Computer Graphics
TU Braunschweig

Echtzeit-Computergraphik SS'20
Vorlesung mit Übung

Prof. Dr.-Ing. Marcus Magnor

Hörerkreis: Master
Kontakt: ecg@cg.cs.tu-bs.de

Modul: INF-CG-29
Vst.Nr.: 4216009, 4216015

 

Beschreibung

In der Vorlesung werden grundlegende Kenntnisse über Architektur und Methoden zur Nutzung moderner Graphikhardware vermittelt. Am Beispiel aktueller APIs werden die einzelnen Komponenten der Rendering-Pipeline behandelt und ihre Programmierung in der begleitenden Übung erläutert und angewendet. Das erlernte Wissen ermöglicht es interaktive Echtzeit-Visualisierungen zu implementieren.

 

Trotz der Corona-Restriktionen bietet das ICG auch im Sommersemester 2020 die Vorlesung Echtzeit-Computergraphik wie geplant an. Bis auf weiteres muss unsere Vorlesung jedoch online stattfinden. Jede Woche werden die Folien und das entsprechende Material auf diese Webseite hochgeladen.

Bleiben Sie gesund!

 

Inhalt

  • Graphikhardware
  • GPU Programmierung (APIs)
  • Transformationen und homogene Koordinaten
  • Kameramodelle
  • Clipping
  • Modellierung
  • Licht, Materialien, Texturen
  • Optimierung

 

Ort und Zeit

Mittwochs, 9:45–11:15 Uhr / Raum IZ 160 Online (Virtueller Vorlesungsraum)
Wöchentlich, beginnend am 22.04.2020

Freitags, 11:30–13:00 Uhr / Raum IZ G40 Online (Virtueller Übungsraum)
Wöchentlich, beginnend am 24.04.2020

Mittwoch 29.07.2020, 9:45 - 11:15 / Raum IZ 161
27.07.–07.09.2020

 

Vorlesungen

Die Vorlesungsfolien werden im Verlauf des Semsters hier passwortgeschützt zur Verfügung gestellt. Das Passwort wird in der VL bekannt gegeben und kann notfalls beim Betreuer erfragt werden.

22.04.2020

Introduction, History and Linear Algebra[PDF] [VIDEO]
(Video vom SS'16 wegen Aufnahmefehler, Inhalt gleich)

29.04.2020

APIs [PDF] [VIDEO]

06.05.2020

Object Matrix Transformations [PDF] [VIDEO]

13.05.2020

Camera Matrix Transformations [PDF] [VIDEO]

20.05.2020

Clipping, Culling, Scan Conversion [PDF] [VIDEO]

27.05.2020,
03.06.2020,
10.06.2020

(Ausfall der Vorlesungen während der Corona-Nachholprüfungen)

17.06.2020

Lighting, Textures[PDF] [VIDEO]

24.06.2020

Advanced Textures[PDF] [VIDEO]

 

Übungen

Die Übungsaufgaben werden jeweils Freitags online gestellt und am darauffolgenden Freitag in der Übungsstunde besprochen.

Die theoretischen Aufgaben eines jeden Übungsblattes sind in Gruppen von zwei bis drei Personen anzufertigen und bis spätestens Freitags 9:30 Uhr im Git Repository der jeweiligen Übung hochzuladen. Namen und Matrikelnummer auf den Blättern nicht vergessen.

Die praktischen Aufgaben müssen in der Übungsstunde vorgeführt werden. Arbeitsgruppen von bis zu drei Leuten sind erlaubt, doch muss jeder in der Gruppe selbstständig eventuelle Fragen zu den Aufgaben und dem Code beantworten können.

Die Frameworks und Lösungen wurden auf den Rechnern im CIP Pool getestet. Leider können wir keine direkte Unterstützung für andere Systeme garantieren. Für die Anfertigung der praktischen Aufgaben ist ein Computer mit Linux oder Windows erforderlich. Die Funktion des Frameworks unter Mac OS/X kann nicht garantiert werden. Bei Problemen meldet euch per Email an ecg@cg.cs.tu-bs.de.

Referenzlösungen zu den Übungen werden nach den entsprechenden Deadlines bereitgestellt.

Abgabe / Präsentation am:

Infos zum Übungsblatt

01.05.2020 08.05.2020

Übung 1 [PDF + Code im Git] - Vector Math, Project Setup

08.05.2020

Übung 2 [im Git] - Initialisation, Buffers

15.05.2020

Übung 3 [im Git] - Scenegraph Tranformations, Device Creation

22.05.2020 25.05.2020

Übung 4 [im Git] - Perspective Projection, Swapchain Creation

 

Prüfung

Prüfungszeitraum siehe oben unter Ort und Zeit.
Eventuelle Änderungen werden in der Vorlesung und auf dieser Webseite rechtzeitig bekanntgegeben.

  • Prüfungsform: schriftliche Prüfung Erstellen einer Echtzeit-Graphik-Demo
    • (§9 Abs.1 (Punkt 6) und Abs. 8 der APO)
    • Implementierung einer Auswahl von ECG-Aspekten verschiedener Schwierigkeitsstufen,​ aus einer vorgegebenen Liste
    • Bearbeitung als Einzelperson (nicht in den Gruppen!)
    • Abgabe umfasst lauffähigen Code und eine kurze schriftliche Dokumentation
  • Scheinerwerb durch Bestehen der Prüfung (mind. 50% der Punkte)
  • Voraussetzung zum Modulabschluss: mindestens 50% der Punkte aus den Übungen erreicht.
  • Klausurteilnahme auch bei Vertiefung empfehlenswert!
  • Bachelor und Master Studenten müssen sich beim Prüfungsamt anmelden!

 

Anforderungen

  • Programmierkenntnisse in C/C++

 

Literatur

  • Peter Shirley, Fundamentals of Computer Graphics, Peters, Wellesley 2005
  • Andrew Woo, et al., OpenGL Programming Guide, Version 4.1, Addison-Wesley, 1999
  • Tomas Akenine-Möller, Eric Haines, und Naty Hoffman, Real-Time Rendering, 3. Ausgabe, Peters, Wellesley 2018
  • Randi J. Rost, John M. Kessenich, Barthold Lichtenbelt, OpenGL Shading Language, 2. Ausgabe, Addison-Wesley, 2006
  • Alan Watt, 3D Computer Graphics, Addison-Wesley, 1999
  • Frank Nielsen, Visual Computing, Charles River Media, 2005
  • James Foley, Andries Van Dam, et al., Computer Graphics: Principles and Practice, 2. Ausgabe, Addison-Wesley, 1995