C-Kurs/DreiD - Versionsgeschichte

PaulG: verschob „Ckurs/DreiD“ nach „C-Kurs/DreiD“

2013-03-05T17:37:14Z

verschob „Ckurs/DreiD“ nach „C-Kurs/DreiD“

← Nächstältere Version	Version vom 5. März 2013, 17:37 Uhr
(kein Unterschied)

Schpammor am 14. September 2012 um 15:36 Uhr

2012-09-14T15:36:50Z

77.185.11.54: /* Licht */

2011-09-14T21:56:27Z

Licht

← Nächstältere Version		Version vom 14. September 2011, 21:56 Uhr
Zeile 42:		Zeile 42:
	Wir haben lediglich einen Licht-Vektor (lgt_x,lgt_y,lgt_z), welcher von der Vorgabe bereits gesetzt wird und normalisiert ist. Zeigt dieser nun in die gleiche Richtung, wie unser Kreuzprodukt von eben, gehen wir davon aus, dass das Dreieck frontal beleuchtet wird. Wie könnte man prüfen, inwiefern die Richtungen der Vektoren übereinstimmen? Als wichtiger Hinweis: Das Kreuzprodukt muss noch normalisiert werden, da die Länge des Vektors das Ergebnis verfälscht.		Wir haben lediglich einen Licht-Vektor (lgt_x,lgt_y,lgt_z), welcher von der Vorgabe bereits gesetzt wird und normalisiert ist. Zeigt dieser nun in die gleiche Richtung, wie unser Kreuzprodukt von eben, gehen wir davon aus, dass das Dreieck frontal beleuchtet wird. Wie könnte man prüfen, inwiefern die Richtungen der Vektoren übereinstimmen? Als wichtiger Hinweis: Das Kreuzprodukt muss noch normalisiert werden, da die Länge des Vektors das Ergebnis verfälscht.

	Das Ergebnis deiner Berechnung soll ein Float zwischen 0 (nicht angeleuchtet) und 1 (voll angeleuchtet) sein. Multipliziere dein Ergebnis jeweils mit den Farb-Parametern in "set_color"-Aufruf.		Das Ergebnis deiner Berechnung soll ein Float zwischen 0 (nicht angeleuchtet) und 1 (voll angeleuchtet) sein. Multipliziere dein Ergebnis jeweils mit den Farb-Parametern im "set_color"-Aufruf.
	Wenn alles stimmt, sollte schon ein (wenn auch etwas zu kontrastreiches) Licht zu sehen sein. Experimentiere mit dem Helligkeitswert um die Lichtausbreitung etc. anzupassen. Setze beispielsweise eine Untergrenze größer 0, bilde Wurzeln oder/und gleiche den Wert mit Addition und Multiplikation an.		Wenn alles stimmt, sollte schon ein (wenn auch etwas zu kontrastreiches) Licht zu sehen sein. Experimentiere mit dem Helligkeitswert um die Lichtausbreitung etc. anzupassen. Setze beispielsweise eine Untergrenze größer 0, bilde Wurzeln oder/und gleiche den Wert mit Addition und Multiplikation an.


	== Andere Figuren ==		== Andere Figuren ==

77.185.11.54: /* Culling */

2011-09-14T21:54:42Z

Culling

← Nächstältere Version		Version vom 14. September 2011, 21:54 Uhr
Zeile 29:		Zeile 29:

	=== Culling ===		=== Culling ===
	Schalte den "WIREFRAMES_MODE" auf 0, wodurch der Würfel ausgefüllte Flächen bekommt und sieh dir zunächst das Ergebnis an. Zu sehen ist das Problem, dass wir jede Fläche ~~einfach~~ zeichnen, egal ob sie vor oder hinter den ~~bis dahin~~ gezeichneten Flächen ist. Die allgemeine und standardmäßige Lösung wäre ein Z-Buffer, wodurch Pixel, die verdeckt werden würden, einfach nicht gezeichnet werden. Dies ist für unsere Zwecke zu ~~aufwendig~~, daher nehmen wir eine speziellere Lösung: Culling.		Schalte den "WIREFRAMES_MODE" auf 0, wodurch der Würfel ausgefüllte Flächen bekommt und sieh dir zunächst das Ergebnis an. Zu sehen ist das Problem, dass wir strikt jede Fläche zeichnen, egal ob sie räumlich vor oder hinter den bisher gezeichneten Flächen ist. Die allgemeine und standardmäßige Lösung wäre ein Z-Buffer, wodurch Pixel, die verdeckt werden würden, einfach nicht gezeichnet werden. Dies ist für unsere Zwecke zu aufwändig, daher nehmen wir eine speziellere Lösung: Culling.

	Die Überlegung ist, dass es bei einem soliden Würfel nicht ~~sein~~ kann, dass wir irgendeine fläche von ~~innen~~ sehen, da diese immer von einer Außenfläche verdeckt wird. Außerdem verdeckt nie eine Außenfläche eine andere (sichtbare) Außenfläche, da der Würfel konvex ist. Wir brauchen also nur die Außenflächen zu zeichnen.		Die Überlegung ist, dass es bei einem soliden Würfel nicht passieren kann, dass wir irgendeine fläche von Innen sehen, da diese immer von einer Außenfläche verdeckt wird. Außerdem verdeckt nie eine Außenfläche eine andere (sichtbare) Außenfläche, da der Würfel konvex ist. Wir brauchen also nur die Außenflächen zu zeichnen.

	Wir befinden uns in der Methode "draw_primitive", welche ein einzelnes Dreieck zeichnet. Nachdem die Punkte (x1,y1, ... ,z3) transformiert wurden, muss geprüft werden, ob wir von innen auf die Fläche schauen. Bilde dazu aus den Koordinaten die beiden Richtungsvektoren des Dreiecks (der Ortsvektor ist egal) und bilde aus ihnen das Kreuzprodukt. Nun kann man sich überlegen, dass das Dreieck genau dann von außen zu sehen ist, wenn die Z-Koordinate des Kreuzprodukts kleiner als 0 ist (somit brauch man streng genommen die X- und Y-Koordinaten des Kreuzprodukts gar nicht). Ist die Z-Koordinate also größer-gleich 0, verlasse die Methode vorzeitig (vor dem Zeichnen des Dreiecks).		Wir befinden uns in der Methode "draw_primitive", welche ein einzelnes Dreieck zeichnet. Nachdem die Punkte (x1,y1, ... ,z3) transformiert wurden, muss geprüft werden, ob wir von innen auf die Fläche schauen. Bilde dazu aus den Koordinaten die beiden Richtungsvektoren des Dreiecks (der Ortsvektor ist egal) und bilde aus ihnen das Kreuzprodukt. Nun kann man sich überlegen, dass das Dreieck genau dann von außen zu sehen ist, wenn die Z-Koordinate des Kreuzprodukts kleiner als 0 ist (somit brauch man streng genommen die X- und Y-Koordinaten des Kreuzprodukts gar nicht). Ist die Z-Koordinate also größer-gleich 0, verlasse die Methode vorzeitig (vor dem Zeichnen des Dreiecks).

AndyF am 4. September 2010 um 09:49 Uhr

2010-09-04T09:49:51Z

← Nächstältere Version		Version vom 4. September 2010, 09:49 Uhr
Zeile 3:		Zeile 3:

	== Vorgabe ==		== Vorgabe ==
	Lade dir zunächst die Vorgaben herunter. Die "screen"-Dateien brauchen nicht verändert werden, sie sorgen für die grafische Ausgabe. Deine Aufgabe ist es, die Rechenoperationen der main.c zu ergänzen.		Lade dir zunächst die [http://docs.freitagsrunde.org/Veranstaltungen/ckurs_2010/aufgaben/C-3D_V1.0_Vorlagen.zip Vorgaben] herunter. Die "screen"-Dateien brauchen nicht verändert werden, sie sorgen für die grafische Ausgabe. Deine Aufgabe ist es, die Rechenoperationen der main.c zu ergänzen.

	Kompiliert wird das Programm mit:		Kompiliert wird das Programm mit:
Zeile 70:		Zeile 70:

	Theoretisch können auch animierte Figuren gezeichnet werden. Benutze dazu den Zähler "c_time".		Theoretisch können auch animierte Figuren gezeichnet werden. Benutze dazu den Zähler "c_time".

	~~== Vorlagen ==~~
	~~[[http://docs.freitagsrunde.org/Veranstaltungen/ckurs_2010/aufgaben/C-3D_V1.0_Vorlagen.zip Vorlagen]]~~

Poxy: /* Vorlagen */

2010-09-03T11:14:33Z

Vorlagen

← Nächstältere Version		Version vom 3. September 2010, 11:14 Uhr
Zeile 72:		Zeile 72:

	== Vorlagen ==		== Vorlagen ==
	[[~~Datei~~:~~Vorlagen~~.zip]]		[[http://docs.freitagsrunde.org/Veranstaltungen/ckurs_2010/aufgaben/C-3D_V1.0_Vorlagen.zip Vorlagen]]

Poxy: /* Vorlagen */

2010-09-03T11:10:37Z

Vorlagen

← Nächstältere Version		Version vom 3. September 2010, 11:10 Uhr
Zeile 72:		Zeile 72:

	== Vorlagen ==		== Vorlagen ==
	[[Datei:Vorlagen.zip ~~Vorlagen~~]]		[[Datei:Vorlagen.zip]]

Poxy: Vorlagen hinzugefügt

2010-09-03T11:08:24Z

Vorlagen hinzugefügt

← Nächstältere Version		Version vom 3. September 2010, 11:08 Uhr
Zeile 70:		Zeile 70:

	Theoretisch können auch animierte Figuren gezeichnet werden. Benutze dazu den Zähler "c_time".		Theoretisch können auch animierte Figuren gezeichnet werden. Benutze dazu den Zähler "c_time".

			== Vorlagen ==
			[[Datei:Vorlagen.zip Vorlagen]]

AndyF am 1. September 2010 um 17:51 Uhr

2010-09-01T17:51:24Z

← Nächstältere Version		Version vom 1. September 2010, 17:51 Uhr
Zeile 17:		Zeile 17:
	LinA-Grundkenntnisse sind von Vorteil.		LinA-Grundkenntnisse sind von Vorteil.

	=== Transformation ~~und Projektion~~ ===		=== Transformation ===
	Wir befinden uns in der Methode "transformation" und wollen den Würfel nun erst um die X-Achse und dann um die Y-Achse drehen. Dazu verwenden wir [http://de.wikipedia.org/wiki/Drehmatrix Rotationsmatrizen], welche wir als 3x3-Array umsetzen, wobei wir uns einigen, dass der erste Array-Index die Zeile und der zweite die Spalte der Matrix ist. Die rot_x ist bereits vorgegeben. Initialisiere auf gleiche Weise darunter die rot_y, unter Verwendung des Winkels "alpha".		Wir befinden uns in der Methode "transformation" und wollen den Würfel nun erst um die X-Achse und dann um die Y-Achse drehen. Dazu verwenden wir [http://de.wikipedia.org/wiki/Drehmatrix Rotationsmatrizen], welche wir als 3x3-Array umsetzen, wobei wir uns einigen, dass der erste Array-Index die Zeile und der zweite die Spalte der Matrix ist. Die rot_x ist bereits vorgegeben. Initialisiere auf gleiche Weise darunter die rot_y, unter Verwendung des Winkels "alpha".
	Schreibe direkt darunter einen Algorithmus, der die Matrizen rot_x und rot_y miteinander multipliziert und das Ergebnis auf der globalen Matrix "transform" speichert. Versuche dabei Schleifen, statt konstanter Indizes zu verwenden. Beachte: Matrix-Multiplikation ist nicht kommutativ.		Schreibe direkt darunter einen Algorithmus, der die Matrizen rot_x und rot_y miteinander multipliziert und das Ergebnis auf der globalen Matrix "transform" speichert. Versuche dabei Schleifen, statt konstanter Indizes zu verwenden. Beachte: Matrix-Multiplikation ist nicht kommutativ.

AndyF: /* Andere Figuren */

2010-09-01T17:43:11Z

Andere Figuren

← Nächstältere Version		Version vom 1. September 2010, 17:43 Uhr
Zeile 47:		Zeile 47:

	== Andere Figuren ==		== Andere Figuren ==
	Wenn du Lust hast, kannst du mit Hilfe von draw_primitive und draw_face eigene 3D-Figuren erstellen. Ersetze dazu den Würfel in der main einfach durch deinen Algorithmus. Denke aber daran, dass, sofern Wireframes aus sind, die Figur konvex sein sollte und die Koordinaten der Dreiecke/Vierecke jeweils im Uhrzeigersinn angegeben werden müssen.		Wenn du Lust hast, kannst du mit Hilfe von draw_primitive und draw_face eigene 3D-Figuren erstellen. Ersetze dazu den Würfel in der main.c zwischen begin_scene und end_scene einfach durch deinen Algorithmus. Denke aber daran, dass, sofern Wireframes aus sind, die Figur konvex sein sollte und die Koordinaten der Dreiecke/Vierecke jeweils im Uhrzeigersinn angegeben werden müssen.
	Eine mögliche Figur ist der Kegel:		Eine mögliche Figur ist der Kegel:

← Nächstältere Version		Version vom 14. September 2012, 15:36 Uhr
Zeile 18:		Zeile 18:

	=== Transformation ===		=== Transformation ===
	Wir befinden uns in der ~~Methode~~ "~~transformation~~" und wollen den Würfel nun erst um die X-Achse und dann um die Y-Achse drehen. Dazu verwenden wir [http://de.wikipedia.org/wiki/Drehmatrix Rotationsmatrizen], welche wir als 3x3-Array umsetzen, wobei wir uns einigen, dass der erste Array-Index die Zeile und der zweite die Spalte der Matrix ist. Die rot_x ist bereits vorgegeben. Initialisiere auf gleiche Weise darunter die rot_y, unter Verwendung des Winkels "alpha".		Wir befinden uns in der Funktion "refresh_transformation_matrix" und wollen den Würfel nun erst um die X-Achse und dann um die Y-Achse drehen. Dazu verwenden wir [http://de.wikipedia.org/wiki/Drehmatrix Rotationsmatrizen], welche wir als 3x3-Array umsetzen, wobei wir uns einigen, dass der erste Array-Index die Zeile und der zweite die Spalte der Matrix ist. Die rot_x ist bereits vorgegeben. Initialisiere auf gleiche Weise darunter die rot_y, unter Verwendung des Winkels "alpha".
	Schreibe direkt darunter einen Algorithmus, der die Matrizen rot_x und rot_y miteinander multipliziert und das Ergebnis auf der globalen Matrix "transform" speichert. Versuche dabei Schleifen, statt konstanter Indizes zu verwenden. Beachte: Matrix-Multiplikation ist nicht kommutativ.		Schreibe direkt darunter einen Algorithmus, der die Matrizen rot_x und rot_y miteinander multipliziert und das Ergebnis auf der globalen Matrix "transform" speichert. Versuche dabei Schleifen, statt konstanter Indizes zu verwenden. Beachte: Matrix-Multiplikation ist nicht kommutativ.

	Die resultierende Matrix auf einen Vektor angewandt, rotiert diesen nun entsprechend um die X- und Y-Achse. Dies soll in der ~~Methode~~ "apply_transform" geschehen.		Die resultierende Matrix auf einen Vektor angewandt, rotiert diesen nun entsprechend um die X- und Y-Achse. Dies soll in der Funktion "apply_transform" geschehen.
	apply_transform nimmt einen Punkt der Figur im Raum und soll diesen entsprechend der aktuellen Rotation verändern. Die Parameter sind Call-by-Reference. Bisher sind in den ~~Methoden~~ nur Zuweisungen ohne Effekt. Ändere mit Hilfe der globalen "transform"-Matrix die Inhalte der Parameter so, dass der x-y-z-Vektor am Ende rotiert ist (Matrix-Vektor-Multiplikation).		apply_transform nimmt einen Punkt der Figur im Raum und soll diesen entsprechend der aktuellen Rotation verändern. Die Parameter sind Call-by-Reference. Bisher sind in den Funktionen nur Zuweisungen ohne Effekt. Ändere mit Hilfe der globalen "transform"-Matrix die Inhalte der Parameter so, dass der x-y-z-Vektor am Ende rotiert ist (Matrix-Vektor-Multiplikation).

	Teste deine Implementierung. Zu diesem Zeitpunkt sollte schon ein rotierender Würfel zu sehen sein. Falls der Würfel beim Rotieren verzerrt wird, sind möglicherweise Indizes bei der Matrix Multiplikation verdreht.		Teste deine Implementierung. Zu diesem Zeitpunkt sollte schon ein rotierender Würfel zu sehen sein. Falls der Würfel beim Rotieren verzerrt wird, sind möglicherweise Indizes bei der Matrix Multiplikation verdreht.
Zeile 33:		Zeile 33:
	Die Überlegung ist, dass es bei einem soliden Würfel nicht passieren kann, dass wir irgendeine fläche von Innen sehen, da diese immer von einer Außenfläche verdeckt wird. Außerdem verdeckt nie eine Außenfläche eine andere (sichtbare) Außenfläche, da der Würfel konvex ist. Wir brauchen also nur die Außenflächen zu zeichnen.		Die Überlegung ist, dass es bei einem soliden Würfel nicht passieren kann, dass wir irgendeine fläche von Innen sehen, da diese immer von einer Außenfläche verdeckt wird. Außerdem verdeckt nie eine Außenfläche eine andere (sichtbare) Außenfläche, da der Würfel konvex ist. Wir brauchen also nur die Außenflächen zu zeichnen.

	Wir befinden uns in der ~~Methode~~ "~~draw_primitive~~", welche ein einzelnes Dreieck zeichnet. Nachdem die Punkte (x1,y1, ... ,z3) transformiert wurden, muss geprüft werden, ob wir von innen auf die Fläche schauen. Bilde dazu aus den Koordinaten die beiden Richtungsvektoren des Dreiecks (der Ortsvektor ist egal) und bilde aus ihnen das Kreuzprodukt. Nun kann man sich überlegen, dass das Dreieck genau dann von außen zu sehen ist, wenn die Z-Koordinate des Kreuzprodukts kleiner als 0 ist (somit brauch man streng genommen die X- und Y-Koordinaten des Kreuzprodukts gar nicht). Ist die Z-Koordinate also größer-gleich 0, verlasse die ~~Methode~~ vorzeitig (vor dem Zeichnen des Dreiecks).		Wir befinden uns in der Funktion "render_primitive", welche ein einzelnes Dreieck zeichnet. Nachdem die Punkte (x1,y1, ... ,z3) transformiert wurden, muss geprüft werden, ob wir von innen auf die Fläche schauen. Bilde dazu aus den Koordinaten die beiden Richtungsvektoren des Dreiecks (der Ortsvektor ist egal) und bilde aus ihnen das Kreuzprodukt. Nun kann man sich überlegen, dass das Dreieck genau dann von außen zu sehen ist, wenn die Z-Koordinate des Kreuzprodukts kleiner als 0 ist (somit brauch man streng genommen die X- und Y-Koordinaten des Kreuzprodukts gar nicht). Ist die Z-Koordinate also größer-gleich 0, verlasse die Funktion vorzeitig (vor dem Zeichnen des Dreiecks).


Zeile 46:		Zeile 46:

	== Andere Figuren ==		== Andere Figuren ==
	Wenn du Lust hast, kannst du mit Hilfe von ~~draw_primitive~~ und ~~draw_face~~ eigene 3D-Figuren erstellen. Ersetze dazu den Würfel in der main.c zwischen begin_scene und end_scene einfach durch deinen Algorithmus. Denke aber daran, dass, sofern Wireframes aus sind, die Figur konvex sein sollte und die Koordinaten der Dreiecke/Vierecke jeweils im Uhrzeigersinn angegeben werden müssen.		Wenn du Lust hast, kannst du mit Hilfe von render_primitive und render_face eigene 3D-Figuren erstellen. Ersetze dazu den Würfel in der main.c zwischen begin_scene und end_scene einfach durch deinen Algorithmus. Denke aber daran, dass, sofern Wireframes aus sind, die Figur konvex sein sollte und die Koordinaten der Dreiecke/Vierecke jeweils im Uhrzeigersinn angegeben werden müssen.
	Eine mögliche Figur ist der Kegel:		Eine mögliche Figur ist der Kegel: