Frustum Culling

Was ist Frustum Culling?

Frustum Culling ist eine Leistungoptimierungstechnik, die das Rendern von Objekten außerhalb des sichtbaren Bereichs der Kamera (Frustum) verhindert und die Anwendungsleistung erheblich verbessert, indem die unnötige Verarbeitung unsichtbarer Elemente reduziert wird.

Wie funktioniert Frustum Culling?

Diese Methode der rechnerischen Effizienz funktioniert, indem das sichtbare Volumen der Kamera definiert wird - geformt wie eine abgeschnittene Pyramide oder "Frustum" - unter Verwendung von sechs mathematischen Ebenen: der nahen Clipping-Ebene, der fernen Clipping-Ebene und vier Ebenen, die den Grenzen des Sichtfelds entsprechen. Während jedes Frames testet die Rendering-Pipeline die Szenenobjekte gegen dieses Frustum-Volumen und überspringt den Rendering-Prozess vollständig für alle Objekte, die vollständig außerhalb dieser Grenzen liegen.

Moderne Entwicklungsplattformen implementieren Frustum Culling automatisch als grundlegende Optimierungsstrategie, die unabhängig von ergänzenden Techniken wie Occlusion Culling funktioniert, die Objekte behandelt, die hinter anderen sichtbaren Elementen verborgen sind.

Wie wird Frustum Culling verwendet?

Für architektonische Visualisierungsanwendungen mit komplexen Gebäudemodellen, die Tausende von Komponenten enthalten, reduziert Frustum Culling die Rendering-Arbeitslasten erheblich, indem nur Objekte innerhalb der aktuellen Blickrichtung verarbeitet werden.

Ähnlich profitieren industrielle Schulungssimulationen mit detaillierten Maschinenmodellen von einer verbesserten Leistung, wenn zahlreiche Komponenten außerhalb des aktuellen Blickwinkels effizient von der Verarbeitung ausgeschlossen werden.

Durch die Konzentration der Rechenressourcen ausschließlich auf potenziell sichtbare Elemente ermöglicht Frustum Culling Anwendungen, höhere Bildraten und visuelle Qualität aufrechtzuerhalten, während größere, detailliertere Umgebungen unterstützt werden, als es mit der verfügbaren Hardware sonst möglich wäre.