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Echtzeitgrafik

Echtzeitgrafik bezeichnet die computergrafische Darstellung von Bildern in Echtzeit, sodass interaktive Anwendungen dem Benutzer eine unmittelbare visuelle Rückmeldung geben. Typischerweise werden 3D-Szenen mit Frameraten von 30 bis über 120 Hz gerendert, um Bewegungen flüssig wirken zu lassen. Im Unterschied zum Offline-Rendering, das mit aufwendigen Berechnungen höchste Fotorealität anstrebt, müssen in der Echtzeitgrafik viele Prozesse stark optimiert und Kompromisse bei Qualität, Beleuchtung und Effekten eingegangen werden. Ziel ist eine konsistente Bildqualität bei geringer bis moderater Latenz und ausreichender Stabilität über verschiedene Hardware-Plattformen hinweg.

Die Render-Pipeline umfasst Geometrieverarbeitung, Sichtbarkeitsberechnung (Culling), Rasterisierung, Fragment-Shader, Textur-Streaming und Beleuchtung. Typische Render-Ansätze sind Forward-Rendering, Deferred

Global Illumination wird in Echtzeit häufig durch Approximationen erreicht, etwa SSAO, Lightmaps oder vorberechnete Radiance-Transfer-Methoden. Wichtige

Rendering,
Forward+
sowie
tile-based
Rendering.
Rasterisierung
bleibt
die
dominierende
Technik
in
den
meisten
Echtzeitanwendungen;
moderne
GPUs
verwenden
starke
Parallelisierung
und
hybride
Modelle.
In
jüngerer
Zeit
gewinnen
Echtzeit-Ray-Tracing-Ansätze
an
Bedeutung,
oft
in
Hybrid-
oder
Voll-Ray-Tracing-Varianten,
unterstützt
durch
APIs
wie
DirectX
12,
Vulkan
und
Metal.
Physikalisch
basierte
Materialien
(PBR)
und
verschiedene
Beleuchtungsmodelle
ermöglichen
konsistente
Erscheinungsbilder
über
verschiedene
Lichtquellen
hinweg.
Themen
sind
Speicherbandbreite,
Latenz,
Sichtbarkeitsskalierung
(LOD)
und
Texturkompression.
Anwendungen
finden
sich
in
Videospielen,
Simulationen,
Architekturvisualisierung,
VR/AR
und
der
Automobil-
sowie
Industriebranche.
Zukünftige
Entwicklungen
konzentrieren
sich
auf
realistischere
Lichtsimulation
in
Echtzeit,
fortschrittliche
Upsampling-
und
KI-gestützte
Optimierungen
sowie
effizientere
Streaming-
und
Speichertechniken,
um
höhere
Bildqualität
bei
gleichzeitiger
Leistungsfähigkeit
zu
erreichen.