Naturalismus in der Computergraphik

In der vorliegenden Arbeit wird ein Abri~ der Tradition der algorithmischen Bilderzeugung dargelegt; die Begriffe des computergraphischen Realismus, desIdealismus und des Naturalismus werden beleuchtet. Forderungen an Verfahren zur Erzeugung m|glichst naturgetreuer Computergraphiken werden erarbeitet. Ein Verfahren der sogenannten nicht-exakten perspektivischen Projektion wird entwickelt, welches die erforderliche Pr{zision computergraphischer Darstellungen dreidimensionaler Szenen auf die Beantwortung der Frage nach der Gr|~e von im Bild tolerierbaren Fehlern zur}ckf}hrt. Die nicht-exakte perspektivische Projektion erlaubt bei der Modellierungcomputergraphisch darzustellender dreidimensionsaler Szenen eine Ersetzung von dreidimensionalen Szeneteilen durch zweidimensionale ikonisch-photographische Komponenten (Kulissen). Die Arbeit beinhaltet die Beschreibung einer exemplarischen Anwendung der entwickelten Verfahren. Diese Anwendung ist die me~technische Modellierung und Rekonstruktion eines mittelalterlichen Kirchengeb{udes. Anhand dieser Anwendung wird das Kalk}l der nicht-exakten perspektivischen Projektion verifiziert. Auflistungen konkret auftretender Bildfehler erm|glichen die Absch{tzung tolerierbarer Gr|~en dieser Bildfehler. Eine illustrierende Bilddokumentation von der Visualisierung des Kirchengeb{udes erg{nzt die theoretischen Darstellungen der Arbeit.

1 Einleitung und Orientierung.- 2 Ist der Realismus eine Kategorie der technischen Bildqualität?.- 2.1 Die historischen Anfänge der algorithmischen Bilderzeugung.- 2.2 Zum Bezug des Begriffs "Realismus" zur Graphischen Datenverarbeitung.- 2.3 Der Wirklichkeitsbezug des computergraphischen Realismus.- 2.4 Prinzipien der Erzeugung naturalistischer computergraphischer Bilder.- 3 Das Kalkül der nicht-exakten perspektivischen Projektion.- 3.1 Motivation des Kalküls der nicht-exakten perspektivischen Projektion.- 3.2 Definitionen zur perspektivischen Projektion.- 3.3 Änderungen des Beobachters Vn um Beträge ?V.- 3.4 Änderungen ?E des Augpunktes des Beobachters.- 3.5 Anwendung der nicht-exakten Projektion für die Generierung von Bewegtbildern.- 3.6 Erprobung der nicht-exakten perspektivischen Projektion.- 4 Zum Rendering nicht-planer Polygonzüge.- 4.1 Die Kombination nicht-planer Polygonzüge und photographischer Komponenten als Basis eines Rendering-Verfahrens.- 4.2 Geometrische Herleitung der Mapping-Verfahren I bis IV.- 4.3 Beleuchtungsmodell für das Rendering nicht-planer Polygone.- 4.4 Bewertung der Verfahren I bis IV.- 5 Eine exemplarische Anwendung: Modellierung und Visualisierung eines mittelalterlichen Kirchengebäudes.- 5.1 Zur Motivation und Auswahl dieser konkreten exemplarischen Anwendung.- 5.2 Arbeiten zur Datenakquisition als Vorbereitung der Visualisierung.- 5.3 Wire-frame-Visualisierung der gemessenen Gebäudegeometrie.- 5.4 Experimentelle Ergebnisse zur Beleuchtungsmodellierung.- 5.5 Das Maß der Unebenheit u für nicht-plane Polygone.- 5.6 Experimentelle Ergebnisse zum Mapping-Verfahren für nicht-plane Polygonzüge.- 5.7 Experimentelle Ergebnisse zur Bewegtbildgenerierung.- 6 Zusammenfassung und Ausblick.- 6.1 Zusammenfassung.- 6.2Ausblick.- Anhänge.- A Beispiele zur Bewegtbildgenerierung unter Einbezug des Kalküls der nicht-exakten perspektivischen Projektion.- B Zwei Hilfsverfahren zur Zuordnung polygonaler Daten zu photographischen Komponenten.- C Zur Geometrie der Kirche von Rai-Breitenbach.- D Bilddokumentation und Visualisierungs-Beispiele zum Raibach-Projekt.- E Literaturverzeichnis.