Computergrafik II (Sommersemester 2012)

Modulbeschreibung

Die Studierenden erlernen die Grundlagen der modernen 3D-Computergrafik mit dem Schwerpunkt Bilderzeugung (Rendering).

Sie können die Möglichkeiten und Grenzen der vermittelten Techniken einschätzen und diese praktisch anwenden. Sie sind damit in der Lage, sowohl existierende 3D-Softwareschnittstellen zu bewerten und in Multimedia-Projekten einzusetzen, als auch neue oder ergänzende Bilderzeugungslösungen zu realisieren.

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Grundlegende Rendering-Techniken

  • Raytracing und Schnittberechnung
  • Grafikhardware und die Rasterisierung-Pipeline
  • Shader-Programmierung

Transformationen und Szenegraph

  • Transformation
  • Koordinatensysteme
  • Traversierungsbäume
  • Szenegraph-Design
  • Animation im Szenegraph
  • Beschleunigungsansätze

Beleuchtung und Schattierung

  • Lokale Beleuchtungsmodelle
  • Globale Beleuchtungsberechnung
  • Reflexion und Refraktion
  • Texture-Mapping
  • Schattenwurf und weitere Effekte

Geometrische Modellierung

  • Implizite Repräsentierung von Flächen
  • Oberflächenattribute, Normale, Tangente
  • Prozedurale Methoden
  • Repräsentation und Manipulation von Polygonen
  • Polygonnetze, Bezierkurven, Freiformflächen

Voraussetzungen

Die Teilnahme an Computergrafik II erfordert grundlegende Kenntnisse der Computergrafik, Programmierung und Vektoralgebra.

Lehrveranstaltungen im SS 2012

Ich unterrichte im SS 2012 beide Züge. Der seminaristische Unterricht findet wie folgt statt:
  • montags 12:15-13:45 Uhr, Raum B301,
  • montags 14:15-15:45 Uhr, Raum B301.

Zu den zwei SU-Einheiten gibt es vier Übungs-Einheiten zu den folgenden Terminen:

  • montags 08:00-09:30 Uhr, Raum B332L,
  • montags 10:00-11:30 Uhr, Raum B332L,
  • donnerstags 08:00-09:30 Uhr, Raum B223L,
  • donnerstags 10:00-11:30 Uhr, Raum B223L.

Bitte beachten: die Übungen starten nach der ersten Vorlesung; d.h. die Übungen am Montag den 26.3.2012 fallen aus. Die Vorlesung am gleichen Tag sowie die Übungen am Donnerstag finden jedoch statt.

Themenblöcke SS 2012

Die Lehrveranstaltung vermittelt die fundamentalen Techniken zur Erzeugung realistischer Bilder aus dreidimensionalen Modellen und Szenen-Beschreibungen. Dazu werden zwei grundsätzliche Ansätze im Detail betrachtet: CPU-basiertes Raytracing und GPU-basierte Rasterisierung.

Die folgenden Themenblöcke sind geplant:

  • Einführung und Organisation,
  • Raytracing (1) – Einführung und Schnittberechnung,
  • Raytracing (2) – Beleuchtungsberechnung,
  • Raytracing (3) – Rekursives Raytracing,
  • Transformationen und Szenengraphen,
  • GPU, Rasterisierungs-Pipeline, und OpenGL/DirectX
  • Einführung in WebGL, Javascript, HTML5
  • Shader-Programmierung mit WebGL
  • Beleuchtungsberechnung im Shader
  • Texturierungstechniken
  • Fortgeschrittene Rendering-Techniken
  • Wiederholung / Klausurvorbereitung

Kursmaterialien und Ankündigungen

Dieser Kurs wird im Online-Lehrsystem Moodle der Beuth-Hochschule geführt: Die Materialausgabe sowie die Kommunikation zu dem Kurs werden über Moodle laufen; melden Sie sich daher umgehend persönlich für den Kurs an. Das Kurs-Kennwort lautet cg2.

Accounts im CGA-Labor

Für die Rechner im CGA-Labor benötigen Sie einen persönlichen Account. Dieser wird zu Beginn des Semesters aus den Beleglisten erzeugt. Der Benutzername ist dabei Ihre Matrikelnummer. Das Passwort muss bei der ersten Anmeldung gesetzt werden.

Sie können die Übungen im CGA-Labor auch auf Ihren eigenen Laptops durchführen. Für den WLAN-Zugang zum CGA-Labor müssen Sie sich in den ersten Übungen anmelden.

Literatur

  • Peter Shirley, Fundamentals of Computer Graphics, A K Peters, 2005, ISBN: 978-1568812694
  • Tomas Akenine-Möller, Real-Time Rendering, B&T, 2002, ISBN: 978-1568811826, Companion Website
  • Alan Watt, 3D Computer Graphics, Addison-Wesley Longman, 1999 ISBN: 978-0201398557
  • Munshi, Ginsburg, Shreiner, OpenGL ES 2.0 Programming Guide, Addison-Wesley Longman, 2008, ISBN-13: 978-0321502797

Wichtige Hinweise


Erster Vorlesungstermin:
Montag, 26.03.2012

Erster Übungstermin:
Donnerstag 29.03.2012

Unbedingt zu beachten:
es gelten meine allgemeinen
Bedingungen
für die Lehre!