Die Teilnehmer werden mit den Grundlagen der Computergraphik vertraut gemacht. Dazu wird ein praxisorientierter Ansatz gewählt. Am Beispiel des Graphikstandards OpenGL erlernen die Studierenden die Programmierung einer interaktiven Graphikanwendung. Neben der Modellierung von Objekten mit geeigneten Werkzeugen wird die Umsetzung des Modells mit den Möglichkeiten der OpenGL-Bibliothek vermittelt. Schwerpunkte sind die effiziente Verwaltung der Geometrie, die farbliche Gestaltung des Modells, die Beleuchtungsszene, Interaktion und Animation. Parallel zur Lehrveranstaltung fertigen die Teilnehmer individuelle Projekte an, die Grundlage für die Endnote sind.

Die Lehrveranstaltung wird mit der selbständigen Implementation eines OpenGL-Projekts und ggf. nach Aufforderung mit einer Präsentation abgeschlossen. Der Umfang der anzuwendenden OpenGL-Funktionalität richtet sich nach den in der Übung behandelten Funktionsgruppen. Als Bewertungsmaßstab für die Projekte gelten die folgenden, zusätzlich in der Lehrveranstaltung konkretisierten Anforderungen:

• Implementation eines animierten 3D-Modells mit einer Tiefe des Szenengraphen von >= 3,
• Verwendung von traditioneller und/oder moderner OpenGL-Geometrie (glBegin/glEnd und/oder VBOs),
• Gestaltung von 3D Objekten mit einem Modellierungsprogramm (z.B. Blender), Import z.B. über den Wavefront-Loader,
• Implementation einer Lichtsszene mit steuerbaren OpenGL - Lichtern (Spot, direktionales Licht, Punktlicht),
• Texturierung von Teilen der Szene und Einbeziehung von Blendung, z.B. für transparente Objekte,
• Sinnvolle Benutzerinteraktion zur Beeinflussung von Transformationen (Modelview- und/oder Texturmatrix),
• Mindestens 3 verschiedene interaktiv auswählbare Kameramodi (Observer, Walk, Fly, ...),
• Darstellung der Szene in verschiedenen Modi, z.B. Flat-/Smoothshading, Wireframe-, Farb-/Beleuchtungsmodus, umschaltbares Backfaceculling,
• Hilfetext für die Benutzerinteraktion (Tastenbelegung),
• Kurzdokumentation mit Screenshot, Szenengraph (vereinfacht) und
• Beschreibung spezifischer Funktionalität, z.B. der Animationsfunktion.

Der Umfang der anzuwendenden OpenGL-Funktionalität richtet sich nach den in der Übung behandelten Funktionsgruppen. Weitergehende Implementationen, z.B. Multi-Texturierung, führen i.d.R. zur Verbesserung der Note.

Die Verwendung des PrakCG-Templates ist zulässig. Nach vorheriger Absprache mit dem Vorlesenden ist die gemeinsame Arbeit einer Gruppe an einem Teamprojekt möglich. Voraussetzung ist jedoch, dass sich die Anteile der einzelnen Bearbeiter klar zuordnen lassen.

Zu dieser Lehrveranstaltung sind Skripte online im OPAL System verfügbar.

• General introduction to curve theory: parametrized curves, plane curves, space curves
• Curve modeling: interpolation, approximation, splines
• Bezier and B-spline curves: definition, computation and algorithms
• Rationale Bezier and B-spline curves
• General introdutction to surface theory, Bezier and B-spline surfaces

Hoschek, Lasser: Grundlagen der geometrischen Datenverarbeitung. Teubner, Stuttgart.

Farin: Kurven und Flächen im Computer Aided Geometric Design. Vieweg.

Diese Lehrveranstaltung leistet eine Einführung in das Gebiet der Computergraphik. Dabei werden folgende Probleme behandelt: 

• Hardwarekomponenten graphischer Systeme

• Rendering-Pipeline

• Farbmodelle

• Rasterisierung graphischer Primitive

• Mathematische Grundlagen

• Clipping und Sichtbarkeitsverfahren

• Raumunterteilungsverfahren

• Beleuchtung und Schattierung

• Texturierung

• OpenGL und Shader

Zu dieser Lehrveranstaltung sind Skripte online verfügbar

Details zu dieser Veranstaltung und der zugehörigen OPAL-Lernressource werden noch bekanntgegeben!

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Diese Lehrveranstaltung baut auf den Inhalten der Vorlesung CG I auf. Benötigt werden insbesondere die Kenntnisse über affine Transformationen, lokale Beleuchtungsverfahren und die Render-Pipeline.

Behandelt werden unter anderem die Themenbereiche

• Tiefenspeicher-Verfahren

• Texturen (erweiterte Verfahren)

• Echtzeit-Schatten

• Postprocessing-Effekte

• Rendertechniken (Deferred Shading, Tiled Rendering)

• Beleuchtungseffekte, Reflexionen

• Animation (Skelett-Animation, Gesichtsanimation)
  

entsprechend der Modulbeschreibung

Zu dieser Lehrveranstaltung sind Skripte und Übungsunterlagen online verfügbar

Die Übung beginnt in der zweiten Semesterwoche.

Objekte, die im Realen existieren sind nicht ohne Weiteres digital zu erfassen. Ein Problem besteht darin, dass die Objekte nie vollständig aus einer Richtung sichtbar sind und aus diesem Grund mehrere Aufnahmen nötig sind, die später zusammengefügt werden müssen. Oft existieren auf 3D-Objekten Bereiche, die verdeckt sind und die auch durch einen Standortwechsel des Aufnahmegerätes nicht erfassbar sind. Hinzu kommen Schwierigkeiten durch Materialien, die schwer erfassbar sind (glänzende Oberflächen, Metalle, Glas).
Die Vorlesung behandelt zunächst die theoretischen Grundlagen der Objektrepräsentation sowie die Verarbeitung von Punktdaten. Es werden anschließend Algorithmen vorgestellt, um Einzelaufnahmen (in Form von Punktwolken) aneinander auszurichten und diese Punktwolken zu triangulieren. Ein weiterer Schwerpunkt der Vorlesung liegt auf der Nachverarbeitung der Geometriedaten (Reparatur, Glättung, ...).

Teilprüfung zur Fachprüfung Vertiefungsgebiet bzw. Vertiefungsrichtung

Zu dieser Lehrveranstaltung sind Skripte online verfügbar.

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Moderne CAD-Systeme verwenden einen volumenorientierten Modellierungsansatz, der als Solid Modeling (Körpermodellierung) bezeichnet wird. Gegenüber einem flächenorientierten Ansatz erlaubt das vollständige Erfassen der 3D-Geometrie eines Objektes die Durchführung von Konsistenzprüfungen des Modells. In der Vorlesung werden die Grundlagen des Körpermodellierens sowie die wichtigsten Modellierungsansätze CSG, B-rep und Zellzerlegung behandelt. 

Zur Vorlesung werden praktische Übungen angeboten, in denen der vermittelte Vorlesungsstoff, aufbauend auf Templates, in eine Software umgesetzt wird (mit VC++). Dies umfasst z.B. die Implementierung eines simplen Raytracers, sowie die Verarbeitung polygonaler Netze (Konsistenzprüfung, Kollisionstest...).

Mündliche oder schriftliche Prüfung oder Bestandteil der Fachprüfung zum Vertiefungsgebiet

Weitere Informationen sowie Einschreibung via Opal:  Solid Modeling 2020

Für die Übung werden Grundkentnisse in C++ vorrausgesetzt. Die Übung wird unter Anderem aus der Bearbeitung und Vervollständigung von Software-Templates bestehen.

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Unter dem Begriff "Virtuelle Realität" (VR) werden Techniken zusammengefasst, die es erlauben, Menschen unmittelbar in computergenerierte Umgebungen zu integrieren. Solche Systeme sind eine Erweiterung der herkömmlichen Visualisierung, in dem sie eine möglichst große Bandbreite der menschlichen Sinnes- und Aktionskanäle ansprechen. Unverkennbare Charakteristik der virtuellen Umgebungen sind dreidimensionale Präsentations- und Interaktionstechniken. Die Einsatzgebiete sind vielfältig und reichen von möglichst realitätsnahen Simulationsumgebungen bis zur multidimensionalen Sensualisierung abstrakter Datenräume.Die Vorlesung gibt einen Einblick in die vielfältigen Aspekte der VR-Technologie und geht auf die Entwicklung von VR-Software sowie auf grundsätzliche Prinzipien und aktuelle Entwicklungen ein.

5 LP, Prüfung

Zu dieser Lehrveranstaltung sind Skripte online verfügbar

Gegenstand:
Die Teilnehmer vertiefen ihre Kenntnisse zum Wissensgebiet der generativen Computergraphik bzw. erarbeiten sich einen Zugang zum Forschungsgebiet der Virtuellen Realität (VR).

Themen:
Alle Themen werden individuell vergeben. Wenden Sie sich bitte an den Betreuer.

Durchführung:
Der Praktikumsbetreuer bietet regelmäßig Konsultationszeit an. Die Studenten haben im Abstand von 2 Monaten Pflichtkonsultationen (Bericht über den Bearbeitungsstand) zu absolvieren. Die Bearbeitungszeit endet mit dem Semester, das Praktikum kann bei Nachweis der geforderten Leistungen vorzeitig abgeschlossen werden. Das Praktikum wird mit einem Gespräch und der Demonstrationen am Rechner abgeschlossen. Dazu sind vorher ein Datenträger mit der Dokumentation, den Quellen sowie den Daten beim Praktikumsbetreuer einzureichen. Die Anforderungen an die Dokumentation sind aufgabenspezifisch und werden dort fixiert.