktor 8.0 zu EEP 7.5 / 8.0 wird eine verlustbehaftete Texturenkompression im DXT-Format (DXT1 oder DXT5) verwendet. Artefakte, die dadurch entstehen, müssen mangels besserer Alternativen in Kauf genommen werden.

·Rundungsfehler bei Grafikkarten

Bei den ersten Grafikkarten, die 3D-Berechnungen durchführen konnten, verursachte eine Gleitkomma-Genauigkeit von teilweise nur 8 Bit Rundungsfehler, die zu deutlich sichtbaren Artefakten führten. Heute ist dieses Problem weitestgehend gelöst.

·Shader-Artefakte

Diese Darstellungsfehler können durch eine fehlerhafte oder übertaktete Grafikkarte verursacht werden. Arbeitet der Vertex-Shader nicht korrekt, werden einige Eckpunkte nicht korrekt transformiert und positioniert, so dass die gerenderten Objekte verzerrt erscheinen. Funktioniert der Pixel-Shader nicht richtig, werden die Objekte zwar korrekt transformiert, die Farbwerte aber nicht immer adäquat wiedergegeben. Hersteller von Grafikchips wie AMD (ATI) oder Nvidia veröffentlichen auf ihren Websites Tools zum Überprüfen solcher Fehler.

Ausleuchtung (Lighting)

Ausleuchtung (Lighting). Unter Ausleuchtung - nicht zu verwechseln mit der Beleuchtung eines Modells über Licht-IDs - verstehen wir die dynamische Berechnung der Helligkeit und Farbe eines Bildpunktes nach dem lokalen Beleuchtungsmodell (siehe auch Beleuchtungsmodell).

Das Lighting, also eine Berechnungsmethode von Direct3D ist eine Annäherung daran, wie Licht in der wirklichen Welt funktioniert, wobei man hier von einer weitestgehenden Vereinfachung sprechen sollte, die nur die Illusion erweckt, es würden tatsächliche Lichteigenschaften nachgebildet. Manche physikalischen- und Naturgesetze werden bei der Ausleuchtung in keiner Weise berücksichtigt, wie z.B. der Energieerhaltungssatz. Für eine Ausleuchtung, die natürliche Lichteigenschaften nachzubilden versucht, wird der Winkel zwischen der Oberflächennormalen und der Richtung der Lichtquelle berechnet, und zwar für jedes Bild, da sich die Position des Objekts in Relation zur Lichtquelle ändern kann. Während die Ausleuchtung bis zu EEP 6.0 auf die jeweilige Farbe der 3D-Geometrie und auf das ambiente Licht beschränkt blieb, das durch Direct3D in einer Art Farbfusion über die Dreiecke der 3D-Modelle geblendet wurde, ermöglicht die neue Grafik-Engine ab EEP 7 eine Simulation von "echtem" Licht und Schatten - soweit bei einer Simulation von Echtheit gesprochen werden kann. Dabei können unterschiedliche (physikalisch nicht korrekte) Lichtquellen genutzt werden:

·Ambient Light (ambientes Licht)

ist ein typisches Umgebungs- oder Hintergrundlicht, das sich gleichmäßig in allen Richtungen ausbreitet und auch Vertices ausleuchtet, die im Schatten liegen und sonst komplett schwarz erscheinen würden.

·Directional Light (gerichtetes Licht)

simuliert eine im Unendlichen situierten Lichtquelle mit parallel verlaufenden Strahlen, die aus einer bestimmten Richtung kommen und alle Objekte unter einem Winkel ausleuchten. Genutzt wird eine solche Ausleuchtung, um besonders große Lichtquellen wie z.B. Sonnenlicht nachzuahmen.

·Point Light (Punktlicht bzw. positioniertes Licht)

mit begrenzter Reichweite, das von einem bestimmten Punkt in der Umgebung ausgeht und mit der zunehmender Entfernung abnimmt (wie z. B. das Licht einer Kerze).

·Spot Light (Scheinwerfer- bzw. Strahler-Licht)

hat eine Position wie auch eine Richtung und emittiert nur in einem kegelförmigen Bereich wie beispielsweise eine Straßenlaterne oder eine Taschenlampe.

Licht-Arten der Ausleuchtung

Die unterschiedlichen Lichtquellen an der richtigen Stelle, in der richtigen Intensität, in der richtigen Zeit und der richtigen Kombination einzusetzen, ist eine eigene Kunst, die man sich nur mit der entsprechenden Erfahrung aneignen kann. Beachtet werden sollte aber in jedem Fall, dass die verschiedenen Lichttypen auch unterschiedlich viel Zeit für die Berechnung in Anspruch nehmen. Am wenigsten Rechenzeit erfordert normalerweise das ambiente Licht, gefolgt vom gerichteten und vom Punktlicht, während Scheinwerferlicht am meisten Rechenzeit beansprucht und somit auch am langsamsten ist.

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