Eine 3D-Engine ist der Aufbau und die mathematische Grundlage innerhalb eines Programms zur Berechnung und Darstellung von 3D-Welten, und ist in der Regel ein eigenständiger Teil eines Computerprogramms.

Sie bietet dem Programmierer eine große Palette an grafischen Funktionen und Effekten wie Gegenstände, Umwelt und Personen, geometrische Objektbeschreibungen, Oberflächentexturen, Licht und Schatten, Spiegelungen, Transparenz  usw., die er für unterschiedliche Anwendungen einsetzen kann. Sie ist universell einsetzbar, so dass er diese für andere gleichgeartete Anwendungen nicht stets Neuprogrammieren muss.

Die sicherlich bekanntesten 3D-Engines sind wohl die Unreal-Engine von Epic und die Quake III-Engine von id Software.

Die Summe aller Schritte, die für die Umwandlung und Darstellung von imaginären 3D-Szenarien auf dem Monitor erforderlich sind. Die Pipeline besteht aus einer Geometrie-Engine für die Berechnung der Koordinaten und einer Render-Engine, die das Zeichnen der einzelnen Pixel übernimmt.

Bei der Darstellung von schrägen Kanten und Rundungen bilden sich vor allem bei geringen Auflösungen Treppchen d.h. gezackte Übergänge, auch "Treppenstufen- Effekt" genannt. Eine mögliche Abhilfe besteht darin, durch Farbverläufe benachbarte Bildpunkte so anzugleichen, dass die Kanten geglättet werden (Anti-Aliasing).

Technik zum Erzeugen von Transparenzeffekten (z.B. ein Objekt schimmert durch ein anderes hindurch). Für die Textur oder Grafik wird dabei ein entsprechender Wert  (siehe Alpha channel) für die Intensität der Transparenz benötigt, um auf eine darrunterliegende Textur "durchschauen" zu können, was z.B. Wasser und Glas realistisch wirken lässt.

Wert, der beim Alpha blending die Intensität einer Transparenz bestimmt. Jeder Bildpunkt (Pixel) verfügt in der Regel über drei Farbkanäle für den roten, grünen und blauen Farbanteil (RGB). Dazu kommt noch ein vierter Kanal, der Alpha-Channel (RGBA). Er ist eigentlich eine Maske, die angibt, mit welcher Stärke die Farbe des Pixels mit einem anderen Bildpunkt kombiniert wird, wenn diese sich überlagern. Je niedriger der Alpha-Wert (0.1 - 1.0) eines Pixels ist, desto transparenter ist er. Ein niedriger Wert bedeutet also, dass der Punkt transparent ist, wie z.B. eine Glasscheibe. Bei einem mittleren Alpha-Wert ist ein Pixel durchscheinend wie z.B. Wasser. Hat der Alpha-Channel hingegen einen hohen Wert, ist der Bildpunkt nicht durchsichtig.

Zur indirekten Beleuchtung im Dunkeln liegender Objekte verwendet man das Ambient Lighting. Es ist eine Lichtquelle, die alles in einer Szene gleichmäßig aus allen Richtungen beleuchtet, unabhängig von der Anordnung, Position oder Eigenschaft eines Objekts.

Anisotropic Filtering zeichnet Texturen nicht wie bilineares Filtering in X und Y Richtung gleich stark weich, sondern in elliptischer Form (anisotropic = ungleichmäßig). Dadurch vermeidet man Verzerrungen und/oder Unschärfe bei schräg verlaufenden Texturen.

Im Gegensatz zum bi- und trilinearem Filtering werden nicht zwei viereckige Texelbereiche zur Interpolation genutzt, sondern unregelmäßige Formen und die perspektivischen Verzerrungen berücksichtigt. Es werden umso mehr Texel für ein Pixel genutzt, je weiter sich der jeweilige Pixel in der Tiefe befindet (abhängig vom Winkel des Dreiecks).

Da es leider für das anisotropische Filtering, im Gegensatz zum bilinearen Filtering, keinen Standard-Algorithmus gibt, ist es den Hardwareherstellern überlassen, wie Sie diese Filtermöglichkeit nutzen. Da gutes anisotropisches Filtern recht hohe Anforderungen an die Hardware stellt, üblich ist meist 4tap- oder 8tap- (mind. 16 bzw. 32 Texturwerte) Filtering, gibt es Grafikkarten mit unterschiedlichen und zum Teil minderwertigen Filter-Algorithmen auf dem Markt, die eher an die Qualität des bilinearen Filterns reichen.

Auch bekannt als "Kantenglättung" und wird verwendet um Aliasing zu vermeiden. Unter Berücksichtigung der benachbarten Pixel (Bildpunkte) werden in einem Bild die Kanten geglättet. Aus den benachbarten Bildpunkten wird ein neuer Farbwert ermittelt (Interpolation). Dieser Effekt verhindert den Treppcheneffekt bei schrägen Linien, so dass die Übergange weicher und somit etwas verwischter wirken. Bei manchen Grafikkarten wird dieser Effekt auch dadurch erreicht, dass die Pixel am Rand der Kante einen Transparenzwert erhalten.

Direct3D unterstützt mit dem Kanten- und dem Fullscreen-Anti-Aliasing zwei Anti-Aliasing-Techniken. Welche die bessere Technik ist, hängt wesentlich von der verfügbaren Performance ab. Leider unterstützen nicht alle Grafikkarten ein Anti-Aliasing. Auch wenn dies mittlerweile zum Standard moderner Grafikkarten gehört sollte es vorher geprüft werden.

siehe Offscreen Surface.

siehe Framerate.

Bei einem bilinearen Filtering errechnet sich der Farbwert eines Punktes auf einem Objekt für den noch kein eigener Farbwert vorhanden ist, aus den vier Pixeln, die der Textur am nächsten liegen. Aus diesen 4 Werten (Texel) wird ein neuer Farbwert errechnet, so dass die Textur dadurch weichgezeichnet wird und die einzelnen Pixel beim Annähern an die Textur nicht mehr auffallen.

Der große Vorteil eines bilinearen Filterns liegt darin, des es den Betrachter von Pixel-Blöcken bei einer Vergrößerung erlöst, es hat allerdings auch den Nachteil, in dem es zu stark verwaschenen Texturen kommen kann, so dass z.B. seitlich betrachtete Schrift nicht mehr erkennbar ist.

Billboard ist eine Technik, die 2D-Objekte in einer 3D-Welt dreidimensional wirken lässt, indem ein Objekt immer so gedreht wird, dass es stets zum Betrachter zeigt. Das hat den Vorteil, dass nur dessen Vorderseite existieren muss, und so können sämtliche Polygone, die für die Rückseite nötig wären, eingespart werden. Im einfachsten Fall kann dies nur eine Fläche mit einer Textur sein.

Abkürzung für Bit Block Transfer und bedeutet, dass Bilddaten aus dem Speicher (z.B. Back Buffer) auf eine Surface (Front Buffer) kopiert werden. Da sich die Surface ebenfalls im Speicher befindet, werden die Daten lediglich im Speicher verschoben. Insgesamt gibt es fünf verschiedene Blitting-Methoden.

Um Strukturen wie etwa Noppen und Vertiefungen, Oberflächendetails, wie Fugen und Risse und Spiegelungen sowie Licht- und Schatten-Effekte zu erzeugen, wird auf eine Textur zusätzlich eine sogenannte Schattentextur (Bump Map) gelegt. Diese ermöglicht durch verändern der Position der Lichtquellen einen dynamischen Schatten auf Objekte, die dadurch sehr plastisch wirken. So wird der Eindruck von zusätzlichen Oberflächendetails auf einer Textur wie viele z.B. Fugen und Risse erweckt.

Es ist auch möglich bewegte (animierte) Texturen zu verwenden, wodurch jedoch das Bump-Mapping sehr rechenintensiv wird und zu Lasten der Performance geht.

Ein Verfahren, bei dem im Fenster-Modus von DirectDraw jedes Polygone darauf überprüft wird, ob es teilweise sichtbar ist, oder sich außerhalb des sichtbaren Bereich befindet. noch angezeigt wird. Die nicht sichtbaren Flächen oder Teilbereiche werden dann nicht dargestellt.

Ein Algorithmus zum Komprimieren (CO) und Dekomprimieren (DEC) von Multimediadateien verwendet wird. Codecs können sowohl auf Software oder auf Hardware basieren, wobei eine Hardware-Komprimierung sehr viel schneller und effektiver ist als Software-Komprimierung.

Diese vereinfachte Version des Alpha-Blending arbeitet nicht mit einer stufenlosen Transparenz. Beim Color-Key werden lediglich die Werte 0 für eine vollständige Transparenz oder 1 für die vollständige Sichtbarkeit eines Objektes verwendet. Es gibt also keine anderen Werte wie 0,5 für beispielsweise verschmutztes Wasser.

Um z.B. einen Baum realistisch darzustellen, wird nicht die Kontur jedes Blattes gespeichert, sondern nur der Umriss der Baumkrone. Für die Freiräume zwischen den Blättern wird eine nicht benötigte Farbe (Color-Key) verwendet und als Transparenz definiert.

Unterstützt etwa eine Grafikkarte oder die entsprechend installierten Treiber keinen Color-Key, werden die als transparent definierten Stellen schwarz dargestellt.

Device (engl. Gerät) steht unter DirectX auch für Gerätekontext und ist ein universeller Name für eine reale am Compter angeschlossene Hardwareeinrichtung. D.h. ein Device repräsentiert eine Schnittstelle mit der kommuniziert werden soll, wie z.B. Joystick, Tastatur oder Grafikkarte. Soll beispielsweise ein Device etwas zeichnen, erfolgt die Ausgabe zwar auf dem Monitor, die Kommunikation erfolgt jedoch über die Grafikkarte.

Diffuse Lighting (diffuse Beleuchtung) ist als die Grundlage von Lichtreflexionen auf Oberflächen anzusehen, allerdings wirkt noch nicht sehr realitätsnah, da das reflektierte Licht in alle Richtungen gleich stark strahlt. Dadurch erscheint es, unabhängig von der Position des Betrachters, immer gleichmäßig hell.

Mit Diffuse Lighting ist zwar zu sehen, dass ein Objekt beleuchtet ist, aber nicht woher die Lichtquelle kommt und es sind keine Lichtreflektionen wie beim Specular Lighting sichtbar. Daher wird es in Spielen auch vorberechnet.

Bei Farbtiefen unter 24 Bit pro Pixel gehen beim Rendern Farbinformationen verloren. Um diese fehlenden Farbinformationen auszugleichen wird beim Dithering versucht, diesen Farbfehler über mehrere Pixel zu verteilen, und mit Hilfe der Farbinformationen benachbarter Pixel Mischfarben zu erzeugen, um so eine höhere Farbgenauigkeit vorzutäuschen.

Die beiden gängigen Verfahren addieren entweder die fehlenden Farbwerte auf einen benachbarten Pixel (relativ genau) oder sie runden die Farbwerte ja nach Position des Pixels unterschiedlich (schnell).

Bei dem Aufbau von 3D-Darstellungen, wird das nächste Bild einer Animation in einem nicht sichtbaren Bereich des Bildspeichers (Back Buffer bzw. Offscreen-Surface) zusammengestellt und gezeichnet. Ist der Bildaufbau abgeschlossen, wird es entweder auf einen Schlag auf den sichtbaren Teil des Bildspeichers, die primäre Surface (Front Buffer) kopiert (Flipping) oder durch Page Flipping zwischen dem Front und dem Back Buffer umgeschaltet.

Eine realistische Darstellungen von Spiegeleffekten auf Objekten ist durch das Environment Mapping möglich, indem eine Textur der Umgebung auf das Objekt projiziert wird. Diese Textur kann statisch sein oder bei jeder Bewegung aus der umgebenden Szene neu berechnet werden.

Dieses Verfahren erlaubt außerdem Metalleffekte ohne die komplette Berechnung der Spiegelungen. So kann eine Kugel z.B. einen Baum auf der Oberfläche wiederspiegeln, obwohl dieser in der Bildszene nicht zu sehen ist.

Wird auch als "Lambert-Shading" oder "Polygonal-Shading" bezeichnet, dient zum Schattieren von gekrümmten Flächen und ist die einfachste Form aller Shading-Methoden.  Jedem Flächenelement (Polygon) eines Objektes wird ein einheitlicher Farbwert zugeordnet. Dadurch werden nur die durch Beleuchtung und Lichtquellen hervorgerufenen Effekte auf Objekten berücksichtigt. Die Helligkeit der Farbe hängt nur von der Beleuchtungsrichtung ab und ist auf seiner gesamten Fläche gleich.

Die einzelnen Oberflächen erscheinen daher flach und matt, da Lichtreflexe, Transparenz usw. unberücksichtigt bleiben. So sieht z.B. eine Kugel aus wenigen Dreiecken sehr facettenhaft und eckig aus. Um mit diesem Schattierungsverfahren runde Objekte zu erhalten sind viele Polygone (Dreiecke) nötig.

Aufgrund der sichtbaren Stoßkanten wirkt diese Schattierungs-Methode sehr häufig synthetisch. Daher wird heute in der Regel das Gouraud-Shading verwendet, da es wesentlich realitätsnäher wirkt

Simulation von Nebel, Dunst und Schleiereffekten in verschiedenen Dichten bei entsprechenden 3D-optimierten Grafikarten. Dabei werden die Pixel eines Objektes mit einem festen Farbwert vermischt, wobei das Mischungsverhältnis von Nebelfarbe und aktueller Farbe von der Entfernung abhängt. Der Nebelanteil erhöht sich mit zunehmender Distanz und verstärkt so die Tiefenwirkung einer Szene. Mit weiß als Farbe sorgt dies z.B. für atmosphärische Nebeleffekte.

Geschickt eingesetzt, spart Fogging nicht nur Rechenleistung sondern es lässt sich damit auch ein Spielablauf beschleunigen. Entfernte Objekte, die im Nebel verschwinden, brauchen nicht mehr dargestellt und somit auch nicht mehr berechnet werden.

Anzahl der Bilder oder Bildszenen, die pro Sekunde dargestellt werden können. Die Bildwiederholrate ist entscheidend, wenn es darum geht, den Eindruck einer flüssigen Bewegung durch einen 3D Raum zu erzeugen. Zwar ist 25 fps die europäische Fernsehnorm und 24 fps gelten für die Produktion von Filmen, aber für z.B. 3D-Shooter sind jedoch mindestens 30 Bilder oder mehr pro Sekunde nötig. Unter 20 fps wirken Bewegungen ruckartig.

engl. Rahmen, und hat im IT-Bereich mehrere Bedeutungen.

DirectX

engl. für Rahmen, ein unsichtbarer rechteckiger Bildschirmbereich, der als Container für verschiedene Objekte in einer Szene zur Verfügung steht. Alle Objekte können so in einer Szene positioniert werden, indem man ihr räumliches Verhältnis zu einem relevanten Bezugsrahmen spezifiziert. Alle Positionen und Lagebestimmungen der sichtbaren Objekte beziehen sich auf diesen Rahmen. Die Schnelligkeit in der komplette Szenen (Frames) hintereinander auf dem Bildschirm dargestellt werden nennt man Bildwiederholrate (Framerate) und wird gemessen in fps (frames per second).

Film, Grafik, Video

Bezeichnung für ein einzelnes Bild einer Animation oder in einer fortlaufenden Videosequenz, z.B. einer Fernsehaufzeichnung, inkl. Ton.

Webdesign

Gestaltungselement für Webseiten, mit dem durch Unterteilung des Bildschirms in einzelne Frames mehrere HTML-Seiten gleichzeitig dargestellt werden können.

Teil des Grafikspeichers, in dem bereits das Bild aufgebaut wird, das als nächstes auf dem Bildschirm erscheint (siehe Double-Buffer). Zusätzlich werden Transparenteffekte im Frame-Buffer (Bildspeicher) berechnet.

Bei der Visualisierung einer 3D Szene wird das in der Pipeline berechnete Bild im Frame-Buffer abgelegt, aus dem es zur Darstellung auf dem Monitor ausgelesen wird. Um den Übergang zwischen zwei Bildern möglichst flüssig zu gestalten, wird der Frame-Buffer in einen Front- und einen Back-Buffer unterteilt.

Die Berechnung des Bildes erfolgt zunächst im Back-Buffer als eine Art Zwischenspeicher. Ist das Bild vollständig, wird durch ein Page-Flipping zwischen dem Front- und dem Back-Buffer hin- und hergeschaltet und dann das fertige Bild aus dem Front-Buffer ausgelesen.

Bildwiederholrate von Frames (Bilder oder Bildszenen) die maximal in bestimmten Auflösungen innerhalb einer Sekunde auf dem Monitor dargestellt werden können und wird in fps (Frames per Second) gemessen. Je öfter dies geschieht, um so flüssiger erscheint der Bewegungsablauf.

Die Framerate ist abhängig von der Größe des Videospeichers, sowie der Geschwindigkeit des Grafikkarten-Chips, mit der die digitalen Signale des Videospeichers in analoge umwandelt und zum Monitor geschickt werden können.

siehe Primary Surface.

Mit diesem, bereits 1971 von Henri Gouraud angewandtem Schattierungs-Verfahren, erhält jede Ecke eines Polygons einen eigenen Farbwert. Aus der Zwischenberechnung (Interpolierung) dieser Farbwerte werden zwischen den Polygonflächen sehr weiche Verläufe, und somit eine gleichmäßige Schattierung erzeugt, was zu einer erheblich besseren visuellen Qualität führt als beim Flat-Shading.

GUID's (Globally Unique Identifier) sind Microsoft-spezifische Implementierungen der sogenannten UUID's (Universally Unique Identifier). Eine GUID ist ein weltweit einzigartiger Identifikations-String, der z.B. einen User oder ein Spiel in einem LAN authentifiziert, um nicht versehentlich einem völlig anderem Spiel beizutreten. Dabei handelt sich um eine 128 Bit-Zeichenkette, wie z.B.:

{951AB756-D4FB-446f-BB29-63C896E316A0}

die aus einer Menge von Informationen gebildet wird. So wird unter anderem die Systemzeit und die MAC-Adresse der Netzwerkkarte bei der Erstellung einer GUID verwendet um sicherzustellen, dass die GUID weltweit eindeutig ist, und dass eine einmal generierte GUID nirgends und zu keinem Zeitpunkt ein zweites Mal generiert werden kann.

Der Hardware Abstraction Layer (HAL) ist eine Zwischenschicht in einem Betriebssystem und schirmt die hardwarespezifischen Eigenschaften der Zielplattform vor dem Rest des Betriebssystems ab. So ermöglicht der HAL DirectX-Anwendungen eine direkte Kommunikation mit der Hardware des Systems. Bei einem Wechsel der Hardwareplattform erfolgen Anpassungen nur innerhalb der HAL-Zwischenschicht.

Funktionen die keine Unterstützung von der Hardware erhalten, können bis zu einem gewissen Grad emuliert werden. Diese Aufgabe übernimmt der Hardware Emulation Layer (HEL), indem die Funktion dann z.B. von Funktionen des Windows GDI ausgeführt werden.

Mit dem HEL können auch Entwickler neue Funktionen entwickeln, debuggen und testen, bevor eine Funktion hardwaremäßig realisiert wird. So steht meistens schon eine Software Emulation zu Verfügung und die Entwickler können bereits für Hardware entwickeln, die erst zusammen mit ihrer Anwendung auf den Markt kommt.

Im Z-Buffer wird zu jedem zu zeichnenden Element eine Tiefeninformation abgelegt, mit der bei der Darstellung einer Szene auf dem Bildschirm überprüft wird, welche Oberflächen der Polygone verdeckt sind und hinter anderen Objekten liegen.

So werden nur die sichtbaren Elemente gerendert  und der GPU Rechenarbeit erspart, da die verdeckte Teile der Szene nicht gezeichnet werden müssen.

Dies ist in DirectPlay ein virtueller Spieler, mit der ID DPID_SYSMSG. Der Host steuert die Systemnachrichten und sonstige Nachrichten, die zu allen Spielern in einer Sitzung geschickt werden.

Ein Service Provider, der mittels des Internetwork Packet Exchange (IPX)-Protokolls das Windows Socket zur Datenübertragung in einem lokalen Netzwerk (LAN) verwendet. Dieser Service Provider unterstützt nur eine ungesicherte Datenübertragung (es wird nicht geprüft ob Nachrichten ankommen oder nicht).

Auf einem einzelnen Rechner kann nur eine Microsoft® DirectPlay®-Sitzung mit IPX-Protokoll gleichzeitig ausgeführt werden.

siehe Anti-Aliasing.

DirectPlay

Es ist die Zeit, die ein Datenpaket von einem zum anderen Computer benötigt. Ist die Latenz (Verzögerung) der Übertragungszeit sehr hoch (mehrere 100 Millisekunden), kommt es zum Ruckeln und allgemeinen Verzögerungen. Die Übertragungszeit kann man nicht beeinflussen, da Sie von der Schnelligkeit der einzelnen Rechner und der Verbindungsart (z.B. Modem, ISDN, DSL) abhängt.

Es ist die Zeit, die ein Datenpaket von einem zum anderen Computer benötigt. Ist die Latenz (Verzögerung) der Übertragungszeit sehr hoch (mehrere 100 Millisekunden), kommt es zum Ruckeln und allgemeinen Verzögerungen. Die Übertragungszeit kann man nicht beeinflussen, da Sie von der Schnelligkeit der einzelnen Rechner und der Verbindungsart (z.B. Modem, ISDN, DSL) abhängt.

DirectSound

Da bei DirectSound die Sounddaten nicht sofort abgespielt werden, sondern erst in einen SoundPuffer geladen werden, versteht mal hier unter Latenz (Verzögerung) die Reaktionszeit des Systems, die zwischen dem Startbefehl zum Abspielen und der Wiedergabe eines Sounds von den Lautsprechern vergeht.

Werden in einer Anwendung Point- oder Spotlights verwendet, deren Positionen sich nicht verändern, empfiehlt es sich, die Beleuchtung einer Textur nicht über die Lichtquelle berechnen zu lassen, sondern eine LightMap zu verwenden. Eine LightMap ist eine Textur, deren Bildinformationen dazu genutzt werden, um die Helligkeit der darzustellenden Textur zu bestimmen. Das bedeutet, dass über die Oberflächen-Textur eine weitere Ebene gelegt wird, die Ebene von Licht und Schatten, der Übergang zwischen schwarz (absolute Dunkelheit) und weiß (maximale Helligkeit, kein Schattenwurf).

Es wird eine Blendingoperation (Überlagern eines Punktes mit zwei Texturen) mit der Basistextur durchgeführt (addiert und moduliert die LightMap mit der Basistextur), und daraus ergibt sich eine neue Basistextur die aufgrund der nun unterschiedlichen Helligkeitswerte auch den Eindruck von Höhen und Tiefen ermöglicht (Beispiel die Quake 3-Engine).