Rasterisierungs

Rasterisierung ist ein Verfahren der Computergrafik, bei dem Vektorelemente wie Punkte, Linien und Dreiecke in ein Raster aus Pixeln umgewandelt, das auf einem Ausgabegerät angezeigt wird. Sie ist zentral in der Echtzeitdarstellung und wird häufig in Grafikkartenhardware implementiert.

In einer typischen Grafikpipeline werden Dreiecke in Bildschirmkoordinaten transformiert. Anschließend erfolgt die Rasterisierung, bei der bestimmt wird, welche Pixel das Dreieck überdeckt. Für jeden Pixel werden Tiefenwert (Z- oder Depth-Buffer) sowie andere Attribute wie Farbe oder Texturkoordinaten interpoliert. Häufig kommt eine baryzentrische Koordinaten-basierte Interpolation zum Einsatz, idealerweise mit perspektivisch korrekter Interpolation, um Verzerrungen zu vermeiden.

Nach der Rasterisierung werden die Pixel im Fragment- bzw. Pixel-Shader schattiert. Dazu zählen Texturabzug, Beleuchtung, Farb- und Transparenzberechnungen. Typische Techniken unterstützen Texturmapping, Mipmapping, Anti-Aliasing (z. B. multisampling) und weitere Optimierungen wie frühzeitiges Rasterisieren von unsichtbaren Fragmenten.

Rasterisierung wird oft gegenüber dem Raytracing unterschieden. Rasterisierung ist primär projektionbasiert, orientiert sich an der Geometrie der Szene und eignet sich besonders gut für Echtzeitdarstellung dank hoher Rendergeschwindigkeit auf GPUs. Raytracing hingegen verfolgt Strahlenpfade von der Kamera zu Oberflächen und erzielt realistische Licht- und Schatteneffekte, ist aber rechenintensiver. In vielen Systemen kommen hybride Ansätze zum Einsatz.

Typische Anwendungsbereiche sind 3D-Spiele, Visualisierung, grafische Benutzerschnittstellen und Font- bzw. Vektorglyphen-Rasterisierung. Historisch verankert ist Rasterisierung seit den frühen Grafikprozessoren und bleibt dort eine Grundtechnik der Echtzeitgrafik.