Grafikprogrammierung mit OpenGL

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Questions and Answers

Welche der folgenden Optionen sind Teil des Kreislaufs der visuellen Darstellung?

Bildverarbeitung (correct)
Computeranimation
Bilderkennung (correct)
Digitale Signalverarbeitung

Das YIQ-Farbmodell ist eines der bekannten Farbmodelle.

True (A)

Was sind die Eigenschaften des Vertex Shaders?

Position, Texturen, Vertex Normals

Die Projektions-Pipeline ist in 6 Schritte unterteilt. Der letzte Schritt ist die ______ .

Rendern

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Verbinde die folgenden Darstellungsarten nach Grad mit ihren Definitionen.

Punktwolke = Eine Sammlung von Punkten im Raum, die die Form eines Objekts darstellen Drahtmodell = Zeigt die Kanten eines Objekts als Linien Flat Shading = Vereinfachte Darstellung, bei der alle Punkte einer Fläche die gleiche Farbe erhalten Eng Verdeckte Ränder = Die Ränder des Objekts werden hervorgehoben Phong Beleuchtung = Berechnet die Beleuchtung des Objekts basierend auf Lichtquellen und Oberflächeneigenschaften Texturierung = Anwenden einer Textur auf ein Objekt, um realistischere Oberflächen zu erzeugen Stacking = Verwenden von mehreren Ebenen, um ein Objekt darzustellen

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Die 'fragment processing'-pipeline ist der 'vertex processing'-pipeline vorgeschaltet.

False (B)

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Was versteht man unter WebGL Anwendungen?

WebGL Anwendungen sind Anwendungen, die auf der Grundlage von JavaScript (JS) und OpenGL ES (WORL) geschrieben werden und 3D-Grafiken im Browser ermöglichen.

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Welche Option bestimmt die Art der Transformationen (Skalierung, Translation, Rotations- und Schertransformationen)?

Die Anzahl der Spalten in der homogenen Transformationsmatrix (A)

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Der "Fragment Shader" ist die wichtigste Komponente der OpenGL-Pipeline, da er für die Berechnung der endgültigen Farben innerhalb eines Dreiecks verantwortlich ist.

False (B)

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Welche der folgenden Aussagen über den "Fragment Shader" sind korrekt? (Wählen Sie alle zutreffenden aus.)

Der "Fragment Shader" ist eine Programmiersprache, die verwendet werden kann, um die endgültigen Pixel-Farben zu berechnen. (A), Der "Fragment Shader" berechnet die Farben im Inneren eines Primitives. (B), Der "Fragment Shader" gibt die berechneten Farben innerhalb eines Primitives aus. (D)

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Der ______ ist ein wichtiger Bestandteil der OpenGL-Pipeline, der die Farben innerhalb eines Primitives berechnet.

Fragment Shader

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Erklären Sie kurz, was "Fragment Processing" ist.

Fragment Processing ist der Prozess, bei dem die Farben der Pixel innerhalb eines Primitives berechnet werden. Der "Fragment Shader" ist Teil dieser Verarbeitung.

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Verbinden Sie die OpenGL-Komponenten mit ihren entsprechenden Funktionen.

Vertex Shader = Berechnet die Position und Farbe der Eckpunkte im 3D-Raum Rasterizer = Wandelt Dreiecke in Pixel um Fragment Shader = Berechnet die endgültige Farbe für jedes Pixel innerhalb eines Primitives Clipping = Entfernt Teile eines Objekts außerhalb des sichtbaren Bereichs

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Der Rasterizer der OpenGL-Rendering-Pipeline ist für die Berechnung der Farben innerhalb eines Primitives verantwortlich.

False (B)

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Welche der folgenden Aussagen über Bildschirmkoordinaten und Clipping-Volumen-Koordinaten sind korrekt?

Bildschirmkoordinaten sind in einem kleineren Quadrat definiert als Clipping-Volumen-Koordinaten. (C)

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Nennen Sie drei Schritte, die zur Durchführung einer Transformation in WebGL erforderlich sind.

<ol> <li>Erstellen von Funktionen, die affine Transformationen durchführen. 2. Erstellen von Matrizen (Kombinieren der Matrizen) und Übergeben an den Vertex Shader. 3. Der Vertex Shader wendet die Transformationen auf jeden Vertex an.</li> </ol>

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Der Rasterizer der OpenGL Rendering Pipeline bestimmt die Farben im Inneren eines Primitives.

False (B)

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Was ist "Vertex Processing"?

Ein Teil der "state machine", der OpenGL Befehle durchführt. (B)

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Was macht die Funktion glVertex()?

Die Funktion glVertex() gibt die Koordinaten des aktuellen Vertexes in dem aktuellen Vertexshader an.

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Der _____ ist eine Programmiersprache, die verwendet werden kann, um die endgültigen Pixel-Farben zu berechnen.

Fragment Shader

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Ordnen Sie die folgenden Begriffe ihren jeweiligen Beschreibungen zu:

Vertex Processing = Ein Teil der OpenGL Pipeline, der die Koordinaten der Eckpunkte eines Objekts verarbeitet. Fragment Processing = Ein Teil der OpenGL Pipeline, der die Farbe jedes Pixels berechnet. Fragment Shader = Eine Programmiersprache, die verwendet werden kann, um die endgültigen Pixel-Farben zu berechnen. State Machine = Ein Teil der OpenGL Pipeline, der Informationen über den aktuellen Zustand der Rendering Pipeline speichert und verwaltet.

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Welche Matrix repräsentiert die Translation eines Objekts im 3D-Raum?

[1 0 0 tx] [0 1 0 ty] [0 0 1 tz] [0 0 0 1] (D)

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Die Texturkoordinaten eines Punktes werden meist als ______ angegeben.

2D-Vektor

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Eine Scherungstransformation verändert die Größe eines Objekts.

False (B)

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Was ist der Zweck der 'Perspective'-Matrix?

Die 'Perspective'-Matrix simuliert perspektivische Verzerrung, wodurch Objekte weiter entfernt vom Betrachter kleiner erscheinen.

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Verbinde die folgenden Textur-Mapping-Arten mit ihren Beschreibungen:

Objectplashes Mapping = Die Textur wird auf die Oberfläche eines Objekts projiziert. SyTuberisches Mapping = Die Textur wird auf die Oberfläche eines Objekts gespiegelt. Physisches Mapping = Die Textur wird auf die Oberfläche eines Objekts projiziert, wobei die Texturkoordinaten von der tatsächlichen Größe und Form des Objekts abhängen.

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Welche der folgenden Aussagen zu Computergrafik ist FALSCH?

Computergrafik wird ausschließlich für Spiele verwendet. (D)

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Das ______ ist ein wichtiger Aspekt der Computergrafik, der sich auf die Visualisierung digitaler Objekte und Szenen bezieht.

Rendering

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Welche zwei Hauptkomponenten umfasst das Rendering in der Computergrafik?

Modellierung und Darstellung

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Welche dieser Optionen sind Bestandteile des OpenGL Sprachumfangs? (Wählen Sie alle zutreffenden)

fragment programming (B), vertex programming (C)

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Der ______ ermöglicht die Umwandlung von Koordinaten in Clipspace Koordinaten.

Vertex Shader

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Eine Farbe kann im RGB-Farbmodell besonders intuitiv angegeben werden.

True (A)

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Ordnen Sie die folgenden Begriffe ihren Definitionen zu:

Ambient = Das Licht, das von der Oberfläche eines Objekts in alle Richtungen reflektiert wird Diffuse = Das Licht, das von der Oberfläche eines Objekts in einer bestimmten Richtung reflektiert wird Specular = Das Licht, das von der Oberfläche eines Objekts in einer einzigen Richtung reflektiert wird und ein glänzendes Erscheinungsbild erzeugt

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Welche drei Vektoren werden zur Berechnung der Blickrichtung in einem 3D-Szenario verwendet?

EYE, UP, AT

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Ein Indexed Farbmodell ist speicherintensiv und wird vorwiegend im Fragment Shader erstellt.

False (B)

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Mit glIndex() kann eine ______ definiert werden.

Farbe

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Die Laufzeitkomplexität hängt mit der Höhe der Komplexität des Bildes zusammen.

False (B)

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Ein "Modell" und ein "Objekt" bedeuten dasselbe in der 3D-Modellierung.

False (B)

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Das ______ glückt, wenn die berechneten Farben für das innere eines Primitivs im Fragment Shader durchlaufen.

Rasterisieren

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Welche der folgenden Aussagen über ein Vollfarbmodell sind korrekt? (Wählen Sie alle zutreffenden Optionen.)

Ein Vollfarbmodell ist für den computergrafischen Einsatz viel zu speicherintensiv. (A), Ein Vollfarbmodell hat 2^24 Farben. (B)

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Ordnen Sie die folgenden Begriffe ihren entsprechenden Beschreibungen zu.

Vertex = Eckpunkt in der 3D-Welt Fragment = Ein Pixel, das zur Darstellung eines Objekts verwendet wird OpenGL = Ein API für 3D-Grafiken GLSL = Eine Programmiersprache für Shader

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Welche Aufgabe erfüllt der Fragment Shader?

Der Fragment Shader berechnet und gibt die Farbe für einen bestimmten Pixel auf dem Bildschirm aus.

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Der Ladezustand hängt mit der Höhe der Komplexität des Bildes zusammen.

False (B)

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Computergrafik umfasst Modellierung, aber nicht die Bilddarstellung.

False (B)

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Was bedeutet "vertex processing" im Kontext von OpenGL?

"Vertex processing" bezieht sich auf den Prozess, bei dem die Position und andere Attribute von 3D-Punkten (Vertices) berechnet werden.

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Flashcards

3D Modellierung

Die Erstellung von virtuellen Objekten für die digitale Welt.

Modell vs. Objekt

Ein Modell ist eine digitale Interpretation, ein Objekt ist real.

Fragment Shader

Gibt die Farben im Inneren eines Primitives aus.

RGB-Farbmodell

Ein Modell zur einfacheren Angabe von Farben in der Computergrafik.

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Vollfarbmodell

Ein Modell mit 2^24 Farben für computergraphische Anwendungen.

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GLSL

Die kombinierte Programmiersprache für Shader in OpenGL.

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Vertex

Ein Eckpunkt, der in OpenGL eine zentrale Komponente ist.

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Vertex Processing

Ein Teil der OpenGL-Pipeline zur Verarbeitung von Eckpunkten.

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Fragment Processing

Berechnung der Farben im inneren eines Primitives.

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OpenGL Pipeline

Enthält den Fragment Shader, zuständig für Farbberechnungen.

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Rasterizer

Bestimmt die Farben im inneren eines Primitives, aufgerufen vom Fragment Shader.

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glVertex()

Überträgt die Koordinaten des aktuellen Vertexes an den Vertexshader.

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Vertex Shader

Berechnet die Farbe des Vertexes nicht; der Fragment Shader macht das.

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Transformationsschritte in WebGL

Funktionen für affine Transformationen erstellen. 2. Matrizen erzeugen und übergeben. 3. Transformationen anwenden.

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Clipping Volume

Der Bereich, in dem Objekte für die Anzeige sichtbar sind.

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Kreisvisualisierung

Der Kreislauf der visuellen Darstellung umfasst Bildverarbeitung, digitale Bildverarbeitung und Bilderkennung.

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Darstellungsarten 3D Modelle

Die Darstellungsarten eines 3D Modells umfassen Punktwolke, Drahtmodell und verschiedene Beleuchtungstechniken.

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Farbmodelle

Bekannte Farbmodelle sind RGB, YIQ, CMY und HSV.

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Homogene Transformation

Definitionen der homogenen Transformation beinhalten die Verwendung von Matrizen A zur Transformation von Punkten im Raum.

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Vertex Shader Eigenschaften

Der Vertex Shader bestimmt die Position, Texturen und Vertex Normals eines Objekts.

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Projektions-Pipeline

Die Projektions-Pipeline umfasst mehrere Schritte von der Vertexverarbeitung bis zum Fragmentpixel.

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WebGL Anwendungen

WebGL Anwendungen verwenden JavaScript, um 3D Grafiken im Web darzustellen.

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Clipspace Koordinaten

Der Raum, in den Grafikdaten für die Projection transformiert werden, bevor sie auf dem Bildschirm gerendert werden.

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Orthografische Projektion

Eine Art der Projektion, bei der Objekte in ihrer realen Größe dargestellt werden, ohne perspektivische Verzerrung.

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Phong Beleuchtung

Ein Modell zur Berechnung der Lichtinteraktion mit Oberflächen, einschließlich Umgebungs-, Diffusions- und Spiegellicht.

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Ambient Licht

Eine Art von Licht, das gleichmäßig von allen Richtungen auf eine Oberfläche scheint, ohne spezifische Quelle.

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Spekulares Licht

Refraktion, die blenden Licht von einer Oberfläche reflektiert, abhängig von der Beobachterposition.

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Indexed Farbmodell

Ein Farbmodell, das Farben durch Indizes in einer Palette darstellt, speichereffizient für komplexe Grafiken.

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Rotationsmatrix

Eine Matrix zur Darstellung der Drehung eines Objekts im Raum.

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Translationsmatrix

Eine Matrix, die die Verschiebung eines Objekts in einer Richtung beschreibt.

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Skalierungsmatrix

Eine Matrix, die die Skalierung eines Objekts in die Dimensionen X, Y und Z beschreibt.

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Scherungsmatrix

Eine Matrix, die die Verzerrung eines Objekts beschreibt.

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Perspektivmatrix

Eine Matrix, die die Perspektive eines 3D-Raums für die Darstellung im 2D-Bild erzeugt.

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Texturkoordinaten

Werte, die bestimmen, wie Texturen auf 3D-Objekte angewendet werden.

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Objektmapping

Eine Technik, um Texturen auf 3D-Objekte anzuwenden.

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320x240 Bildauflösung

Ein Maß für die Detailgenauigkeit eines digitalen Bildes.

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Study Notes

Grafikprogrammierung (OpenGL)

Grafikzyklen: Verschiedene Grafikzyklen existieren, wie z.B. die Modellierung, die Bildverarbeitung und die digitale Bildbearbeitung. Zusätzlich gibt es Darstellungsarten für 3D-Modelle, kategorisiert nach Grad der Komplexität.
Farbmodelle: Bekannte Farbmodelle sind RGB, YIQ und HSV. Berechnungen innerhalb des YIQ-Modells (z.B. für Farbton) sind relevant.
Matrix-Transformationen: Transformationen (Translation, Rotation, Skalierung, Scherung) von Matrizen sind für die Bildmanipulation essenziell. Die Dimensionen der verwendeten Abbildungen hängen von der angewendeten Transformation ab. Transformationen werden oft mit einer Transformationsmatrix realisiert.
WebGL-Anwendungen: WebGL-Anwendungen nutzen JavaScript, Vertex Shader und Fragment Shader. Die verschiedenen Shaderprogramme haben unterschiedliche Aufgaben, z.B. Positionieren, Texturen und Vertex-Normalen.
Projektions-Pipeline: Die Projektions-Pipeline hat verschiedene Schritte zur Umwandlung von Vertexinformationen in Bildschirmkoordinaten, inklusive Viewport Transformations-Schritt.
Matrix für Clipspace-Koordinaten: Eine Matrix ist nötig um Koordinaten des Clipspace Umzurechnen.
Orthographische und Perspektivische Projektion: Unterschiedliche Projektionsarten, deren Matrizen sich unterscheiden und ihre Auswirkungen auf die Darstellung.
Vektoren (EYE, UP, AT): Diese Vektoren beschreiben die Position der Kamera und ihr Blickrichtung definiert die Blickrichtung der Kamera.
Phong-Beleuchtung: Die Phong-Beleuchtung setzt sich aus verschiedenen Komponenten zusammen (Ambient, Diffuse, Specular). Die Berechnung der Phong-Beleuchtung ist ein essenzieller Bestandteil von Rendering.
Bildattribute: Es existieren verschiedene Bildattribute wie Vollfarb-Bild, Indexed-Bild und RGB-Bild. Diese Attribute entscheiden über den benötigten Speicherplatz und die Darstellung.

Texturen

Texkoordinaten: Texkoordinaten definieren die Position auf einer Texturkarte.
Texturtypen: Es gibt verschiedene Textur-Mapping-Techniken: Spiegelung, Wiederholung, usw.
Texturmappinung: Texturen werden auf Objekte gemappt, um deren Aussehen zu verbessern. Es gibt verschiedene Methoden der Texturmap-Prozesse (z.B. Spiegelmapping), verschiedene Texturauflösungen und die Gesamtauswirkungen auf die Darstellung.

Allgemeines zu Computergrafik

Computergrafik-Definition: Ein übergreifender Begriff für verschiedene Bereiche (Modellierung, Bearbeitung, Speichern von Objekten und Rendering).
Rendering-Definition: Der Prozess zur Erstellung eines Bildes aus einem 3D-Modell oder einer Szene.
Rasterisierung: Die Rasterisierung ist essentiell in der Visualisierung, da sie die Transformation von Objekten in pixelbasierte Bilder bewirkt. Die Rasterisierung ist ein grundlegender Bestandteil der Rendering-Pipeline.
GLSL-Programme: GLSL-Programme (Vertex und Fragment-Shader) für verschiedene Transformationen, Beleuchtungsmodelle und Rendering-Aufgaben.

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Welche der folgenden Optionen sind Teil des Kreislaufs der visuellen Darstellung?

Das YIQ-Farbmodell ist eines der bekannten Farbmodelle.

Was sind die Eigenschaften des Vertex Shaders?

Die Projektions-Pipeline ist in 6 Schritte unterteilt. Der letzte Schritt ist die ______ .

Verbinde die folgenden Darstellungsarten nach Grad mit ihren Definitionen.

Die 'fragment processing'-pipeline ist der 'vertex processing'-pipeline vorgeschaltet.

Was versteht man unter WebGL Anwendungen?

Welche Option bestimmt die Art der Transformationen (Skalierung, Translation, Rotations- und Schertransformationen)?

Der "Fragment Shader" ist die wichtigste Komponente der OpenGL-Pipeline, da er für die Berechnung der endgültigen Farben innerhalb eines Dreiecks verantwortlich ist.

Welche der folgenden Aussagen über den "Fragment Shader" sind korrekt? (Wählen Sie alle zutreffenden aus.)

Der ______ ist ein wichtiger Bestandteil der OpenGL-Pipeline, der die Farben innerhalb eines Primitives berechnet.

Erklären Sie kurz, was "Fragment Processing" ist.

Verbinden Sie die OpenGL-Komponenten mit ihren entsprechenden Funktionen.

Der Rasterizer der OpenGL-Rendering-Pipeline ist für die Berechnung der Farben innerhalb eines Primitives verantwortlich.

Welche der folgenden Aussagen über Bildschirmkoordinaten und Clipping-Volumen-Koordinaten sind korrekt?

Nennen Sie drei Schritte, die zur Durchführung einer Transformation in WebGL erforderlich sind.

Der Rasterizer der OpenGL Rendering Pipeline bestimmt die Farben im Inneren eines Primitives.

Was ist "Vertex Processing"?

Was macht die Funktion glVertex()?

Der _____ ist eine Programmiersprache, die verwendet werden kann, um die endgültigen Pixel-Farben zu berechnen.

Ordnen Sie die folgenden Begriffe ihren jeweiligen Beschreibungen zu:

Welche Matrix repräsentiert die Translation eines Objekts im 3D-Raum?

Die Texturkoordinaten eines Punktes werden meist als ______ angegeben.

Eine Scherungstransformation verändert die Größe eines Objekts.

Was ist der Zweck der 'Perspective'-Matrix?

Verbinde die folgenden Textur-Mapping-Arten mit ihren Beschreibungen:

Welche der folgenden Aussagen zu Computergrafik ist FALSCH?

Das ______ ist ein wichtiger Aspekt der Computergrafik, der sich auf die Visualisierung digitaler Objekte und Szenen bezieht.

Welche zwei Hauptkomponenten umfasst das Rendering in der Computergrafik?

Welche dieser Optionen sind Bestandteile des OpenGL Sprachumfangs? (Wählen Sie alle zutreffenden)

Der ______ ermöglicht die Umwandlung von Koordinaten in Clipspace Koordinaten.

Eine Farbe kann im RGB-Farbmodell besonders intuitiv angegeben werden.

Ordnen Sie die folgenden Begriffe ihren Definitionen zu:

Welche drei Vektoren werden zur Berechnung der Blickrichtung in einem 3D-Szenario verwendet?

Ein Indexed Farbmodell ist speicherintensiv und wird vorwiegend im Fragment Shader erstellt.

Mit glIndex() kann eine ______ definiert werden.

Die Laufzeitkomplexität hängt mit der Höhe der Komplexität des Bildes zusammen.

Ein "Modell" und ein "Objekt" bedeuten dasselbe in der 3D-Modellierung.

Das ______ glückt, wenn die berechneten Farben für das innere eines Primitivs im Fragment Shader durchlaufen.

Welche der folgenden Aussagen über ein Vollfarbmodell sind korrekt? (Wählen Sie alle zutreffenden Optionen.)

Ordnen Sie die folgenden Begriffe ihren entsprechenden Beschreibungen zu.

Welche Aufgabe erfüllt der Fragment Shader?

Der Ladezustand hängt mit der Höhe der Komplexität des Bildes zusammen.

Computergrafik umfasst Modellierung, aber nicht die Bilddarstellung.

Was bedeutet "vertex processing" im Kontext von OpenGL?

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3D Modellierung

Modell vs. Objekt

Fragment Shader

RGB-Farbmodell

Vollfarbmodell

GLSL

Vertex

Vertex Processing

Fragment Processing

OpenGL Pipeline

Rasterizer

glVertex()

Vertex Shader

Transformationsschritte in WebGL

Clipping Volume

Kreisvisualisierung

Darstellungsarten 3D Modelle

Farbmodelle

Homogene Transformation

Vertex Shader Eigenschaften

Projektions-Pipeline

WebGL Anwendungen

Clipspace Koordinaten

Orthografische Projektion

Phong Beleuchtung

Ambient Licht

Spekulares Licht

Indexed Farbmodell

Rotationsmatrix

Translationsmatrix