Technische Darstellungslehre 2 - Cheatsheet

Grundlagen der Vektorgrafiken: Unterschied zwischen Vektor- und Rastergrafiken

Definition:

Vektorgrafiken bestehen aus mathematisch definierten Formen; Rastergrafiken aus Pixeln.

Details:

• Vektorgrafiken skalierbar ohne Qualitätsverlust
• Rastergrafiken pixelbasiert, Qualitätsverlust bei Skalierung
• Vektorformate: SVG, EPS
• Rasterformate: PNG, JPEG

Texturierung und Materialzuweisung: Methoden und Tools

Definition:

Texturierung erlaubt das Hinzufügen von Details zu Oberflächen durch Bitmap-Bilder. Materialzuweisung bestimmt die optischen Eigenschaften einer Oberfläche durch Farben, Glanz, Transparenz und andere Parameter.

Details:

• Texturkoordinaten: \texttt{(U, V)}-Paar, das den Positionierungsort einer Textur auf dem 3D-Modell bestimmt
• Mappings: Planar, Spherical, Cylindrical, Box
• \texttt{3D-Texturing}: Textur wird auf ein 3D-Objekt projiziert
• \texttt{Bump Map}: simuliert Vertiefungen und Erhöhungen
• \texttt{Normal Map}: detaillierte Oberflächenstrukturen durchgeführte Vektoren
• Materialeigenschaften: \texttt{Diffuse}, \texttt{Specular}, \texttt{Ambient}, \texttt{Emissive}
• \texttt{BRDF (Bidirectional Reflectance Distribution Function)}: beschreib das Reflexionsverhalten
• Haupttools: Blender, 3ds Max, Maya

Erstellen und Bearbeiten von 2D-Zeichnungen: Arbeit mit Ebenen und Blöcken

Definition:

Erstellen und Bearbeiten von 2D-Zeichnungen: Verwendung von Ebenen zur Organisation und Blöcken zur Wiederverwendung.

Details:

• Ebenen: Strukturieren von Zeichnungselementen, Sichtbarkeit und Bearbeitbarkeit steuern.
• Layer-Manager: Verwaltung und Zuweisung von Farben, Linientypen, und Linienstärken zu Ebenen.
• Blöcke: Gruppen von Elementen, die als ein Objekt behandelt werden können.
• Block-Editor: Erstellung und Änderung von Blöcken.
• Explodieren: Auflösung eines Blocks in seine Einzelelemente.
• Referenzblöcke: Einfügen von Blöcken als Referenzen, um mehrfaches Kopieren zu vermeiden.

Lineare Algebra in der Computergrafik: Matrizen und Transformationen

Definition:

Verwendung von Matrizen zur Durchführung von geometrischen Transformationen (Skalierung, Rotation, Translation) in der Computergrafik.

Details:

• Matrizenmultiplikation für Transformationen
• Homogene Koordinaten: \(x, y, z, 1\)
• Translationsmatrix: \[ T = \begin{pmatrix} 1 & 0 & 0 & tx \ 0 & 1 & 0 & ty \ 0 & 0 & 1 & tz \ 0 & 0 & 0 & 1 \end{pmatrix} \]
• Skalierungsmatrix: \[ S = \begin{pmatrix} sx & 0 & 0 & 0 \ 0 & sy & 0 & 0 \ 0 & 0 & sz & 0 \ 0 & 0 & 0 & 1 \end{pmatrix} \]
• Rotationsmatrix um z-Achse: \[ R_z = \begin{pmatrix} \cos\theta & -\sin\theta & 0 & 0 \ \sin\theta & \cos\theta & 0 & 0 \ 0 & 0 & 1 & 0 \ 0 & 0 & 0 & 1 \end{pmatrix} \]

Konstruktionsmethoden und -strategien: CAD-Workflow und Best Practices

Definition:

Effiziente Methoden zur Erstellung und Verwaltung von CAD-Modellen.

Details:

• Skelettmodell: Einsatz von Grundstrukturen zur Vereinfachung der Geometrie
• Parametrisierung: Anpassungsfähige Modelle durch Parameter
• Featurebasiert: Schrittweiser Aufbau durch Features
• Top-Down-Konstruktionsansatz: Strukturierte Planung und Aufbau
• Best Practices: Regelmäßige Sicherung, Versionskontrolle, Namenskonventionen
• Assemblies: Strukturierte Zusammenstellung von Bauteilen

Rasterisierung und Raytracing: Algorithmische Unterschiede und Anwendungen

Definition:

Rasterisierung: Konvertieren von 3D-Geometrie in 2D-Bilder; Raytracing: Nachverfolgen von Lichtstrahlen zur Bildsynthese unter Berücksichtigung von Reflexionen, Brechungen und Schatten.

Details:

• Rasterisierung:
  • Schnell
  • Verwendet in Echtzeit-Anwendungen (z.B. Videospielen)
  • Verwendet Z-Buffering zur Tiefenberechnung
• Raytracing:
  • Hohe Realitätsnähe
  • Langsame Berechnung, oft für Offline-Rendering (z.B. CGI in Filmen)
  • Simuliert Lichtpfade zur Berechnung von Reflexionen, Brechungen und Schatten
• Hybride Methoden kombinieren beide Ansätze für bessere Leistung und Qualität

Bemaßungs- und Toleranzangaben: Regeln und Normen

Definition:

Angabe von Maßen und Toleranzen in technischen Zeichnungen gemäß festgelegter Standards.

Details:

• Normen: DIN, ISO, ASME
• Maßketten: Reihenschaltung vs. Parallelschaltung
• Toleranzen: Allgemeintoleranzen nach ISO 2768-1
• Passungen: ISO-Passungssystem (H7/g6)
• Freistiche: Normgerechte Darstellung und Bemaßung
• Rundungs- und Fasenangaben: R, Ø, 45°
• Bezüge und Bezugssysteme: Datumsflächen, Achsen

Visualisierung von Daten und Informationen: Techniken und Tools zur Datenvisualisierung

Definition:

Darstellung von Daten zur erleichterten Analyse mit visuellen Mitteln in der Informatik.

Details:

• Bar- und Liniendiagramme, Scatter-Plots, Heatmaps
• Datenanalyse: Trends, Muster, Anomalien
• Tools: Matplotlib, Seaborn, Tableau, Power BI
• Interaktive Visualisierungen: Plotly, D3.js
• Grundlagen: Achsen, Legenden, Beschriftungen