Computer Graphics
TU Braunschweig

Computergraphik - Grundlagen WS'20/21
Vorlesung mit Übung

Prof. Dr.-Ing. Marcus Magnor

Hörerkreis: Bachelor & Master
Kontakt: cgg@cg.cs.tu-bs.de

Modul: INF-CG-30, INF-CG-24
Vst.Nr.: 4216008, 4216014

Gewinner der Raytracing Competition 2020
Kirstin Rohwer                                                                              Oliver Müller, Johannes Schmechel

Freigegeben unter den Bedingungen der CC-BY-SA-3.0

Aktuelle Informationen

  • Das Modul kann im Master nur belegt werden, wenn dieses oder ein äquivalentes Modul noch nicht im Bachelor-Studiengang belegt wurde.

Trotz der gegenwärtigen Beschränkungen durch COVID-19, wird das ICG die CG-Vorlesung wie geplant anbieten. Das Vorlesungsformat wird sich aber an die Gegebenheiten anpassen und online stattfinden. Wir werden diese Website kontinuierlich mit den entsprechenden Slides und Materialien updaten. Bitte schauen Sie daher regelmäßig nach Änderungen.

Wir werden unsere Vorlesung jeden Mittwoch um 9:45 Uhr streamen. Alle Interessenten sollten sich vor Beginn in den BBB-Raum begeben, vorzugsweise mit eingeschalteter Webcam.

Damit der Kurs glatt abläuft, bitten wir Sie, sich möglichst bald per EMail anzumelden(cgg@cg.cs.tu-bs.de), damit wir sie über unvorhergesehen Änderungen in der Veranstaltung informieren können. Bitte fügen Sie auch Ihre Matrikelnummer, Ihren Studiengang und Ihren Git-Accountnamen hinzu.

Bleiben Sie gesund!

     

    Beschreibung

    In der Vorlesung werden die theoretischen und praktischen Grundlagen der Computergraphik vermittelt. Neben einem allgemeinen Überblick über das Gebiet der graphischen Datenverarbeitung liegt der Schwerpunkt der Vorlesung auf Bildsyntheseverfahren (Rendering). Am Beispiel des Ray Tracing-Ansatzes werden eine Reihe fundamentaler Themen der Bilderzeugung sowohl theoretisch als auch praktisch erklärt. Als Teil der vorlesungsbegleitenden Übungen entwickeln die Vorlesungsteilnehmer ihr eigenes Ray Tracing-Programm und lernen auf diese Weise typische Rendering-Probleme und -Lösungen am praktischen Beispiel kennen. Am Ende des Semesters wird jeder Student seinen eigenen funktionstüchtigen Ray Tracer entwickelt (und verstanden) haben.

    Inhalt

    • Grundlagen der digitalen Bildverarbeitung
    • Physikalische Gesetze des Lichttransports
    • Die menschliche visuelle Wahrnehmung
    • Der Ray Tracing-Ansatz
    • Geometrie und Transformation
    • Objekt- und Szenenmodellierung
    • Beschleunigungsstrukturen
    • Material- und Reflektionsmodelle
    • Textur
    • Grundlagen der Bild-Signalverarbeitung
    • Sampling
    • Anti-Aliasing

    Ort und Zeit

    Mittwochs, 9:45 - 11:15 Uhr Online (Virtueller Vorlesungsraum)

    Wöchentlich, beginned am 21.10.2020

    Freitag, 23.10.2020, 9:45 - 11:15 Uhr Online (Virtueller Vorlesungsraum)

    Wöchentlich, beginnend am 23.10.2020

    Präsentation im BBB Raum nach Aufteilung

    TBA

    Weichnachtsferien

    Sonntag, 20.12.2020 - Sonntag 10.01.2021

    Vorlesungen

    Die Vorlesungsfolien und Übungsblätter sind durch ein Passwort geschützt. Das Passwort wird in der ersten Vorlesung bekannt gegeben.

    21.10.2020

    Introduction

    21.10.2020

    Ray Tracing Overview [PDF][MP4]

    28.10.2020

    Ray Tracing Fundamentals [PDF][MP4]

    04.11.2020

    Recursive Ray Tracing [PDF][MP4]

    11.11.2020

    Radiometry [PDF][MP4]

    18.11.2020

    Shading I [PDF][MP4]

    25.11.2020

    Shading II [PDF][MP4]

    Übungen

    Die Übungen werden über unseren institutsinternen Git-Server verteilt. Bitte erstellen Sie einen Account auf https://git.cg.cs.tu-bs.de/ und schreiben Sie eine EMail mit Ihrem Account an cgg@cg.cs.tu-bs.de, damit wir Sie in die Gruppe eintragen können.

    Das Repository wird wöchentlich aktualisiert und befindet sich hier: https://git.cg.cs.tu-bs.de/CG1/WS2021

    Einige der Übungen benötigen zusätzliche Daten, die sich nicht im Repository befinden. Diese können Sie [hier] herunterladen.

    Für alle, die versuchen, das Projekt unter Windows zu kompilieren: Die Bildbibliothek hängt von GraphicsMagick (http://www.graphicsmagick.org/) und davon, dass gm.exe im Pfad zu finden ist!


    Auf Grund der hohenTeilnehmerzahl wird die Hausaufgabenabgabe wie folgt organisiert:

    • Jede Woche werden 5 zufällige Gruppen die Hausaufgaben im BBB Raum präsentieren
    • Bei Nichterscheinen gibt es keine Punkte
    • Für die restlichen Gruppen, die nicht präsentieren müssen, wird jede Woche der letzte Commit vor freitags 9:45 Uhr zur Bepunktung herangezogen

    23.10.2020

    30.10.2020

    Troubleshooting

    06.11.2020

    Abgabe Blatt 01 / Ausgabe [Blatt 02]

    13.11.2020

    Abgabe Blatt 02 / Ausgabe [Blatt 03]

    20.11.2020

    Abgabe Blatt 03 / Ausgabe [Blatt 04]

    27.11.2020

    Abgabe Blatt 04 / Ausgabe [Blatt 05]

    Prüfung

    • TBA

    Zusatzmaterial

    Hier findet ihr Zusatzmaterial, welches hilfreich sein könnte.

    • C++-Kompakt - Ein einfache Einführung in C++ (slides

     

    Anforderungen

    Programmierkenntnisse empfohlen. 

    Literatur

    • Andrew Glassner, An Introduction to Ray-Tracing, Academic Press, 1989
    • James Foley, Andries van Dam, et al., Computer Graphics : Principles and Practice, 3. Ausgabe, Addison-Wesley, 2013
    • Andrew Glassner, Principles of Digital Image Synthesis, 2 Bände, Morgan Kaufman, 1996
    • Alan Watt, 3D Computer Graphics, Addison-Wesley, 1999
    • Peter Shirley, Realistic Ray-Tracing, 2.Ausgabe, AK Peters, 2003
    • Frank Nielsen, Visual Computing, Charles River Media, 2005
    • Matt Pharr und Greg Humphreys, Physically Based Rendering, 3. Ausgabe, Morgan Kaufmann, 2016
    • Steven J. Gortler, Foundations of 3D Computer Graphics, Mit Press, 2012