T

Tesselation

Tesselation (auch Kachelung oder Parkettierung) ist eine Technik, die sich mit der Zerlegung von Polygonen beschäftigt. Die Polygone werden bei der Tesselierung in so genannte primitive Flächen, wie z.B. Dreiecke, oder Rechtecke zerlegt. Die Dreieckszerlegung der Polygone nennt man auch Triangulation, was von DirectX automatisch vollzogen wird, wenn wir Rechtecke oder andere Polyone nicht selbst unterteilen. Das englische Wort "to tesselate" kommt ursprünglich aus dem lateinischen und bedeutet "mit Mosaik pflastern" oder "mit einem Muster überziehen". Es gibt verschiedene Typen von Tesselation, die man in folgendem Bild sehen kann. Die meisten Grafikprogramme und Grafikkarten sind heute für Dreiecke optimiert. Da Dreiecke planar und konvex sind, führt diese Vereinfachung zur Beschleunigung des Renderings, auch wenn vermeintlich mehr geometrische Figuren entstehen. Für die Tesselation gibt es aber noch weitere zwei Gründe, die uns beim Aufbau der 3D-Modelle regelrecht dazu zwingen werden, sie anzuwenden:

•Unterschiedlich große Polygone reagieren unterschiedlich auf die Ausleuchtung und Schattierung. In der Regel reagieren kleine Dreiecke viel sensibler auf das Licht als große, sie werden schneller hell und verlieren ihre Ausleuchtung viel schneller, werden also auch viel schneller dunkel. Dies führt dazu, dass das Drahtgitter der Modelle nicht gleichmäßig schnell auf das Licht reagiert und sich unerwünschte Schattierungen bilden, die man bildlich gesprochen mit "Dellen in einer Autokarosserie" vergleichen könnte. Der Ausgleich der Dreieckgrößen durch ihre Unterteilung bewirkt eine gleichmäßige Ausleuchtung.

•Zwei auf annähernd gleicher Position (coplanar bzw. parallel) liegende Polygone mit unterschiedlichen Größen, können zum Z-Fighting führen, weil bei bestimmten Winkeln die Z-Buffer-Werte der größeren Polygone kleiner sind, als die der kleinen Polygone. Durch die Angleichung der Größen der beiden, zueinander liegenden Polygone wird die Abtastung der Z-Werte erleichtert.

Das Hauptproblem der Tesselation beim Home-Nostruktor 8.0 ist, dass es aufgrund des internen Aufbaus einer Kon-Datei, keinen geeigneten Weg für eine automatische Unterteilungsfunktion gibt, womit die eigentliche Teilung der Polygone händisch, durch das Entfernen von Linien vollzogen werden muss.

Texel

Texel (Textur-Element) ist das kleinste grafische Element einer zweidimensionalen Textur, ähnlich einem Pixel (Picture-Element) in einer Rastergrafik. Der Hauptunterschied zwischen einem Texel und einem Pixel besteht darin, dass ein Texel (im Gegenteil zum Pixel, der immer gleich groß ist) für den Betrachter seine Dimensionen ändern und unter Umständen sogar "verschwinden" kann. Warum? Da eine Textur auf ein Drahtgitternetz eines Objektes projiziert wird, das im dreidimensionalen Raum dargestellt wird, so ändert sich die Größe des Objektes relativ zum Betrachter und damit auch die Größe des "aufgeklebten" Textels. Wenn das Drahtgitternetz sehr nahe am Betrachter steht, so kann es leicht vorkommen, dass ein Texel mehrere bis viele Pixel groß ist. Theoretisch könnte man ein 3D-Objekt soweit heran zoomen, dass ein einziger Texel bildschirmfüllend ist. Wird dagegen das Objekt im Raum weit nach hinten verschoben, so kommt es oft vor, dass ein Texel kleiner als ein Pixel ist und dadurch mehrere Texel miteinander verrechnet werden müssen, damit sie die endgültig berechnete Farbe des Pixels auf dem Bildschirm ergeben. In dieser Konstellation könnte man vom "Verschwinden" eins Texels sprechen, weil für die Farbbestimmung nicht mehr ein, sondern mehrere bis viele Texel herangezogen werden müssen.

Textur

Textur. Unter Textur versteht man eine Rastergrafik, die auf Polygone bzw. Objekte projiziert wird. Der Einsatz von Texturen stellt ein Standardverfahren der Computergrafik zur Verbesserung der Qualität von dreidimensionalen Szenerien dar. Die grundlegende Motivation für den Einsatz von Texturen ist es, den Realismus in der Darstellung von komplexen Oberflächenstrukturen zu verbessern, ohne dabei die Komplexität des gegebenen polygonalen Modells zu erhöhen. Ohne den Einsatz von Texturen wäre es beispielsweise für die Darstellung einer Ziegelwand notwendig, jeden Ziegel separat zu modellieren. Dabei ist es aber noch nicht einmal garantiert, dass sich die Oberfläche der einzelnen Ziegel voneinander unterscheidet, da ja meist dasselbe Modell für alle Ziegel verwendet wird, um den Modellierungsaufwand zu senken. Weiters führt ein solch komplexes polygonales Modell zu Leistungseinbußen bei interaktiven Applikationen, wie z.B. EEP. Aus diesem Beispiel läßt sich ableiten, dass es drei prinzipiell widersprüchliche Zielsetzungen gibt, die beim Einsatz von Texturen alle bis zu einem gewissen Grad erfüllt werden können:

•hoher Realismus der Darstellung

•gute Leistung bei interaktiven Applikationen

•geringer Modellierungsaufwand

Die Funktion einer Textur ist es nun ein komplexes polygonales Modell durch ein einfacheres zu ersetzen und die gewünschte Oberflächenstruktur als Bild auf das Polygon aufzubringen. Der hohe Realismus der Darstellung läßt sich dabei leicht durch den Einsatz eines beliebig komplexen Bildes realisieren, da dieses im Prinzip nichts anderes darstellt als eine zweidimensionale Punktmenge, deren Verarbeitungsgeschwindigkeit durch die Grafikhardware unabhängig von ihrem Aufbau ist. Hiermit ist bereits Forderung Nummer zwei erfüllt. Der geringe Modellierungsaufwand ergibt sich wiederum daraus, dass die geforderte Detailliertheit der Darstellung bereits durch das Bild abgedeckt wird, und man daher das zugrundeliegende geometrische Modell sehr einfach halten kann. Es gibt verschiedene Attribute des darzustellenden Objektes, die durch das Aufbringen einer Textur verändert werden können:

•Farbe der Oberfläche

Dies ist das am öftesten modifizierte Oberflächenattribut. Die Modifikation der Farbe erfolgt meist durch das Aufbringen von Bildern auf das Polygon. Dabei gibt es die Möglichkeiten einer vollständigen Farbersetzung durch die
Textur oder einer Mischung der Texturfarbe mit der Grundfarbe des Polygons (Smoothshading).

•Abbildung der Umgebung (environment mapping: Cubemapps)

Diese besondere Art von Textur dient zur Simulation von reflektierenden Gegenständen. Dabei wird ein Bild der Umgebung des Gegenstandes als Textur aufgebracht.

•Deformation der Normalvektoren (Bump-Mapping)

Um die Form einer Oberfläche zu modifizieren können die Normalvektoren dieser Oberfläche verändert werden. Dies führt zu Verformungen. Wenn man solche Verformungen durch konventionelle Modellierung realisieren müßte, wären der
Aufwand und die benötigte Polygonmenge sehr hoch.

•Reflexivität der Oberfläche (specularity bzw Specularmasking)

Hierbei repräsentiert die Textur die variable Reflexivität einer Oberfläche.

•Transparenz der Oberfläche (transparency)

Bei dieser Art des Einsatzes von Texturen handelt es sich um eine für die Wolkenmodellierung besonders interessante. Solche Texturen werden beispielsweise eingesetzt, um eine Schicht von Stratuswolken zu simulieren.

Texturkomprimierung

Texturkomprimierung wird in der Computergrafik verwendet, um den Speicher- und Bandbreitenbedarf von Texturen zu senken. Die Anforderungen an Texturkomprimierungssysteme unterscheiden sich von denen an gewöhnliche Bildkomprimierung, da schneller Zugriff auf zufällige Texel nötig ist:

•Feste Komprimierungsrate, um Adressberechnungen zu vereinfachen

•Wenige Indirektionen wegen der langen Pipelines in Graphikchips

•Verträglichkeit mit Texturcaches, d. h. Erhalt der Lokalitätseigenschaft

•Einfacher, schneller, leicht in Hardware zu implementierender Dekomprimierungsalgorithmus (dagegen darf der Komprimierungsalgorithmus sehr aufwendig sein)

Am weitesten verbreitet ist die in DirectX aufgenommene S3 Texture Compression (S3TC) im DXTn-Format. Je feiner Texturen aufgelöst werden, desto realistischer wirken die Grafiken. Bei der Texturkompression werden die Texturen mit bis zu 2048x2048 Pixel aufgelöst und dann komprimiert.

TGA (*.tga)

TGA bzw. TARGA übliche Dateiendung: *.tga - ist ein Dateiformat zur Speicherung von Bildern und steht für "Truevision Advanced Raster Graphics Array". Dieses Dateiformat wurde ursprünglich 1984 von der Firma Truevision entwickelt. 1989 wurde es um Thumbnails, Werte für Alphakanal, Gammakorrektur und Text als Metainformationen erweitert. Die Daten werden mit einer Farbtiefe von 8, 24 und 32 Bit pro Pixel als Rastergrafik (englisch bitmap) entweder unkomprimiert oder mit einer Lauflängenkodierung verlustfrei komprimiert gespeichert. TGA unterstützt zwar keine Ebenen, aber dadurch, dass es einen direkten Alpha-Kanal besitzt (der nicht ausgelagert, vielmehr mit der Datei gespeichert wird) und darüber hinaus auch noch nicht verlustbehaftet ist, so eignet es sich für die Arbeit im Home-Nostruktor 13.0 viel besser, als das BMP-Format, das z.B. keinen Alpha-Kanal besitzt. Die TGA-Rastergrafiken können mitunter mit Adobe Photoshop, Paint Shop Pro, Gimp, Paint.net und anderen Programmen bearbeitet und deren Anzeige im Home-Nostruktor 13.0 durch drücken der [F5]-Taste aktualisiert werden.

Tutorial

Tutorial. Mit dem englischen Lehnwort Tutorial (lat. tueri "beschützen, bewahren, pflegen") bezeichnet man im Computerjargon eine schriftliche oder filmische Gebrauchsanleitung für ein Computerprogramm, in der die Bedienung und die Funktionen anhand von (teils bebilderten) Beispielen Schritt für Schritt erklärt werden. Tutorials können auch Teil des Programms sein und dieses durch das Prinzip "Learning by Doing" (engl. für "Lernen durch Handeln") erklären.

Zurück zur Startseite