Einführung in die Computergraphik - WS 07/08
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.
Die Bereitschaft zur Arbeit in Teams ist erwünscht.
Aus dem Inhalt:
- Mathematische Grundlagen, Farben, Abtastung
- 2D Computergraphik (scan conversion, Clipping, etc.)
- 3D Computergraphik (rendering pipeline, Transformationen, Beleuchtung, etc.)
- OpenGL
- Echtzeit-Rendering
Aktuelles
Folien
Die folgende Tabelle enthält die behandelten Themen und die dazugehörigen Folien.
Woche |
Thema |
Folien, 4up |
Folien, 2up |
Übungs- aufgaben |
Literatur |
1. |
Orga, Intro, Geschichte, Displays |
| Blatt 1 |
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2. |
C++ Wiederholung, Einführung in OpenGL |
| Blatt 2 |
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3. |
Mathe Wiederholung, Übersicht der Graphik-Pipeline, Scan-Line-Konvertierung von Linien |
| Blatt 3 |
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4. |
Baryzentrische Koordinaten |
| Blatt 5 |
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6. |
Anwendungen der verallgemeinerten baryzentrischen Koordinaten,
Z-Buffer, hierarchischer Z-Buffer |
| Blatt 6 |
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8. |
Clipping von Polygonen (Sutherland-Hodgeman, Weiler-Atherton), Transformationen |
| Blatt 8 |
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10. |
Farben 1 (Licht, Biologie, Metamere, Farbmischexperiment) |
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Blatt 10 |
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12. |
Farben 3 (Farbmodelle HSV, HLS, Lab; Gamut), Lighting & Shading 1 |
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14. |
Randrepräsentationen 2 (Doubly-connected edge list);
Euler-Formel, Anwendungen der Euler-Formel, Erweiterungen, Genus |
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Literatur
Folgende Lehrbücher eignen sich als begleitende Literatur
(in Klammern die oben verwendeten Kürzel):
- Peter Shirley: Fundamentals of Computer Graphics; 2nd Edition, AK Peters. (PS)
- Donald Hearn, M. Pauline Baker: Computer Graphics with OpenGL; 3rd edition,
Pearson / Prentice Hall (HB)
- Foley, van Dam, Feiner, Hughes: Computer Graphics -- Principles and Practice;
Addison Wesley. (FvD)
- David F. Rogers: Procedural Elements for Computer Graphics; 2nd Edition, McGraw-Hill. (DR)
- Tomas Akenine-Möller, Eric Haines: Real-Time Rendering; AK Peters; (MH)
- John Vince: Mathematics for Computer Graphics, Springer.
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 50% der maximal erhältlichen Punkte
erreichen.
(Eine "Schein"-Klausur findet nicht statt.)
Dieser Schein stellt dann die Voraussetzung für eine Prüfung in Computergraphik I dar.
Punktestände
Matr.Nr. | Punkte | Note |
Summe | 142 | |
344025 | 78,5 | 3.7 |
354297 | 77 | 4.0 |
365965 | 34,5 | 5.0 |
|
Matr.Nr. | Punkte | Note |
325709 | 95 | 3.0 |
326793 | 87 | 3.3 |
349343 | 82 | 3.7 |
318695 | 8 | 5.0 |
341716 | 157,5 | 1.0 |
|
Matr.Nr. | Punkte | Note |
341651 | 94,5 | 3.0 |
313298 | 17 | 5.0 |
348256 | 13,5 | 5.0 |
|
Übungsbetrieb
Übungsblätter
Die Übungsblätter werden jeweils am Mittwoch im Lauf des Tages auf der
Homepage der VL (also hier) ins Netz gestellt.
Die Abgabe der Lösungen ist am Mittwoch 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
Für die meistens praktischen Aufgaben benötigen Sie Qt 4.
Auf den Pool-Rechnern ist dies schon installiert.
Die Installation der OpenSource-Version von Qt ist unter Windows etwas komplizierter als unter Linux. Eine
ausführliche Installationsanweisung und einige Tipps für die ersten Schritte mit Qt bietet
diese schöne Anleitung eines ehemaligen Hörers der CG1,
Philip Kraus. Hier finden Sie eine etwas ausführlichere, aber auch etwas
veraltete Anleitung.
Beachten Sie bitte auch die Links weiter unten.
Hier können Sie das kleine
OpenGL-/Qt-Programmbeispiel (OpenGL / Qt example;
compiles under Windows / VisualStudio, Linux, and Mac OS X)
aus der Vorlesung herunterladen, und hier
finden Sie noch ein etwas einfacheres Beispiel
für OpenGL unter Qt aus der Übung.
Online Literatur und Resources im Internet
- Ein sehr ausführliches Skript von Prof. Straßer.
- Das Buch Computergrafik und Bildverarbeitung
von Nischwitz, Fischer, und Haberäcker; komplett als PDF download-bar (in einzelnen Kapiteln);
vorausgesetzt, man befindet sich im Netz der TUC
(Alternativer Link).
- C++ :
- Ein Tutorial für alle,
die schon in irgend einer Sprache programmieren können;
- Java to C++ Tutorial
(Quelle)
- Thinking in C++, Book 1: als
PDF
und als
HTML .
Eignet sich auch ganz gut zum Einstieg in das Programmieren, falls man noch keine andere Sprache
beherrscht;
- Thinking in C++, Book 2: als
PDF
und als
HTML
- Wichtige
Guidelines
für besseren und saubereren C++ Code
- OpenGL:
- Qt
(ein Cross-Plattform-GUI Toolkit, als "Wrapper" für OpenGL-Fenster)
(für open-source Anwendungen ist die Library
kostenlos)
- Literatur zu verallgemeinerten baryzentrischen Koordinaten:
- Zu Visibility Computations:
- Gary W. Meyer:
Tutorial on color science;
The Visual Computer, Volume 2, Number 5 / September, 1986.
Von einem Rechner innerhalb des LANs der TUC kann man sich
hier das Paper herunterladen.
- Ein
Aufsatz zu Battistas
Della Pittura (einer der Begründer der Perspektive in der Malerei)
- Witziger (und beeindruckender) Artikel zum Thema:
Excel: Revolutionary 3D Game Engine?
Change Monitoring:
Gabriel Zachmann
Last modified:
Thu Feb 26 17:31:18 MET 2009