Computer Graphics
TU Braunschweig

Echtzeit-Computergraphik SS'22
Vorlesung mit Übung

Prof. Dr.-Ing. Martin Eisemann

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

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

Aktuelles

Die Ergebnisse der Prüfung wurden verschickt. Die Besprechung der Prüfung findet am 29.08.2022 um 16:00 Uhr unter https://webconf.tu-bs.de/mar-ewa-4zf-6bg statt.

Hier finden Sie eine ältere Probeklausur und Lösung. Da das Ganze eine Fachhochschulklausur war, sind die Fragen evt. etwas weniger anspruchsvoll, insgesamt weniger und der Inhalt ist nicht exakt gleich, es wurde bspw. OpenGL statt Vulkan verwendet, aber die Pipeline ist die gleiche und so oder so ähnlich könnten Fragen aussehen.

Um sich mit dem EvaExam System vertraut zu machen, können Sie sich die Probeklausur aus Programmieren 2 anschauen.

Die Veranstaltung findet vorerst online mittels BigBlueButton statt. Details finden Sie auf dieser Seite weiter unten.

 

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 2022 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!

 

Anmeldung

Sofern Sie noch keinen besitzen, erstellen Sie einen Account auf unserem Instituts-Git Server — nicht dem TU-GitLab oder GitHub:
- Email: Ihre @tu-bs.de Email Adresse
- Name: wie Ihre @tu-bs.de Email Adresse, z.B m.mustermann

Nutzen Sie zur Anmeldung unser Online-Teilnahmeformular. Dieses finden Sie direkt auf unserer Webseite, unter Teaching > Course Enrollment.
Diese Anmeldung ist informell und ersetzt nicht die Anmeldung über das Prüfungsamt.

 

Inhalt

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

 

Ort und Zeit

Dienstags, 13:15–14:45 Uhr / Raum IZ 160 Online (Virtueller Vorlesungsraum)
Wöchentlich, beginnend am 26.04.2022

Freitags, 11:30–13:00 Uhr 09:45–11:15 Uhr / Raum IZ G40 Online (Virtueller Übungsraum)
Wöchentlich, beginnend am 29.04.2022

(Klausurähnliche) Hausarbeit mit EvaExam , 23. August 2022 13:15 - 14:45 Uhr (90 Minuten)

 

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.

03.05.2022

Introduction, History, and Linear Algebra [PDF]

10.05.2022

Rasterization and Graphics APIs [PDF | Video]

17.05.2022

Transformations [PDF | Video]

24.05.2022

View Transformation and Projection [PDF | leider kein Video]

31.05.2022

Culling, Clipping, Scan Conversion [PDF | Video]

07.06.2022

Exkursionswoche

14.07.2022

Lighting and Textures [PDF | Video]

21.06.2022

Advanced Textures [PDF | Video]

28.06.2022

Shadows [PDF | Video]

05.07.2022

Advanced Rendering [PDF | leider kein Video]

12.07.2022

aus Krankheitsgründen entfallen

19.07.2022

Global Illumination [PDF | Video]

26.07.2022

Final notes [Video]

 

Übungen

Die Übungsaufgaben werden jeweils Freitags online gestellt. Am darauffolgenden Freitag werden diese in der Übungsstunde besprochen und im Anschluss die Beispiellösungen online gestellt.

Die Aufgaben eines jeden Übungsblattes sind in Gruppen von zwei bis drei Personen anzufertigen und bis spätestens Freitags 9:30 Uhr im Git Repository der Gruppe hochzuladen. 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.

Abgabe am:

Infos [Übungsblatt]

13.05.2022

Kickoff [PDF]
Übung 1 [PDF] - Vector Math, Project Setup

20.05.2022

Übung 2 [PDF + Git] - Initialization, Drawing

03.06.2022

Übung 3 [PDF + Git] - Scenegraph Transformations

17.06.2022

Übung 4 [PDF + Git] - Projective Transformations

24.06.2022

Übung 5 [PDF + Git] - Camera Frustum Culling

01.07.2022

Übung 6 [PDF + Git] - Shading, Texture Mapping

08.07.2022

Übung 7 [PDF + Git] - Normal Mapping, Environment Mapping

15.07.2022

Übung 8 [PDF + Git] - Shadow Mapping

22.07.2022

Übung 9 [PDF + Git] - Deferred Shading

29.07.2022

Übung 10 [PDF + Git] - Screen Space Ambient Occlusion

 

Prüfung

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

  • Prüfungsform: (Klausurähnliche) Hausarbeit mit EvaExam
  • 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!

Wichtige Prüfungsdetails

  1. Prüfungszeitraum siehe Ort und Zeit. Zugang ist ab Beginn für 15 Minuten möglich.
  2. Zur Teilnahme benötigen Sie eine TAN und einen Link zum EvaExam System, welche Ihnen ca. 3 Tage vor der Prüfung per Email zugeschickt werden. Sollten Sie 2 Tage vorher noch keine TAN erhalten haben, melden Sie sich bitte umgehend mit folgenden Angaben [Vor- und Nachname, Matrikelnummer, Studiengang, BA oder MA, TU Emailadresse] unter ecg@cg.cs.tu-bs.de. Sie bekommen dann eine neue TAN.
  3. Während der Prüfung steht Ihnen unter https://webconf.tu-bs.de/mar-ewa-4zf-6bg ein BBB Raum für Fragen zur Verfügung. Bitte loggen Sie sich dort nur ein, wenn akute Fragen bestehen, um die Übersicht zu bewahren.
  4. Nach Beendigung der Prüfung müssen Sie noch am gleichen Tag die Eigenständigkeitserklärung in den Upload-Ordner hochladen. Benennen Sie die Datei bitte im folgenden Format Eigenstaendigkeitserklaerung_ECG_Matrikelnummer.pdf (bzw. .png oder .jpg, falls Sie kein PDF erstellen können). Die Abgabe hat am Tag der Prüfung zu erfolgen, danach wird der Link ungültig und die Prüfung gilt als nicht bestanden, falls die Erklärung nicht vorliegt.

    Bitte beachten Sie: Sollten Sie eine TAN erhalten haben, sich aber von der Prüfung abgemeldet haben, so dürfen Sie nicht mittels dieser TAN an der Prüfung teilnehmen! 

    Technische Voraussetzungen und Rahmenbedingungen

    Wir empfehlen die Prüfung an einem PC durchzuführen und nicht am Handy oder Tablet!

    Beachten Sie, dass die Verwendung der Browsernavigation (Vor/Zurück/Aktualisieren) während der Prüfung NICHT verwendet werden sollte und zu einem Abbruch der Prüfung führen kann. Ebenso natürlich ein Schließen des Browsers.

    Eine einmalig begonnene Prüfung kann nicht erneut begonnen werden. Loggen Sie sich also nicht aus während der Prüfung!

    Bei technischen Problemen haben Sie als Prüfling die Nachweispflicht, dass etwas nicht wie erwartet funktioniert hat (bspw. über Screenshots und ähnliches).

    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