ERKLÄRBUCH ZUM SELBSTLERNEN

3D-Spiele erklärt

Von Punkten zu Pixeln: Welche Datenstrukturen und Algorithmen stecken hinter einer Spielwelt, und warum sind sie schnell genug?

Ein 3D-Spiel ist ein Programm, das etwa 60-mal pro Sekunde aus Zahlen ein Bild berechnet. In diesem Buch verfolgst du den Weg vom einzelnen Punkt bis zum fertigen Pixel. Zu jedem Schritt gehören drei Fragen: Wie sind die Daten gespeichert? Welcher Algorithmus verarbeitet sie? Wie hoch ist der Aufwand?

Du brauchst Python-Grundlagen (Listen, Schleifen, Funktionen) und etwas Mathematik (Pythagoras, Strahlensatz, Sinus und Kosinus). Plane etwa 90 Minuten ein.

Der Weg

·
Einstieg: das ZeitbudgetSpielschleife, Zeitschritt dt, wie viele Rechenschritte pro Pixel bleiben
 1
KoordinatenPunkte als Listen, Verschieben, Abstand, Drehen
 2
Figuren aus DreieckenEckenliste und Indexliste, Umlaufsinn, Anzahl der Dreiecke
 3
KollisionenHüllkörper, Überlappungstest in 3D, n² Paare und das Raster dagegen
 4
Kamera und PixelProjektion mit dem Strahlensatz, Rasterisierung, Textur, Tiefenpuffer
 5
Licht und SchattenHelligkeit über den Winkel, Raytracing, Schnitt von Strahl und Kugel
 6
GeschichteWelche Idee welche Grenze verschoben hat, von 1980 bis heute
 7
Die SpielweltBlockraster als Feld, verdeckte Flächen finden, Detailstufen

Weiterführend

Zum Vertiefen: ein Video zum Thema 3D-Grafik (der Kanal macht darin auch Werbung für sich selbst).