Einführung in die Computergraphik


Diese Vorlesung soll eine erste Einführung in die Themen der Computergraphik geben. Der Schwerpunkt liegt auf Algorithmen und Konzepten zur Repräsentation und Visualisierung von einfachen, 3-dimensionalen graphischen Szenen. Die Übungsaufgaben werden teils theoretisch, teils praktisch sein, wobei die praktischen Aufgaben gewisse Programmierfähigkeiten in C++ verlangen.

Aus dem Inhalt:

  1. Mathematische Grundlagen, Farben, Abtastung
  2. 2D Computergraphik (scan conversion, etc.)
  3. 3D Computergraphik (rendering pipeline, Transformationen, Beleuchtung, etc.)
  4. OpenGL
  5. Echtzeit-Rendering

Aktuelles

Die Tabelle, wer einen Schein bekommen hat.
Literatur zur Visibility.

Folien

Die folgende Tabelle enthält die behandelten Themen und die dazugehörigen Folien. Je nach Bedarf können sich Verschiebungen ergeben.

Woche Thema Folien, 4up Folien, 2up Übungs-
aufgaben 		Literatur
1. Orga, Intro, Geschichte, Displays, C++ PDF1 PDF2 PDF3 PDF1 PDF2 PDF3 Blatt 1
2. Farben PDF PDF Blatt 2 PS, DR, FvD
3. Farben, Intro to OpenGl PDF1 PDF2 PDF1 PDF2 Blatt 3 HB
4. Farben (Rest), Mathe Wdhg., Scan Conversion Lines PDF1 PDF2 PDF3 PDF1 PDF2 PDF3 Blatt 4 FvD, DR, PS
5. Baryzentrische Koordinaten 1 PDF PDF Blatt 5
6. Baryzentrische Koordinaten 2, Image Warping, Polygon Scan Conversion (Pineda, AET, non-convex) PDF1 PDF1 PDF1 PDF1 Blatt 6 PS, FvD
7. Sampling und Filterung PDF PDF Blatt 7 PS, FvD
8. Fourier-Transf. und Aliasing, Anti-Aliasing Lines & Polygons PDF1 PDF2 PDF1 PDF2 Blatt 8 PS, FvD
9. Homogene Koordinaten, Transformationen PDF PDF Blatt 9 PS, FvD, HB
10. Komplexere Transformationen, relative Transformationen, Scenegraph, Projektionen, Stereoskopische Projektion PDF PDF Blatt 10 FvD, PS, HB
11. Visibile Surface Determination, Z-Buffer, Hierarchical Z-Buffer, BSP, Warnock PDF PDF Blatt 11 DR, FvD
12. Culling (Backface Culling, View-Frustum Culling) PDF PDF Blatt 12 MH
13. Culling Rest (Box-Frustum, Portal-C., Occlusion-C.), Lighting & Shading PDF1 PDF2 PDF1 PDF2 Blatt 13 HB, DR, FvD
14. Ray-Tracing (rekursives RT, Schnittberechnungen) PDF PDF - PS, FvD, MH

Unter Linux können Sie die PDF-Files mit acroread, xpdf oder gv lesen.

Literatur

Folgende Literatur eignet sich als begleitende Lehrbücher (in Klammern die oben verwendeten Kürzel):
Falls Sie sich diese Bücher anschaffen möchten, sollten Sie vielleicht überlegen, gebrauchte Exemplare zu erwerben -- oft gibt es diese zu einem Bruchteil des Neupreises. Zwei gute Internetadressen sind Abebooks und BookButler.

Scheinerwerb

Einen Schein erwirbt man durch erfolgreiche Teilnahme an den Übungen. Das heißt, Sie müssen insgesamt mindestens 60% der maximal erhältlichen Punkte erreichen. (Eine "Schein"-Klausur findet nicht statt.)

Folgende Studenten haben einen Schein erworben (die Note hat keine weitere Auswirkung -- das wäre die Note gewesen, wären die Scheine benotet):
Matr.Nr. Punkte Note
318602 175 3.7
309709 190 3.0
342195 222 2.0
341572 185 3.3
340832 184 3.3
316583 191 3.0
333681 156 4.0

Übungsbetrieb

Übungsblätter
Die Übungsblätter werden jeweils am Donnerstag im Lauf des Tages auf der Homepage der VL (also hier) ins Netz gestellt.

Die Abgabe der Lösungen ist jeweils am Donnerstag in der folgenden Woche direkt in der Vorlesung bzw. der Übung. Theoretische Aufgaben werden schriftlich abgeliefert, praktische Aufgaben werden in der Übung am Rechner vorgeführt.

Hinweise und Downloads zur Bearbeitung der Übungsblätter

Übungsblatt Nr. 4:
Hier finden Sie das Rahmenprogramm für Aufgabe 1: StereoCube.zip

Und hier das Rahmenprogramm für Aufgabe 2: ColorTransfer.zip

Übungsblatt Nr. 6:
Das Qt-Framework für Aufgabe 1: PolygonRasterization.zip

Und das Rahmenprogramm für Aufgabe 2: ImageWarping.zip

Übungsblatt Nr. 10:
Das Qt-Framework für die praktische Aufgabe: Billard.zip

Übungsblatt Nr. 12:
Eine aktualisierte Version der Ball.cpp und Ball.h: Ball.zip.

Source-Code zur Implementierung von Backface-Culling mit Normalenmasken: culling_using_normal_masks.tar.gz. Achtung: dieser Code dient nur als Beispiel; er compiliert nicht. (Quelle: Hansong Zhang's Homepage.)

Eine schöne Lösung der Billardaufgabe aus Übungsblatt 10 von Michael Steinberg gibt es hier: BillardSol.zip.

Online Literatur und Resources im Internet