Computergraphik

i.d.R. angeboten in jedem WiSe

• Einblicke in die erstaunliche Welt der algorithmischen Bilderzeugung haben.
• Begriffliche, algorithmische und methodische Grundlagen der Computergraphik kennen.
• Mathematische, algorithmische und programmiertechnische Gewandtheit weiterentwickelt haben.
• Geometrie beherrschen, soweit sie zur zur formalen Modellierung der graphischen Objekte notwendig ist.
• Einige Gesetze der Optik zur Modellierung von Beleuchtung beherrschen.
• Algorithmen zur Darstellung von Szenen beherrschen.
• Interaktive graphische Systeme (in OpenGL) implementieren können.
• Mit den Grundlagen und der Anwendung der linearen Algebra vertraut sein.
• Insbesondere mit Fragen der interaktiven Darstellung dreidimensionaler Szenen vertraut sein.

Diese Vorlesung soll eine Einführung in die theoretischen und methodischen Grundlagen der Computergraphik geben, als auch die Grundlagen für die praktische Implementierung von computergraphischen Systemen legen. Der Schwerpunkt liegt auf Algorithmen und Konzepten zur Repräsentation und Visualisierung von polygonalen, 3-dimensionalen graphischen Szenen.

Bemerkung: in der Vorlesung wird nicht die Modellierung und Animation mit Hilfe von Animationssoftware (z.B. Blender, Maya, Cinema4D, etc.) behandelt!

Der Inhalt umfasst in der Regel folgende Themen:

• Mathematische Grundlagen;
• OpenGL and C++ ;
• 2D Algorithmen der Computergraphik (Scan Conversion, Visibility Computations, etc.);
• Theorie der Farben, Farbräume (hauptsächlich physikalische, neurologische, und technische Aspekte);
• 3D Computergraphik (Rendering Pipeline, Transformationen, Beleuchtung, etc.);
• Techniken zum Echtzeit-Rendering;
• Das Konzept und die Programmierung von Shadern;
• Texturierung (Einordnung in die Pipeline, einfache Parametrisierung, etc.).

Die Vorlesung setzt eine gewisse mathematische, algorithmische und programmiertechnische Gewandtheit voraus, fördert diese aber auch und führt sie weiter.

Die Übungsaufgaben werden teils theoretisch, teils praktisch sein, wobei die praktischen Aufgaben gewisse Programmierfähigkeiten in C++ verlangen. (Zu Beginn der Vorlesung wird deshalb nochmals ein kurzer “Refresh” Ihrer C/C++-Kenntnisse gemacht.) Ich empfehle den Besuch des “Propädeutikums C/C++” vor der Computergraphik-Vorlesung. Die theoretischen Aufgaben setzen teilweise einfache Matrix-Vektor-Rechnung voraus.

Folgende Literatur eignet sich als begleitende Literatur:

• Peter Shirley: Fundamentals of Computer Graphics; 2nd Edition, AK Peters.
• Hearn, Baker, Carithers: Computer Graphics with OpenGL; 4th edition, Pearson
• Foley, van Dam, Feiner, Hughes: Computer Graphics – Principles and Practice; Addison Wesley.
• David F. Rogers: Procedural Elements for Computer Graphics; 2nd Edition, McGraw-Hill.
• Tomas Akenine-Möller, Eric Haines: Real-Time Rendering; AK Peters.
• J. L. Encarnação, W. Strasser, R. Klein: Graphische Datenverarbeitung 1 und 2. Oldenbourg, 1996
• Alan Watt: 3D Computer Graphics; Addison-Wesley, 3rd edition
• Bender & Brill: Computergrafik; Hanser
• Dave Shreiner: OpenGL Programming Guide: The Official Guide to Learning OpenGL; Addison-Wesley Educational Publishers

Weiteres Lehrmaterial ist auf der Webseite des Veranstaltung zu finden:

• Folienkopien
• Hinweise auf weiterführende Artikel im WWW