Technische Universität Ilmenau

Computer Graphics - Modultafeln of TU Ilmenau

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subject properties subject number 5367 - common information
subject number5367
departmentDepartment of Computer Science and Automation
ID of group2252 (Computer Graphics Group)
subject leaderProf. Dr. Beat Brüderlin
languageDeutsch
term Wintersemester
previous knowledge and experienceProgrammierkenntnisse
Grundlagen Algorithmen & Datenstrukturen
learning outcomeVermitteln der Grundlagen der Computergrafik bestehend aus Lineare Algebra/homogene Vektorräumen, Physik des Lichts, Rasteroperationen, Bildsynthese, Bildverarbeitung und effiziente geometrische Algorithmen und Datenstrukturen.
Die Vorlesung bildet die Grundlagen für "photorealistische" Bildsynthese, wie sie in der Industrie sowie bei den Medien Verwendung finden (z. B. Filmindustrie, Computer-Aided Design, Computerspiele, Styling). Vermittlung von Grundlagen für weiterführende Vorlesungen: Geometrisches Modellieren, Interaktive Grafische Systeme / Virtuelle Realität, Technisch-wissenschaftliche Visualisierung, Fortgeschrittene Bildsynthese, Bildverarbeitung I & II.
contentEinführung: Überblick über das Fach Grafische Datenverarbeitung.
Einführung: Vektoren und Matrizen, Transformationen, Homogene Vektorräume, 2D, 3D-Primitiven und Operationen, View-Transformationen
Farbwahrnehmung, Tristimulus Ansatz, Farbmodelle: RGB, CMY, HSV, CIE. Spektrale Ansätze. Additive und Subtraktive Mischung. Lichtquellen und Filter.
Rastergrafik-Hardware: Farbdiskretisierung, Farbbildröhre, LCD, Laserprinter, Ink-jet, etc.
Rastergrafik: Rasterkonvertierung von Linien und Polygonen (Bresenham-Algorithmus, Polygonfüll-Algorithmus).
Bildbearbeitung und Erkennung: Operationen auf dem Bildraster, Bildtransformationen (Skalierung, Drehung), Resampling und Filterung (Bilinear, Gauß) Dithering, Antialiasing, Flood Filling, Kantenverstärkung (Kantenerkennung)
Licht und Beleuchtung: (physikalische Größen: Wellenlänge, Leuchtdichte, Leuchtstärke), Wechselwirkung von Licht und Material, Lichtausbreitung und Reflexion, Refraktion, Beleuchtungsmodelle, Materialeigenschaften (geometrische Verteilung) Farbige Lichtquellen (spektrale Verteilung) (Phong: diffuse, spekulare Reflexion). Cook-Torrance, Mehrfachreflexion, Lichteffekte: Schatten, Halbschatten, Kaustik.
Bildsynthese: Rendering basierend auf Rasterkonvertierung: Z-Buffer, Flat-Shading, Gouraud shading, Phong Shading
Global Illumination, Raytracing, Photontracing, Radiosity
Texturemapping / Image-based Rendering: Affines und perspektivisches Texturemapping, projektives Texturemapping, Environment Mapping, Bumpmaps
Effiziente Datenstrukturen zum räumlichen Sortieren und Suchen. Kd-Tree, Hüllkörper-Hierarchie, Anwendungen in der Grafik Ray-tracing, Kollisionserkennung.
OpenGL, GPU-Renderpipeline, Szenegraphen, Effizientes Rendering grosser Szenen.
Ausblick: Überblick geometrischer und physikalischer Modelldatenstrukturen: CSG, B-Rep, Voxel, Octree, parametrische Flächen
Computergrafische Animation: (Key frame, motion curve, physikalisch basiertes Modellieren, Kollisionserkennung, Molekülmodelle)
media of instructionTafel, Folien, Buch Brüderlin, Meier: Computergrafik und geometrisches Modellieren (s. unten)
literature / referencesBrüderlin, B., Meier, A., Computergrafik und geometrisches Modellieren, Teubner-Verlag, 2001
Weiterführende Literatur:
José Encarnação, Wolfgang Straßer, Reinhard Klein:
Graphische Datenverarbeitung 1: Gerätetechnik, Programmierung und Anwendung graphischer Systeme. 4th, revised and extended edition, Oldenbourg, Munich, Germany, 1996.
José Encarnação, Wolfgang Straßer, Reinhard Klein:
Graphische Datenverarbeitung 2: Modellierung komplexer Objekte und photorealistische Bilderzeugung. 4th, revised and extended edition, Oldenbourg, Munich, Germany, 1997.
James D. Foley, Andries van Dam, Steven K. Feiner, John F. Hughes: Computer Graphics: Principles and Practice, Second Edition in C. - 2nd edition, Addison-Wesley, Reading, MA, USA, 1990.
Alan Watt: 3D-Computergrafik. 3rd edition, Addison-Wesley, Reading, MA, USA, 2001.
evaluation of teaching

Pflichtevaluation:

WS 2008/09 (Fach)

WS 2013/2014 (Fach)

Freiwillige Evaluation:

Hospitation:

WS 2012/13

Details in major polyvalenter Bachelor Polyvalenter Bachelor mit Lehramtsoption für berufsbildende Schulen - Elektrotechnik 2008 (IN), Master Mathematik und Wirtschaftsmathematik 2008, Bachelor Ingenieurinformatik 2008, Bachelor Mathematik 2009, Bachelor Mathematik 2013, Master Mathematik und Wirtschaftsmathematik 2013 (AM), Master Mathematik und Wirtschaftsmathematik 2013 (WM)
subject nameComputer Graphics
examination number2200060
credit points4
on-campus program (h)45
self-study (h)75
Obligationobligatory elective
examwritten examination performance, 60 minutes
details of the certificate

schriftlich 60. min.

maximum number of participants
Details in major polyvalenter Bachelor Polyvalenter Bachelor mit Lehramtsoption für berufsbildende Schulen - Metalltechnik 2013 (IN), polyvalenter Bachelor Polyvalenter Bachelor mit Lehramtsoption für berufsbildende Schulen - Elektrotechnik 2013 (IN), Bachelor Informatik 2013
subject nameComputer Graphics
examination number2200060
credit points5
on-campus program (h)45
self-study (h)105
Obligationobligatory
examwritten examination performance, 60 minutes
details of the certificate

schriftlich 60. min.

maximum number of participants
Details in major Bachelor Ingenieurinformatik 2013
subject nameComputer Graphics
examination number2200060
credit points5
on-campus program (h)45
self-study (h)105
Obligationobligatory elective
examwritten examination performance, 60 minutes
details of the certificate

schriftlich 60. min.

maximum number of participants
Details in major polyvalenter Bachelor Polyvalenter Bachelor mit Lehramtsoption für berufsbildende Schulen - Metalltechnik 2008 (IN), Bachelor Informatik 2010
subject nameComputer Graphics
examination number2200060
credit points4
on-campus program (h)45
self-study (h)75
Obligationobligatory
examwritten examination performance, 60 minutes
details of the certificate

schriftlich 60. min.

maximum number of participants