X3D

Question 1

Herausforderungen 3D Computergrafik

Answer 1

• Technisch:
  -> Effizienz der 3D Anwendungen
  -> Portabilität
• Weitere:
  -> Nahtlose Integration von 3D Grafik in bestehenden Anwendungen
  -> Vereinfachungen und Vereinheitlichungen der Entwicklungsarbeit

Question 2

Benötigte Informationen für das Rendering einer 3D Szene (Szenengraphen)

Answer 2

• Objekt-Geometrie
• Transformationen (z.B. Positionierung)
• Materialien
• Kameras
• Lichter
• Spezial-Effekte
• Komplexe Beziehungen zwischen Daten einer Szene
  -> Verschiedene Objekte verwenden das gleiche Material
  -> Das gleiche Objekt wird an mehreren Orten instanziiert
  -> Transformationshierarchie, Gruppieren von Objekten

Question 3

Szenengraph Merkmale

Answer 3

• Ist ein gerichteter, azyklischer Graph
  -> gerichtet: Jede Kante hat eine Richtung
  -> azyklisch: Es gibt keine Zyklen im Graph
  -> Zusätzlich: Szenengraph hat einen Wurzelknoten
  -> Unterschied zu Bäumen: Mehrere Elternknoten möglich

Question 4

Szenengraph Traversierung

Answer 4

• Durchlaufen des Szenengraphs zum Rendering
  -> Anwendung startet an der Wurzel
  -> Jeder Kindknoten wird rekursiv abgearbeitet
• Wenn der gesamte Graph traversiert wurde, ist das Bild fertig
• Konkrete Operationen während der Traversieren hängen vom Typ des jeweiligen Knotens ab
• Während der Traversieren: Update verschiedener Zustände

Question 5

Vorteile des Szenengraph Konzeptes

Answer 5

• Wiederverwendbarkeit der Objektdaten
• Semantische Gruppierung der Objektdaten
• Transformationshierarchie ermöglicht, Transformationen von kompletten Gruppen ohne diese explizit ändern zu müssen

Question 6

X3DOM

Answer 6

• X3DOM: Dekorative Szenengraph-API auf Basis von X3D in DOM
  -> Deklarativ: Szenengraph wird durch strukturiertes Textformat beschrieben
  -> X3D: Szenengraph Standard: XML-basiert
  -> DOM: HTML Document Object Model

Question 7

Aufbau X3DOM

Answer 7

• Deklaration des X3D Kontext
• Definition der eigentlichen Szeneninhalte

Question 8

Szenengraph API am Beispiel X3DOM

Answer 8

• Shape: definiert zeichenbares Objekt (Shape = Appearance plus Geometry)
• Appearance: “Erscheinungsbild” eines Objektes (enthält Informationen über Materialfarbe, Texturen)
• Material: Definiert Materialeigenschaften gem. Phong Modell
• Box: Spezieller Geometry Knoten

Question 9

Szenengraphen-API Transformationen

Answer 9

• Transform-Knoten
  -> erlaubt Translation, Rotation, Skalierung und Scherung
  -> Schachteln von Transformationen-Knoten erlaubt Aufbau einer Transformationshierarchie

Question 10

X3DOM Realisierung mittels HTML

Answer 10

• Probleme:
  -> HTML-Elemente haben immer nur ein einziges Elternelement
  -> HTML DOM ist ein Baum, kein Graph
• Lösung:
  -> X3D definiert DEF/USE-Mechanismus
  –> Definition eines Knotens mittels DEF und Wiederverwendung mit USE

Question 11

HTML group mit DEF

Answer 11

<group>
</group>

Question 12

HTML Objekt hinzufügen

Answer 12

<shape>
--<appearance>
----<material ...> </material>
--</appearance>
--<cylinder></cylinder>
</shape>

Question 13

HTML Transformationen

Answer 13

<transform>
--<transform>
----<group></group>
--</transform>
</transform>

Question 14

HTML material properties

Answer 14

ambientIntensity
diffuseColor
emissiveColor
shininess
specularColor
transparency