Computergraphik II

SS 08


Diese Vorlesung führt in die fortgeschritteneren und komplexeren Methoden der Computergraphik ein. Voraussetzung ist der Stoff aus der Vorlesung "Einführung in die Computer-Graphik". Die Übungsaufgaben werden zum größten Teil praktisch sein, d.h., gewisse Programmierfähigkeiten in C++ sind nötig.

Aktuelles


Nieder mit IT (die Tatsache, daß es solch einen Rap gibt, sollte uns als Informatiker zu denken geben ;-) ).

Folien

Die folgende Tabelle enthält die behandelten Themen und die dazugehörigen Folien.

Woche Thema Folien, 1-up Folien, 2-up Übungs-
aufgaben
Literatur
1. Orga, Texturen 1 (Mapping, Beleuchtung, OpenGL) PDF1 PDF2 PDF1 PDF2 Blatt 1 WW
2. Texturen 2 (Parametrisierung, Texture-Atlas, Cube Maps);
Übung
PDF PDF WW, OL
3. Texturen 3 (Textur-Interpolation, MIP-Maps, Environment Mapping, Parallax Mapping);
Shader-Programmierung 1 (GPU-Architektur, GLSL)
PDF1 PDF2 PDF1 PDF2 Blatt 2 WW, OL
4. Übung ; Himmelfahrt
5. Shader-Programmierung 2 (Per-Pixel Lighting, Gloss Map, proxedurale Textur);
GPGPU-Algorithmen (Mandelbrot-Menge, Frame-Buffer Objects, Stream-Programming-Modell, Lineare Algebra, Summed-Area Tables)
PDF1 PDF2 PDF1 PDF2 Blatt 3 OL
6. Pfingst-Woche
7. Tone Mapping (Histogram-Equalization, Ward's Tone Mapping, Weber-Fechner-Gesetz, Anwendung desselben im TMO);
Culling 1 (Backface Culling, Clustered Backface Culling, Hierrchical CBC)
PDF1 PDF2 PDF1 PDF2 Blatt 4 MH, WW
8. Culling 2 (View Frustum Culling, Occlusion Culling, CHC++, Portal Culling, Detail Culling);
Ray-Tracing 1 (Rendering-Gleichung, Strahlbaum, Beleuchtungsmodell)
PDF1 PDF2 PDF1 PDF2 AG, PS, PBRT
9. Ray-Tracing 2 (Fresnel-Term, Dämpfung, Dispersion, Schnittberechnungen mit Polygon, Dreieck, Box, Kugel, impliziten Flächen, Nullstellensuche nach Laguerre) PDF PDF Blatt 5 AG, PS, PBRT
10. Ray-Tracing 3 (Instancing, Quadriken, Superquadriken, Metaballs, CSG, Vergleich, Distribution Ray Tracing, Anti-Aliasing, Halbschatten, spekulare Reflexion, weiche Schatten, Motion Blur, depth of field) PDF PDF AG, PS, PBRT
11. Acceleration Data Structures 1 (light buffer, beam/cone tracing, 3D grid, recursive grid, hierarchical uniform grid, blocking) PDF PDF Blatt 6 AG, PS, PBRT
12. Acceleration Data Structures 2 (proximity clouds, Octree, 5D-Octree, kD-Tree, Surface-Area-Heuristic, SKD-Tree, Bounding Volumes, Bounding Volume Hierarchies, Goldsmith/Salmon, Top-down Erzeugung) PDF PDF AG, PS, PBRT
13. Acceleration Data Structures 3 (SIMD-Parallelisierung, Frustum-Tracing im kd-Tree, dynamische Szenen, Coherent Grid Traversal);
Komplexität des Ray-Tracings (Das abstrakte Ray-Tracing Problem, optischer abstrakter Computer, average-case Komplexität des Ray-Shootings);
Anti-Aliasing 1 (Ursachen, prinzipielles Vorgehen bei Linien, Supersampling bei Polygonen, verschiedene Sampling-Patterns)
PDF1 PDF2 PDF3 PDF4 PDF1 PDF2 PDF3 PDF4 OL, FvD
14. Anti-Aliasing 2 (Gupta-Sproull-Algorithmus, Exact Area Subpixel Masks, Flipquad-Pattern, Centroid-Interpolation) PDF1 PDF2 PDF3 PDF1 PDF2 PDF3 OL, FvD


Aufzeichnugen der Vorlesungen auf Video finden Sie unter dieser Adresse: http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/ifi/cg2-ss2008/


Here you can find the source code of the GLSL shader examples that were discussed in class.
They comprise:

All demos should compile and run out-of-the-box under Linux and Mac OS X 10.5. (Actually, the executables contained in the tar file should run under MAC OS X 10.5 Intel.)


Und hier finden Sie die Folien der optischen Täuschungen (optical illusions).

Literatur

Folgende Literatur eignet sich als begleitende Lehrbücher (in Klammern die oben verwendeten Kürzel):
Achtung: nicht alle in der Vorlesung behandelte Themen sind schon in Lehrbüchern nachzulesen! Daher empfiehlt sich der Besuch der Vorlesung.

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.)

Prüfung

Die Vorlesung wird mündlich geprüft. Wer sich prüfen lassen möchte, melde sich bitte wie üblich im Prüfungsamt und bei Frau Cronjäger (IfI, Zimmer 202) an.

Hier finden Sie eine aktuelle Liste aller Prüfungstermine .

Übungen

Übungsblätter
Die Übungsblätter werden jeweils vor der Übung hier ins Netz gestellt.

Die Abgabe der Lösungen findet direkt in der darauf folgenden Übung (also 2 Wochen später) statt. Praktische Aufgaben werden in der Übung am Rechner vorgeführt.

Hinweise und Downloads zur Bearbeitung der Übungsblätter

Für die meisten praktischen Übungsaufgaben benötigen Sie Qt. Da das Durch-Compilieren dieser Library etwas zeitaufwendig (mit 'e'!) sein kann, stellen wir Ihnen hier ein paar vor-compilierte Pakete zur Verfügung: Ein herzlicher Dank geht an Philipp Kraus (ein Hörer der CG I & II im WS/SS 2007), der diese Pakete erstellt hat!

Für die Bearbeitung der Shader-Aufgaben können Sie verschiedene Tools verwenden (s. Vorlesung). Wir würden allerdings, aus verschiedenen Gründen, das "in-house" entwickelte Tool Shader Maker empfehlen.

Hier finden Sie eine kleine Liste mit OpenGL-Materialparametern, die Sie für verschiedene Aufgaben gebrauchen können.

Übungsblatt Nr. 1:
Das Framework und die Objekte zur Textur-Aufgabe in Blatt 1 finden Sie hier.
Übungsblatt Nr. 4:
Das Framework und die Beispiele zur GPGPU-Aufgabe in Blatt 4 finden Sie hier.
Übungsblatt Nr. 5:

Das Framework zur Ray-Tracing-Aufgabe in Blatt 4 finden Sie hier.
Die in der Übung benutzten Slides zur Erläuterung des Frameworks finden Sie hier.

Hier finden Sie einige Testszenen für Ihren Raytracer.
Dieses kleine Programm erzeugt eine Menge von Kugeln, die sich auf der Oberfläche von sog. Steinbach-Screws befinden, und exportiert sie als XML-Szenen für den Raytracer.
Hier finden Sie eine kleine Liste mit OpenGL-Materialparametern, die Sie auch im Raytracer ausprobieren können.

Wer die Entwicklung unter "Mac OS X" machen möchte findet hier eine kurze Anleitung (Dank an Philipp Kraus).

Übungsblatt Nr. 6:
Ein erweitertes Template zur Bearbeitung für Blatt 6.
Selbstverständlich können Sie auch Ihre eigene Software verwenden, die Sie im Rahmen der Aufgaben des vorigen Blattes geschrieben haben.

Online Literatur und Resources im Internet

Change Monitoring:

 by ChangeDetection (it's free and it's private).
 by ChangeDetect (it's free and private, too).
If you enter your email adress in one of the boxes above and then press one of the "Monitor" buttons, then either ChangeDetection or ChangeDetect will send you an email whenever I make changes to this page.
Gabriel Zachmann
Last modified: Thu Sep 04 18:37:07 MDT 2008