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Vorlesung: Einführung in die Computergrafik (SoSe 2015)

Dr. Dimitar Valkov, Aaron Scherzinger

Aktuelles:

  • (11.11.2015) Da die Klausureinsicht falsch angekündigt wurde, haben wir hierfür einen neuen Termin am Dienstag, 17.11.2015, von 12-14 Uhr im Lichthof im 6. Stock festgelegt.
  • (09.11.2015) Die Klausurergebnisse hängen an der Tür von Raum 605 aus. Die Klausureinsicht findet am Dienstag, 10.11.2015, von 12-14 Uhr im Lichthof im 6. Stock statt.
  • (07.10.2015) Unter "Vorlesungsfolien" ist jetzt auch eine Übersicht der behandelten Themen verfügbar.
  • (18.08.2015) Der zweite Klausurtermin steht nun fest. Die Klausur findet am Freitag, 23.10.2015, um 12 Uhr, im M2 statt. Die Anmeldung im QISPOS wird in den nächsten Tagen freigeschaltet. Zusätzlich ist nach wie vor eine Anmeldung im Kursbuchungssystem (kid 6111 und 6112) erforderlich.
  • (18.08.2015) Die Klausurergebnisse werden ab Freitag, 21.08.2015, an der Tür von Raum 605 aushängen. Die Klausureinsicht findet am Freitag, 28.08.2015, von 10-14 Uhr im Lichthof im 6. Stock statt.
  • (05.08.2015) Aufgrund mehrfacher Nachfrage kann es sein, dass das Seminar Ausgewählte Themen der Computergrafik doch stattfindet. Wenn Sie Interesse an dem Seminar haben, melden Sie sich bitte so schnell wie möglich per E-Mail bei Dr. Valkov, damit die Veranstaltung noch eingeplant werden kann. 
  • (14.07.2015) Als Hilfsmittel zur Klausur zugelassen sind neben Stiften (kein Rot- oder Bleistift!) ein nicht-programmierbarer Taschenrechner sowie Lineal und / oder Geodreieck. Bitte bringen Sie zur Klausur ihren Studierendenausweis mit und beachten Sie die untenstehenden Hinweise zu den Räumen sowie der Klausuranmeldung im Kursbuchungssystem.
  • (14.07.2015) Die Klausur am 24.07. um 12 Uhr s.t. findet für die 6 LP-Teilnehmer im M2 und für die 10 LP-Teilnehmer im M3 statt. Bitte beachten Sie, dass sie sich bis zum 17.07. im Kursbuchungssystem anmelden müssen, um an der Klausur teilzunehmen. Diese Anmeldung ersetzt nicht die Anmeldung im QISPOS bzw. beim jeweiligen Prüfungsamt.
  • (11.07.2015) Die Probeklausur ist online. Bitte beachten Sie, dass keine Beispiellösungen zur Verfügung gestellt werden. Aufgabe 2 sowie einige Multiple-Choice-Fragen sind nur für die 10LP-Klausur relevant. Bitte beachten Sie, dass die Aufgaben in der tatsächlichen Klausur in Anzahl, Art, Umfang und Schwierigkeitsgrad von der Probeklausur abweichen können.
  • (08.07.2015) Wie bereits angekündigt, findet am Freitag, 10.07., keine Vorlesung mehr statt.
  • (07.07.2015) Die Folien zu Übung 11 sind online. Bitte beachten Sie, dass in der kommenden Woche aufgrund der Prüfungswochen keine Übung mehr stattfindet. Die Korrekturen zu Aufgabe 29 können stattdessen in Raum 605a nach Absprache abgeholt werden. Eine Beispiellösung wird wie bei den anderen Programmieraufgaben auf dieser Seite zur Verfügung gestellt.
  • (02.07.2015) Die Folien zu Übung 10 sowie die vorgestellten Beispiellösungen für Aufgabe 24 und 25 sind online.
  • (02.07.2015) Der Programmrahmen zu Aufgabe 29 wurde nochmals aktualisiert, um eine Inkompatibilität zu einigen C++-Compilern zu korrigieren.
  • (30.06.2015) Der Programmrahmen zu Aufgabe 29 wurde aktualisiert, u.a. um Probleme mit einigen Intel-GPUs zu beheben. Bitte verwenden Sie den neuen Programmrahmen zur Bearbeitung der Aufgabe.
  • (30.06.2015) Im Kursbuchungssystem ist nun eine vorläufige Anmeldung für den zweiten Klausurtermin verfügbar (Kurs-ID 6111 bzw. 6112). Bitte beachten Sie, dass der Termin für diese Klausur noch nicht feststeht. Die Klausur wird jedoch voraussichtlich in der ersten Vorlesungswoche des kommenden Semesters stattfinden.
  • (30.06.2015) Anmeldung für das Experiment ist unter http://doodle.com/2yda76gc78egv4q7. Man kann aber auch einfach in Labor (Hörsaalgebäude R. 001, Keller) vorbeischauen.
  • (27.06.2015) Übungsblatt 8 wurde aktualisiert. Bei der Abbildung zu Aufgabe 28 waren die Beschriftungen der x- und y-Achse des Koordinatensystems vertauscht. Dies wurde in der aktuellen Version korrigiert.
  • (27.06.2015) Der Programmrahmen zu Aufgabe 29 ist online.
  • (26.06.2015) Übungsblatt 8 ist online. Bitte beachten Sie, dass die Abgabe der Programmieraufgabe eine Woche später stattfindet. Der entsprechende Programmrahmen wird in den nächsten Tagen verfügbar sein.
  • (26.06.2015) Die Anmeldung zur Klausur im Kursbuchungssystem steht ab sofort zur Verfügung. Es gibt eine separate Anmeldung für die 6 LP-Klausur (Kurs-ID 6101) und die 10 LP-Klausur (Kurs-ID 6102). Der Anmeldezeitraum endet eine Woche vor dem Klausurtermin. Die Anmeldung ist für alle Klausurteilnehmer verpflichtend, ersetzt aber nicht die Anmeldung im QISPOS bzw. beim zuständigen Prüfungsamt.
  • (26.06.2015) In der kommenden Woche werden die Übung am Dienstag und die Vorlesung am Mittwoch getauscht, d.h. die Vorlesung findet am Dienstag, 30.06. um 8:30 s.t. im M3 statt und die Übung am Mittwoch, 01.07., 12:00 c.t. im M5. 
  • (16.06.2015) Die Folien zu Übung 9 wurden aufgrund eines Vorzeichenfehlers in der ersten Aufgabe aktualisiert.
  • (16.06.2015) Die Folien zu Übung 9 sowie die Beispiellösungen zu Aufgabe 21 sind online.
  • (15.06.2015) Die Übung am 23.06.2015 entfällt.
  • (15.06.2015) Das Abgabedatum von Übungsblatt 7 wurde korrigiert. Die Abgabe erfolgt erst am 26.06.2015.
  • (12.06.2015) Übungsblatt 7 sowie die entsprechenden Programmrahmen sind online. Bitte beachten Sie, dass die Abgabe von Blatt 7 nur für Teilnehmer, die die 10 LP-Klausur schreiben, verpflichtend ist.
  • (12.06.2015) Die Beispiellösung zu Aufgabe 17 wurde um die bisher fehlende Objektselektion erweitert.
  • (10.06.2015) Die Abgabe von Blatt 6 wurde wie in der Vorlesung angekündigt auf den 16.06 vor der Übung (d.h. bis 8:30 s.t.) verschoben. Bitte beachten Sie, dass bei der ersten Aufgabe mit der Orientierungsmatrix die in der Vorlesung behandelte View Transformation gemeint ist.
  • (09.06.2015) Die Folien zu Übung 8 sowie die Beispiellösungen zu Aufgabe 16 und 17 sind online.
  • (05.06.2015) Übungsblatt 6 ist online.
  • (02.06.2015) Die Folien mit den Musterlösungen zu Übungsblatt 4 sind online. Die zugehörigen Beispiellösungen für die Programmieraufgabe auf Blatt 4 werden in den nächsten Tagen verfügbar sein.
  • (29.05.2015) Die Folien zum Kapitel 6. "Texturierung I" sind nun vollständig. Bitte beachten Sie die korrigierten Formeln zur Berechnung des LOD-Parameters bei Mipmapping. Bei der Ersatzvorlesung am 02.06.2015 wird das Thema "Animationen, Objekt Selektion und Manipulation" behandelt.
  • (29.05.2015) Aus gegebenem Anlass wurde Kapitel 5. "2D Transformationen" erweitert. Bitte beachten Sie den Teil "Transformationen in OpenGL"
  • (25.05.2015) Der Programmrahmen für Aufgabe 17 ist online. Um das Ergebnis Ihrer Implementierung zu vergleichen, ist im Archiv zusätzlich die Datei result.gif enthalten. Bitte beachten Sie, dass die Implementierung der Aufgabe sich ausschließlich in der Datei main.cpp sowie den zugehörigen Shader-Dateien befinden soll.
  • (22.05.2015) Übungsblatt 5 sowie die Materialien für Aufgabe 16 sind online. Der Programmrahmen für Aufgabe 17 wird Anfang der kommenden Woche verfügbar sein. Bitte beachten Sie die Hinweise zu den Programmieraufgaben, welche unten auf dem Übungsblatt gegeben sind. 
  • (21.05.2015) Die Vorlesung morgen, 22.05.2015, fällt aus. Das Thema wird am 02.06.2015 um 8.30 Uhr (anstelle der Übung) behandelt.
  • (20.05.2015) Bei Übungsblatt 4 wurde ein Fehler durch eine zusätzliche Klammer bei Punkt C in Aufgabe 12 (c) korrigiert.  
  • (19.05.2015) Die Folien zu Übung 6 sowie die Beispiellösung zu Aufgabe 10 sind online.
  • (17.05.2015) Übungsblatt 4 sowie der entsprechende Programmrahmen für die Programmieraufgabe sind online.
  • (12.05.2015) Die Folien zu Übung 5 und die vorgestellten Framework-Beispiele sind online.
  • (05.05.2015) Die Vorlesung morgen, 06.05.2015, fällt wegen Krankheit aus. Die Abgabe von Übungsblatt 3 wird auf Fr. 15.05.2015 verlegt.
  • (05.05.2015) Die Folien zu Übung 4 sowie die Beispiellösung zu Aufgabe 7 sind online.
  • (01.05.2015) Bei Übungsblatt 3 wurde eine fehlende Anmerkung bei Aufgabe 9c) hinzugefügt.
  • (30.04.2015) Übungsblatt 3 sowie der Programmrahmen für Aufgabe 10 sind online. Bitte beachten Sie, dass das Thema Rasterisierung aus der 6 LP-Klausur ausgeschlossen ist. Die Abgabe dieses Übungsblattes ist daher nur für Teilnehmer, die die 10 LP-Klausur schreiben, verpflichtend.
  • (28.04.2015) Aufgrund eines Fehlers auf Folie 46 (Cyrus-Beck-Algorithmus) wurden die Vorlesungsfolien zu Kapitel 3 aktualisiert.
  • (28.04.2015) Die Folien zu Übung 3 sowie die zwei Beispiellösungen zu Aufgabe 4 (ohne und mit Indexing) sind unter der Rubrik Übungsmaterialien online.
  • (24.04.2015) Übungsblatt 2 sowie der Programmrahmen für Aufgabe 7 sind online. Bitte beachten sie, dass aufgrund des Feiertages am 01.05. die Abgabe von Blatt 2 bereits am Donnerstag, 30.04.2015, stattfindet.
  • (22.04.2015) Da es bei der Verwendung des VisCG-Frameworks unter Windows mit Qt Creator Unklarheiten gab, wurden die Folien zum VisCG Framework aktualisiert. Bitte beachten sie vor allem die Hinweise zum Hinzufügen von CMake zur PATH-Variable sowie den Problemen mit Leerzeichen im Dateipfad unter Windows.
  • (21.04.2015) Aufgrund eines Problems mit MinGW unter Windows wurde das Framework korrigiert. Falls sie Probleme beim Kompilieren unter Windows mit Qt Creator und MinGW hatten, sollten diese mit den aktualisierten Versionen behoben sein. Falls Qt Creator die CMake Executable nicht findet, so müssen sie diese der Windows PATH Variable hinzufügen. Bitte beachten sie, dass Leerzeichen im Pfad des Projektverzeichnisses unter Windows Probleme im Qt Creator verursachen (siehe Übungsfolien), was u.a. dazu führen kann, dass ihre Quelltextdateien (wie die main.cpp) nicht in der IDE auftauchen oder die ausführbare Datei nach dem Kompilieren nicht gefunden wird.
  • (21.04.2015) Die Folien zur Einführung in das VisCG-Framework sind nun unter den Übungsmaterialien verfügbar.
  • (20.04.2015) Die Framework-Beispiele für Aufgabe 3 von Blatt 1 sowie der Programmrahmen für Aufgabe 4 sind online. Eine kurze Einführung in das Framework wird in der morgigen Übung behandelt.
  • (18.04.2015) Das erste Übungsblatt wurde aufgrund einer zuvor fehlenden Teilaufgabe aktualisiert. Bitte beachten sie die Änderungen in Aufgabe 2.
  • (17.04.2015) Das erste Übungsblatt ist online. Die Beispielprogramme für Aufgabe 3 sowie der Programmrahmen für Aufgabe 4 werden Anfang der kommenden Woche hochgeladen. In der nächsten Übung am 21.04.2015 wird neben der zweiten Hälfte der C++ Einführung eine Einführung in das für die Aufgaben verwendete Framework stattfinden.
  • (16.04.2015) Die Folien zur Einführung in C++ sind online.
  • (14.04.2015) Anmerkung zum Klausurtermin: der Klausurtermin in den Vorlesungsfolien und auf der Homepage stimmt nicht überein. Der Termin 24.07.2015 (siehe unten) ist korrekt, die entsprechenden Folien werden korrigiert.
  • (14.04.2015) Aufgrund der Verlegung einer Mathematik-Vorlesung wird die Übung auch für den Rest des Semesters im M3 stattfinden.
  • (10.04.2015) Raumänderung: Die Übung wird im Hörsaal M2 M3 stattfinden. Unabhängig davon muss die Anmeldung über das Kursbuchungssystem wie unten angekündigt erfolgen. An den Zeiten der Übungs hat sich nichts geändert. Die erste Übung findet am 14.04.2015 um 8.30 s.t. statt.
  • (10.04.2015) Wie in der Vorlesung angekündigt findet die Anmeldung zu den Übungen über das Kursbuchungssystem statt (Kurs-ID 6100). Die Anmeldung kann vom 13.04.2015 bis zum 26.04.2015 mit der zentralen Nutzerkennung vorgenommen werden.
  • (04.04.2015) Die erste Vorlesung ist am Mittwoch den 08.04.2015 um 12 Uhr c.t., die erste Übung am 14.04.2015 um 8.30 s.t. 
  • (04.04.2015) Die Vorlesungs- und Übungstermine stehen entgültig fest. Die Vorlesung findet Mittwoch und Freitag um 12 Uhr (c.t.) im M5 statt, die Übung - Dienstag um 8.30 s.t. im SR1C.
  • (04.02.2015) Homepage online

Inhalt:

Die Vorlesung vermittelt einen Einstieg in den Bereich der Computergrafik, wobei die interaktive 3D-Grafik den Schwerpunkt bilden wird. Es werden die grafischen und geometrischen Grundlagen für die Bereiche der grafischen Benutzerschnittstellen, Bilerzeugung, Animation, des Multi-Media und der Virtuellen Realität erarbeitet. In der Vorlesung werden folgende Themen behandelt:
  • Grundlagen Renderingsysteme,
  • 2D-Algorithmen zum Clipping und zur Rasterisierung,
  • 2D- und 3D-Transformationen,
  • Navigation und Manipulation
  • Projektionsverfahren,
  • Texturierung,
  • hierarchische Modellierung und Animation,
  • lokale Beleuchtungmodele,
  • Schatten,
  • bildbasierte Effekte.
In den zur Vorlesung stattfindenden Übungen werden die vorgestellten Algorithmen vertieft, praktisch erprobt und implementiert. Dazu findet eine Einführung in die 3D-Grafikbibliothek OpenGL statt. Es besteht die Möglichkeit, aufbauend auf dieser Vorlesung Anschlussveranstaltungen des Themenkomplexes zu belegen und bei entsprechender Vertiefung eine Abschlussarbeit in dem Bereich Computergrafik anzufertigen

Zeit & Ort

Vorlesung

Zeit:       Mi. und Fr., 12.00 c.t
Beginn:  08.04.2015
Ort:        M5 

 

Übung: 

Zeit:       Di., 8.30 s.t
Beginn:  14.04.2015
Ort:        SR1C M2 M3

Klausur:

 Zeit: Fr., 24.07.2015, 12.00 s.t.
 Ort:  M2 (6 LP) und M3 (10 LP)

Vorlesungsfolien

Übungsmaterialien

Übungsblätter

Beispiellösungen


Organisatorisches und Vorlagen 

C++

  • Als Entwicklungsumgebung für C++ empfehlen wir den Qt Creator, dieser kann hier heruntergeladen werden (Open Source).
  • Alternativ kann unter Windows z.B. auch Visual Studio verwendet werden. Der Download von verschiedenen Versionen von Visual Studio ist über Microsoft Dreamspark (früher MSDN Academic Alliance) möglich. Natürlich funktionieren auch Eclipse (mit C++-Plugin), Xcode oder andere IDEs.
  • C++ Reference (z.B. zu Dateioperationen)

OpenGL

  • Gesammelte Dokumentation zu OpenGL ist beim OpenGL SDK zu finden.

Literatur

Die Bücher sind in der Informatik-Bibliothek verfügbar.
  • T. Akenine-Moeller, E. Haines: Real-Time Rendering (3. Auflage), A.K. Peters.
  • E. Angel: Interactive Computer Graphics - A Top-Down Approach Using OpenGL (6. Auflage), Addison-Wesley.
  • D. Shreiner, M. Woo, J. Neider, T. Davis: OpenGL Programming Guide (8. Auflage), Addison-Wesley.
  • G. Sellers, R. S. Wright, N. Haemel, OpenGL SuperBible (6. Auflage), Addison-Wesley.
  • T. Budd: C++ for Java programmers, Addison-Wesley.

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