Computergraphik-VUP (CG-VUP)7.5 ECTS
(englische Bezeichnung: Computer Graphics)

Lehrveranstaltungen:

• • Computergraphik
    (Vorlesung, 3 SWS, Marc Stamminger, Di, 10:15 - 11:45, H5; Mi, 9:00 - 9:45, H5)
  • Übungen zur Computergraphik
    (Übung, 1 SWS, Justus Thies)
  • Rechnerübungen zur Computergraphik
    (Praktikum, 2 SWS)

Empfohlene Voraussetzungen:

Es wird empfohlen, folgende Module zu absolvieren, bevor dieses Modul belegt wird:

Algorithmik kontinuierlicher Systeme (SS 2016)

Inhalt:

Die Vorlesung gibt eine Einführung in die Computergraphik:

• Graphik Pipeline

• Clipping

• 3D Transformationen

• Hierarchische Display Strukturen

• Perspektive und Projektionen

• Visibilitätsbetrachtungen

• Rastergraphik und Scankonvertierung

• Farbmodelle

• Lokale und globale Beleuchtungsmodelle

• Schattierungsverfahren

• Ray Tracing und Radiosity

• Schatten und Texturen

Lernziele und Kompetenzen:

Die Studierenden

• geben die unterschiedlichen Schritte der Graphik Pipeline wieder

• erklären die Funktionsweise der Clippingalgorithmen für Linien und Polygone

• beschreiben, charakterisieren und berechnen affine und perspektivische Transformationen in 3D und veranschaulichen die allgemeine Form der Transformationsmatrix in homogener Koordinaten

• skizzieren die Verfahren zur Tiefe- und Visibilitätsberechnung

• vergleichen die unterschiedlichen Farbmodelle der Computergraphik

• illustrieren und untersuchen die Datenstrukturen zur Beschreibung virtueller 3D Modelle und komplexer Szenen

• erläutern die Funktionsweise der Rasterisierung und Scankonvertierung in der Graphikpipeline

• implementieren 3D Transformationen mithilfe der Programmiersprache C++ und der graphischen Bibliothek OpenGl

• Implementieren Beleuchtungsmodelle und Texturierung von virtuellen 3D Objekten mithilfe der Programmiersprachen OpenGL und GLSL

• lösen Aufgaben zu Beleuchtung und Texturierung von 3D virtuellen Modellen

• klassifizieren Schattierungsverfahren

• bestimmen den Unterschied zwischen lokaler und globaler Beleuchtung und formulieren Algorithmen für Ray Tracing und Radiocity
  

Educational objectives and skills:
Students should be able to

• describe the processing steps in the graphics pipeline

• explain clipping algorithms for lines and polygons

• explain, characterize and compute affine and perspective transformations in 2D and 3D, and provide an intuitive description of the general form of corresponding transformation matrices in homogeneous coordinates

• depict techniques to compute depth, occlusion and visibility

• compare the different color models

• describe data structures to represent 3D virtual models and complex scenes

• explain the algorithms for rasterization and scan conversion

• solve problems with shading and texturing of 3D virtual models

• classify different shadowing techniques

• explain the difference between local and global illumination techniques and formulate algorithms for ray tracing and radiosity

Literatur:

• P. Shirley: Fundamentals of Computer Graphics. AK Peters Ltd., 2002

• Hearn, M. P. Baker: Computer Graphics with OpenGLD. Pearson

• Foley, van Dam, Feiner, Hughes: Computer Graphics - Principles and Practice

• Rauber: Algorithmen der Computergraphik

• Bungartz, Griebel, Zenger: Einführung in die Computergraphik

• Encarnação, Strasser, Klein: Computer Graphics

Bemerkung:

Vorlesungsunterlagen, Übungsblätter und die Klausur sind in englischer Sprache

Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:
Das Modul ist im Kontext der folgenden Studienfächer/Vertiefungsrichtungen verwendbar:

1. Informatik (Bachelor of Arts (2 Fächer))
   (Po-Vers. 2010 | TechFak | Informatik (Bachelor of Arts (2 Fächer)) | Vertiefung Informatik I und II | Vertiefungsmodul Graphische Datenverarbeitung)
2. Informatik (Bachelor of Arts (2 Fächer))
   (Po-Vers. 2013 | TechFak | Informatik (Bachelor of Arts (2 Fächer)) | Vertiefung Informatik I und II | Vertiefungsmodul Graphische Datenverarbeitung)
3. Informatik (Bachelor of Science)
   (Po-Vers. 2009s | TechFak | Informatik (Bachelor of Science) | Wahlpflichtbereich (5. und 6. Semester) | Wahlpflichtmodule | Vertiefungsmodul Graphische Datenverarbeitung)
4. Informatik (Bachelor of Science)
   (Po-Vers. 2009w | TechFak | Informatik (Bachelor of Science) | Wahlpflichtbereich (5. und 6. Semester) | Wahlpflichtmodule | Vertiefungsmodul Graphische Datenverarbeitung)
5. Informatik (Master of Science)
   (Po-Vers. 2010 | TechFak | Informatik (Master of Science) | Wahlpflichtbereich | Säule der anwendungsorientierten Vertiefungsrichtungen | Vertiefungsmodul Graphische Datenverarbeitung)
6. Informatik (Master of Science)
   (Po-Vers. 2010 | TechFak | Informatik (Master of Science) | Wahlpflichtbereich | Säule der anwendungsorientierten Vertiefungsrichtungen | Vertiefungsmodul Medieninformatik)
7. Mathematik (Bachelor of Science)
   (Po-Vers. 2015w | NatFak | Mathematik (Bachelor of Science) | Module des Nebenfachs | Nebenfach Informatik | Vertiefungsmodule | Vertiefungsmodul Graphische Datenverarbeitung)
8. Medizintechnik (Master of Science)
   (Po-Vers. 2013 | TechFak | Medizintechnik (Master of Science) | Studienrichtung Medizinische Bild- und Datenverarbeitung | M2 Ingenieurwissenschaftliche Kernmodule (BDV))

Studien-/Prüfungsleistungen:

Computergraphik (Vorlesung mit Übung und Praktikum) (Prüfungsnummer: 321743)

Prüfungsleistung, Klausur, Dauer (in Minuten): 60, benotet

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

weitere Erläuterungen:
Übung: 50% der schriftlichen Aufgaben, Praktikum: 50% der Programmieraufgaben, Modulnote durch Klausur über 60 Minuten

Erstablegung: WS 2016/2017, 1. Wdh.: SS 2017

1. Prüfer:

Marc Stamminger

1. Prüfer:

Günther Greiner

1. Prüfer:

Roberto Grosso