Technische Universität Ilmenau

Computergrafik 2 - Modultafeln der TU Ilmenau

Die Modultafeln sind ein Informationsangebot zu den Studiengängen der TU Ilmenau.

Die rechtsverbindlichen Studienpläne entnehmen Sie bitte den jeweiligen Studien- und Prüfungsordnungen (Anlage Studienplan).

Alle Angaben zu geplanten Lehrveranstaltungen finden Sie im elektronischen Vorlesungsverzeichnis.

Informationen und Handreichungen zur Pflege von Modulbeschreibungen durch die Modulverantwortlichen finden Sie unter Modulpflege.

Hinweise zu fehlenden oder fehlerhaften Modulbeschreibungen senden Sie bitte direkt an modulkatalog@tu-ilmenau.de.

Modulinformationen zu Computergrafik 2 im Studiengang Master Ingenieurinformatik 2009
Modulnummer241
Prüfungsnummer2200459
FakultätFakultät für Informatik und Automatisierung
Fachgebietsnummer 2252 (Data-intensive Systems and Visualization)
Modulverantwortliche(r)Prof. Dr. Beat Brüderlin
TurnusWintersemester
SpracheDeutsch
Leistungspunkte
Präsenzstudium (h)
Selbststudium (h)
VerpflichtungPflichtmodul
Abschlusskeiner
Details zum Abschluss
Alternative Abschlussform aufgrund verordneter Corona-Maßnahmen inkl. technischer Voraussetzungen
Anmeldemodalitäten für alternative PL oder SL
max. Teilnehmerzahl
Vorkenntnisse

Programmierkenntnisse, Grundlagen Algorithmen & Datenstrukturen

Computergrafik wird empfohlen

Lernergebnisse und erworbene Kompetenzen

Die Studierenden erlenen vertiefte Kenntnisse über die Umsetzung von Echtzeitgrafiken und deren Grenzen in Bezug auf physikalische Korrektheit.

Inhalt

Der Schwerpunkt der Vorlesung liegt auf Echtzeitansätzen, die möglichst realistische Darstellung, mittels effizienter Algorithmen und spezieller Grafikeffekte ermöglichen, sowie deren Umsetzung auf aktueller Grafikhardware. Ein Ausblick auf die freie Programmierbarkeit von Grafikkarten (GPGPU) wird gegeben.

Die Vorlesung beginnt mit einer Gegenüberstellung physik-basierter Renderingverfahren, welche physikalisch korrekte Darstellungen ermöglichen (z.B. Photontracing) im Vergleich zu vereinfachten, hardwareunterstützten Verfahren (fixed function pipeline). Eine Abschätzung der Anzahl Photonen einer Beispiel-Lichtquelle dient als Hinweise für die Schwierigkeit, bzw. potentielle Unmöglichkeit einer Echtzeitimplementierung von Photontracing:

  • Als einfachster Ansatz werden Algorithmen der fixed function OpenGL Pipeline und deren hardwarenahe Programmierung auf aktueller Grafikarchitektur genauer beleuchtet:
  • Shader Prozessoren, programmierbare Shader
  • Hardwarearchitektur: nVidia Fermi / Kepler-Architektur
  • Programmierung von GPUs, SIMD, Multi Threading, bedingte Verzweigung
  • Parallelisierung, Pipeline-Architektur, Pipeline-Stalls, Caches, Latenz, Throughput (bandwidth), vertex, vs fill-rate limitation, load balancing, latency hiding
  • Echtzeit Darstellung fast unbegrenzten Datenmengen auf GPUs - Visibility-guided Rendering (VGR): Culling Verfahren, Hardware Occlusion Culling, Beschleunigungsstrukturen. Technische Einzelheiten: Out-of core, asynchronous, memory management
  • Randomized z-buffer -Ansatz
  • Virtual Textures (Very large Textures)
  • Shadow Maps, Perspective shadow maps, Cascaded Shadow Maps
  • Post Processing: Blur filter, Depth of Field, Soft Shadows, Area Light sources, Penumbrae, SSAO, Gradient, LaPlace
  • Deferred Shading, Große Anzahl Lichtquellen, Anti Aliasing for DS, HDRI, Tone Mapping
  • BRDF Encoding Global Illum in Materials: Spherical Harmonics, BTF

Voxel Cone Tracing, Reflective Shadow Maps, Instant Radiosity, cascaded light propagation volumes, Light Skin- Verfahren

Medienformen und technische Anforderungen bei Lehr- und Abschlussleistungen in elektronischer Form

Skripte als Powerpoint und PDF

Literatur

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Lehrevaluation