Technische Universität Ilmenau

Advanced Computer Graphics - Modultafeln of TU Ilmenau

The module lists provide information on the degree programmes offered by the TU Ilmenau.

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module properties Advanced Computer Graphics in degree program Master Ingenieurinformatik 2009
module number241
examination number2200459
departmentDepartment of Computer Science and Automation
ID of group 2252 (Computer Graphics)
module leaderProf. Dr. Beat Brüderlin
term winter term only
languageDeutsch
credit points
on-campus program (h)
self-study (h)
obligationobligatory module
examnone
details of the certificate
alternative examination performance due to COVID-19 regulations incl. technical requirements
signup details for alternative examinations
maximum number of participants
previous knowledge and experience

Programmierkenntnisse, Grundlagen Algorithmen & Datenstrukturen

Computergrafik wird empfohlen

learning outcome

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

content

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

media of instruction and technical requirements for education and examination in case of online participation

Skripte als Powerpoint und PDF

literature / references

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evaluation of teaching