Einführung in die Computergraphik (SS 2018)

WICHTIGE HINWEISE ZUR KLAUSUR

Termin:
Mo, 30.07.2018, 11:10 Uhr

Ort:
TRE/PHYS/E (Nachname beginnt mit A-K)
TRE/MATH/H (Nachname beginnt mit L-Z)

Die Klausur "Einführung in die Computergraphik" im Sommersemester 2018 findet am 30.07. um 11:10 Uhr AUSSCHLIESSLICH im Trefftz-Bau statt. Im Prüfungsplan des Prüfungsamtes Informatik sind als weitere Gebäude der Pothoff- (POT) sowie der Zeunerbau (ZEU) angegeben. Dort wird aufgrund der Teilnehmerzahlen jedoch KEINE Prüfung stattfinden. Kommen Sie bitte alle in den Trefftz-Bau.

SWS 2/2/0
INF-B-420 (Einführung in die Computergraphik) Modulbeschreibung
Dieses Semester regulär nur für Bachelor Informatik Studierende (im Bachelor Medieninformatik findet ECG ab Immatrikulationsjahrgang 2017 erst im 4. Semester statt)

Melden Sie sich bei JExam und  OPAL für diesen Kurs an! Organisatorische Hinweise finden Sie auf unserer Übungsseite.

Dozent und Betreuer

Vorlesung: Prof. Dr. Gumhold
Übung:  Benjamin Russig, Ludwig Schmutzler

Klausur

Termin: 30.07.2018 (11:10 Uhr TRE/MATH/H;TRE/PHYS)
Inhalt: Vorlesung und Theorieaufgaben (ca. zur Hälfte Rechenaufgaben)
Dauer: 90min
Hilfsmittel: nur Schreibzeug und evtl. Wörterbuch
Erfolgskriterium: mindestens 37 von 75 Punkten
Bonussystemneu: max. 15 Bonuspunkte aus praktischen Aufgaben
Klausureinsicht: tba

Vorbereitung

  • Vorlesungsbesuch und Rechenbeispiele dort
  • Übungsteilnahme und Rechenaufgaben mit Musterlösungen
  • Fragenkatalog (pdf, letztes Update am 19.7.2018)
  • Bearbeitung von Beispielklausuren (2011, 2013)
  • Klausurvorbereitung in letzter Vorlesung
  • Lernraum am 24.07.2018 von 9:00-10:30Uhr im APB E008

Termine

Vorlesung: Do 4. DS, HSZ/02
Zusatztermin: Do 5. DS, HSZ/04

Vorlesungstermine

12.04.18 ... Einführung und Mathematische Grundlagen der Modellierung
19.04.18 ... Einführung in die Modellierung
26.04.18 ... Rasterisierung (Folien pdf. letzte Änderung 15.05.18)
03.05.18 ... Affine Transformationen
10.05.18 ... Himmelfahrt
17.05.18 ... Ansichtstransformationen
24.05.18 ... Pfingsten
31.05.18 ... GPU-Programmierung
                    5. DS Übung im HSZ 004 mit Beispielklausuraufgaben
07.06.18 ... Polynomkurven
                    5. DS Spline-Kurven (vorgezogen vom 14.06.)
14.06.18 ... entfällt wegen Output.DD
21.06.18 ... Beleuchtungsmodelle
28.06.18 ... Raytracing-Verfahren
05.07.18 ... Raytracing Schnittberechnungen
12.07.18 ... Raytracing Beschleunigungsdatenstrukturen + Rechenbeispiele
19.07.18 ... Abschlussveranstaltung (Lehrevaluation und Klausurvorbereitung)

MATERIALIEN

Folien und Materialien zur Vorlesung

Einführung (Folien pdf)
   Siggraph feed
Mathematische Grundlagen der Modellierung (Folien pdf, Stand 17.04.18)
Einführung in die Modellierung (Folien pdf, Stand 31.05.18)
    Siggraph feed
Rasterisierung (Folien pdf, Stand 15.05.18)
Transformationen (Folien pdf)
GPU-Programmierung (Folien pdf)
        Tutorial (Quellcode zip)
Kurven (Folien pdf)
Beleuchtung (Folien pdf)
Raytracing (Folien pdf, Stand 12.7.2018)
Abschlussveranstaltung (Folien pdf)

Weiterführende Literatur und Materialien

  • Programmierung
    • eBooks:
      • Eckel, Bruce, Thinking in C++. Sehr gutes, englisch sprachiges Buch zu allen Aspekten von C++. Für Einsteiger geeignet.
    • Vererbung
      • Soulie, Juan (2009), C++ Language Tutorial. Ausführliches, englischsprachiges Tutorial zu vielen Aspekten der C++-Programmiersprache und OO-Programmierung.
      • Stroustrup, Bjarne (1999), Multiple Inheritance for C++. Paper zur Mehrfachvererbung in C++.
    • Templateprogrammierung
      • cplusplus.com (2009), STL-Containers. Übersicht über die Klassentemplate Container-Typen der STL.
      • Scheler, Fabian, Ulbrich, Peter und Böhm, Niko (2008), C++ Templates - eine kleine Einführung. Foliensatz zur Einführung in Templateprogrammierung, enthält das Fakultätberechnungs-Beispiel.
      • Meyers, Scott (2008), Effektiv C++ programmieren. 3. Auflage. München u.a.: Addison-Wesley. Kapitel 7.8, "Tipp 48: Beachten Sie die Template-Metaprogrammierung" gibt eine kurze und prägnante Übersicht über die Funktionsweise und mögliche Anwendungsfelder der TMP, leider keine Codebeispiele außer Fakultätberechnung.
    • Speicherverwaltung
    • Kommunikation
      • Wikipedia (2009), Event Loop. Das Event-Loop Konstrukt wird erklärt und in verschiedenen APIs dargestellt.
      • MSDN (2009), Entering the Message Loop. Der Message Loop der Win32 API.
    • Plugins
  • Modellierung
    • Bloomenthal, Jules, Implicit Surfaces. Umfangreiches, englisches PDF zu impliziten Oberflächen.
    • Lorensen, Cline (1987), Marching Cubes. Paper von W.Lorensen und H. Cline zum Marching Cubes Algorithmus.
    • Newman et al. (2006), Marching Cubes. Umfangreiche Betrachtung (engl.) der Entwicklung des Marching Cubes Algorithmus seit der Veröffentlichung des Papers von Lorensen und Cline (s.o.).
    • Wikipedia (2009), Marching Squares.Kurze Beschreibung des Marching Squares Algorithmus
    • Foley et al. (1997), Computer Graphics: Principles and Practice (2nd Edition), Kapitel 12.7 Constructive Solid Geometry
  • Transformationen
    • Starrkörpertransformationen
      • VisWiki (2009), Rotation, Gimbal Lock, Eulerwinkel, Quaternion. VisualWikipedia enthält umfangreiche Beschreibungen und Videos u.a. zu den Themen Rotation, Gimbal Lock, Eulerwinkel und Quaternionen.
      • Foley et al. (1997), Computer Graphics: Principles and Practice (2nd Edition), Kapitel 5 zu geometrischen Transformationen sowie Anhang F zu homogenen Koordinaten und Transformationsmatrizen.
    • Affine Transformationen
      • Wolfram Demonstrations Project, Affine Transform.Applet zu affinen Transformationen. Erfordert Mathematica Player
      • Universität Tübingen, GRIS/ILO, Affine Transformation. Applet zu affinen Transformationen
  • Graphikprogrammierung
    • Rendering Pipeline in der Übersicht
    • Clipping
      • Bender, M. und Brill, M. (2006), Computergrafik: Ein anwendungsorientiertes Lehrbuch. Hanser-Verlag.
    • Z-Buffer
      • Bender, M. und Brill, M. (2006), Computergrafik: Ein anwendungsorientiertes Lehrbuch. Hanser-Verlag.
      • The Codermind Team (2008a), Depth Buffer - The gritty details. Geht ausführlich auf die Finessen des Tiefen-Puffers ein.
  • Rasterisierung
    • Rastern von Linien, Kreisen und Polygonen
      • Foley, James (1994), Einführung in die [o. Grundlagen der] Computergrafik: Einführung, Methoden, Prinzipien. Bonn, Paris, Massachusetts u.a.: Addison-Wesley. Interessant in diesem Zusammenhang sind Kapitel 3.2-3.11 (pp. 80-136) und eventuell Kapitel 3.14-3.15 (pp. 140-148). Enthält gute Beispiele und C-ähnlichen Code, deutsche Übersetzung etwas holprig.
      • Harrington, Steven (1988), Computergrafik - Einführung durch Programmierung. Hamburg, New York u.a.: McGraw-Hill. Sehr ausführliche Diskussion der mathematischen Grundlagen und viele Listings. Leider merkt man dem Buch das Alter an, die Programmbeispiele sind in Algol-ähnlichem Pseudocode.
    • Füllen von Flächen
      • Foley, James (1994) (s.o.) Kapitel 19.5 geht auf Grundlagen ein (Konnektivität, FloodFill, BoundaryFill) zeigt Grundlagen eines Stack-basierten Algorithmus.
      • Monkey Blaster Entertainment (2006), Flood-Fill Algorithm in Flash ActionScript. Bietet Floodfill-Pseudocode und Flash-Applet zur Demonstration (4-Nachbarschaft).
      • Vandevenne, Lode (2004), Lode’s Computer Graphics Tutorial: Flood Fill. Demonstriert Flood Fill in Code und Bildern.
      • Henrich, Dominik (1996), Space-efficient region filling in raster graphics. The visual computer. International journal of computer graphics, 10:4, S. 205–215. Diskutiert weitere Füll-Ansätze mit konstantem Speicherbedarf.
      • Glassner, Andrew (2001), Fill ’Er Up! IEEE Comput. Graph. Appl. 21:1, S. 78–85, ISSN 0272–1716. Gibt einen Überblick über verschiedene Füll-Ansätze und deren Anwendungen.
    • Texturierung und Aliasing-Probleme
      • Bender, M. und Brill, M. (2006), Computergrafik: Ein anwendungsorientiertes Lehrbuch. Hanser-Verlag. Mapping-Techniken (Kapitel 5.6, S. 297ff.).
      • Ebd. (Anti-)Aliasing (Kapitel 5.7, S.309ff.), geht auch auf signaltheoretische Grundlagen ein. Sowohl spatiales als auch temporales Aliasing werden besprochen.
      • Foley (1994) Kapitel 14.10. zu Aliasing und Antialiasing.
    • Frequenzanalyse und Mipmapping
  • Kurven
    • Demidov, Evgeny (2004), Interactive Introduction to Splines. Beschreibung von Beziérkurven, B-Splines und NURBS mit Hilfe von 2D Java Applets.
    • Wolfram Demonstrations Project, De Casteljau Algorithmus.Dieses Applet erleutert den De Casteljau Algorithmus zur Beschreribung von Beziérkurven. Zum Abspielen benötigt man den frei erhältlichen Mathematica Player.
    • Brown University, Exploratories, Bezier Splines.Java Applet zu Bezier Splines.
    • Universität Tübingen, GRIS/ILO, Beziér Curve/Spline.GRIS/ILO ist eine Sammlung von Applets der Uni Tübingen, u.a. zum Thema Beziérkurven und Splines.
    • Foley et al. (1997), Computer Graphics: Principles and Practice (2nd Edition), Kapitel 11 zu Kurven und Flächen.
  • Beleuchtung
    • Farbräume (RGB,HLS,Lab), Farbpaletten
      • Wikipedia (2009), Farbraum bzw. color space. Farbräume im Allgemeinen werden erklärt, mit Links zu verschieden Farbmodellen (RGB, HLS etc.).
      • Eugene Vishnevsky, Color Space Conversion Applet. Java Applet zum Vergleich der Position einer Farbe in verschiedenen Farbmodellen.
      • Foley et al. (1997), Computer Graphics: Principles and Practice, Kapitel 13.3 Color models for raster graphics. Verschiedene Farbmodelle (RGB, CMY, HLS etc.) werden beschrieben.
      • Woo et al. (2006), OpenGL Programming Guide (Red Book)(5th Edition),Kapitel 4 Color Kapitel 13.3 Color models for raster graphics. Verschiedene Farbmodelle (RGB, CMY, HLS etc.) werden beschrieben.
      • Adobe Technical Guides (2000), Color Models. Detailierter Überblick über verschiedene Farbmodelle (Englisch).
    • Lichtquellen
      • Woo et al. (2006), OpenGL Programming Guide (Red Book)(5th Edition), Kapitel 5 zu Beleuchtung
    • Materialien
      • The Guerrilla CG Project, Displacement vs. Bump Mapping. Englisches Video-Tutorial über Displacement und Bump Mapping.
      • Woo et al. (2006), OpenGL Programming Guide (Red Book)(5th Edition),Kapitel 9 Texture Mapping
    • Beleuchtungsmodelle
      • Wikipedia (2009), Beleuchtungsmodell. Überblick über lokale und globale Beleuchtungsmodelle.
      • Foley et al (1997), Computer Graphics: Principles and Practice (2nd Edition),Kapitel 16 zu lokalen und globalen Beleuchtungsmodellen.
  • Raytracing

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Stefan Gumhold
Last modified: Jul 23, 2018