Computeranimation. Gestaltungsanforderungen, Algorithmenleistungsfähigkeit und Wahrnehmungsvermögen des Menschen

Inhalt

2 Algorithmenleistungsfähigkeit

2.1 Grundlagen

2.1.1 Die Abbildung der dreidimensionalen Welt auf die zwei Dimensionen des Bildes auf Bildschirm und Printmedium

2.1.2 Material-Attribute

2.1.3 Betrachtungen zur Optik und Physik

2.1.4 Colorimetrie

2.2 Beleuchtung und Schattierung

2.2.1 Beleuchtungsmodelle

2.2.2 Schattenberechnung

2.2.3 Einteilung der Schattierungsverfahren

2.2.4 Schattierungsverfahren

2.3 Bilddarstellung

2.3.1 Bilddatenwandlung und -anpassung

2.3.2 Farbkorrektur der Darstellung am Monitor

3 Wahrnehmungsvermögen des Menschen

3.1 Physiologie des Sehsystemes

3.1.1 Aufbau des Auges

3.1.2 Auge und Gehirn

3.1.3 Helligkeitsempfindung

3.1.4 Kontrastempfindung

3.1.5 Farbempfindung

3.1.6 Räumliches Sehen

3.2 Psychologie der Wahrnehmung

3.2.1 Vorbetrachtungen

3.2.2 Realität und Wirklichkeit

3.2.3 Bildbetrachtung: Analyse und Synthese

3.2.4 Detektion und Invarianzleistungen

4 Gestaltungsgrundsätze

4.1 Grundlagen

4.1.1 Abbildungsfaktoren

4.1.2 Gestaltgesetze

4.2 Gestaltung mit Licht

4.2.1 Licht zu Sehen, Hinsehen, Ansehen

4.2.2 Modellierung mit Licht, Objektwiedergabe

4.2.3 Lichtrichtungen

4.2.4 Lichtfunktionen

4.2.5 Lichtstile

4.2.6 Lichtstimmungen, Bildathmosphäre

4.2.7 Aufmerksamkeitssteuerung

4.2.8 Assoziationen

4.2.9 Realisierte Lichtgestaltung in der Szene „Haus Am Horn“

5 Schlußfolgerungen für den Gestaltungsprozeß in der Virtualität

5.1 Wahrnehmung und Gestaltung in Realität und Virtualität

5.1.1 Die natürliche Wirklichkeit bzw. die natürliche Realität

5.1.2 Das virtuelle Bild

5.1.3 Reduktion und Abstraktion

5.1.4 Realismus und dessen Grenzen

5.1.5 Visualisierung versus Nachbildung

5.1.6 Gestaltung und Kreativität

5.2 Praktische Gestaltung in der 3D-Animation

5.2.1 Storyboard

5.2.2 Modellierung

5.2.3 Berechnungsverfahren, Realitätslevel

5.2.4 Schatten und Reflexionen

5.2.5 Materialwahl, Mapping

5.2.6 Ambience

5.2.7 Lichtmenge

5.2.8 Lichtfarbe

5.2.9 Farbigkeit

5.2.10 Hintergrund

5.2.11 Bump Maps

5.2.12 Strukturen

5.2.13 Radiosity-Simulation bei Raytracing am Beispiel

6 Zusammenfassung

6.1 Ausblick

Zielsetzung und Themen

Die Arbeit untersucht die Wechselwirkungen zwischen technischen Möglichkeiten der Computeranimation, den physiologischen und psychologischen Wahrnehmungsfähigkeiten des Menschen sowie gestalterischen Prinzipien. Ziel ist es, diese drei Bereiche zu einer fundierten Grundlage für die Erstellung virtueller Bilder zu verbinden und konkrete Empfehlungen für den Gestaltungsprozess abzuleiten.

• Technische Grundlagen der Algorithmen (Rendering, Lichtberechnung)
• Physiologische Grundlagen des menschlichen Sehsystems
• Psychologische Faktoren der Wahrnehmung und Interpretation
• Gestaltungsregeln und gezielte Manipulation der Wahrnehmung durch Licht

Auszug aus dem Buch

Zusammenfassung der Kapitel

2 Algorithmenleistungsfähigkeit: Das Kapitel erläutert die technischen Prinzipien der Bildberechnung, Transformationen von 3D- in 2D-Koordinaten sowie mathematische Modelle für Licht, Reflexion, Brechung und Farbe.

3 Wahrnehmungsvermögen des Menschen: Dieses Kapitel behandelt die physiologischen Grundlagen des Auges und Gehirns sowie psychologische Wahrnehmungsgesetze, die für das Verständnis der Bildbetrachtung essenziell sind.

4 Gestaltungsgrundsätze: Hier werden Prinzipien der Bildgestaltung, wie Abbildungsfaktoren, Gestaltgesetze und der bewusste Einsatz von Licht zur Steuerung der Aufmerksamkeit und Erzeugung von Stimmungen, erläutert.

5 Schlußfolgerungen für den Gestaltungsprozeß in der Virtualität: Das Kapitel führt die vorangegangenen Erkenntnisse zusammen und leitet praktische Konsequenzen für den Gestaltungsprozess, die Arbeit mit Realitätsleveln sowie das Verhältnis von Visualisierung und Nachbildung ab.

Schlüsselwörter

Computeranimation, 3D-Grafik, Beleuchtung, Lichtgestaltung, Wahrnehmungspsychologie, Physiologie des Sehens, Raytracing, Radiosity, Bildgestaltung, Realitätsnähe, Gestaltungsgrundsätze, Farbtheorie, Schattenberechnung, Wahrnehmungskonstanz

Häufig gestellte Fragen

Worum geht es in dieser Diplomarbeit grundlegend?

Die Arbeit verknüpft technische Algorithmen der Computeranimation, physiologische und psychologische Grundlagen des menschlichen Wahrnehmungsvermögens sowie gestalterische Prinzipien, um eine fundierte Basis für die Erstellung virtueller Bilder zu schaffen.

Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?

Die zentralen Themen sind Algorithmen zur Bildgenerierung, die Funktionsweise des menschlichen Sehsystems (Physiologie und Wahrnehmungspsychologie) sowie die gezielte Gestaltung durch Licht und Schatten.

Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?

Ziel ist es, die bestehenden „Unvereinbarkeiten“ zwischen technischer Bildberechnung und künstlerischer Gestaltung zu beseitigen, um durch fundiertes Wissen über die menschliche Wahrnehmung zielgerichteter und effektiver in 3D-Animationspaketen gestalten zu können.

Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?

Der Autor kombiniert theoretische Grundlagen aus der Informatik (Algorithmen) und der Wahrnehmungspsychologie mit der praktischen Anwendung, indem er eine komplexe Beispielszene („Haus am Horn“) zur Veranschaulichung der Methoden nutzt.

Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?

Der Hauptteil analysiert Rendering-Pipelines, mathematische Modelle der Lichtausbreitung, die Anatomie des Auges und Sehbahn, verschiedene Farbmodelle sowie psychologische Gesetze wie Kontrastwahrnehmung, Größenkonstanz und Gestaltgesetze.

Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?

Schlüsselwörter sind 3D-Computeranimation, Lichtgestaltung, Wahrnehmungspsychologie, Raytracing, Radiosity, Realitätsnähe und Bildgestaltung.

Warum spielt die Unterscheidung zwischen „Wirklichkeit“ und „Realität“ eine Rolle?

Der Autor unterscheidet diese Begriffe, um zu verdeutlichen, dass das virtuelle Bild eine subjektive Konstruktion (Realität) ist, die auf objektiven physikalischen Gesetzen (Wirklichkeit) basiert, aber immer durch menschliche Wahrnehmung gefiltert wird.

Welche besondere Bedeutung hat das Fallbeispiel „Haus am Horn“?

Das Fallbeispiel dient als praktische Demonstration der theoretischen Überlegungen, um an einer komplexen Innenarchitektur-Szene die Möglichkeiten und Grenzen der Lichtsimulation und Gestaltung in der 3D-Animation aufzuzeigen.