22.03.2016 Zu meiner Person Was erwartet Sie ? Welche Techniken lernen Sie kennen ? Thomas Jung Informatik-Diplom, TU Berlin, 1989 Promotion, TU Berlin, 1995 Neben Studium: Nach dem Studium: Wissenschaftler bei GMD-FIRST Grafik-API Programmiersprache Organisatorisches Vorlesungen Übungen Belegkriterien Programmierer bei Nixdorf, dann SHK bei GMD-FIRST Schwerpunkt 3D-Computergrafik, Virtuelle Realität 1997: seit 1997: 1998-2000: seit 2000: seit 2004: Auslandsaufenthalt im Fukuda-Lab in Nagoya, Japan Lehrbeauftragter der htw Leiter des Forschungsbereichs ViSTA bei GMD-FIRST Professor für Multimedia an der htw Competence Center Mensch-Maschine-Kommunikation 1) Einführungsveranstaltung 9) Virtuelle Realität 2) Transformationen 10) Grafikprogrammierung 3) Farbe 11) Raytracing 4) Bilder 12) Radiosity 5) Verdeckung 13) Kurven und Flächen Repräsentation von 3D-Objekten Koordinatensysteme Transformationen Homogene Koordinaten Projektionen 6) Beleuchtung 7) Texturierung 8) Antialiasing 1 22.03.2016 Farbwahrnehmung Farbmodelle Lichtreflexion Monitore Viewfrustum Culling Backfacing Kappen Z-Speicher Vektorgrafik Rastergrafik Grafikhardware Liniengenerierung Bildformate Echtzeitdarstellung von Oberflächen Beleuchtung Rasterisierung Schattierung Abbildungen Texturen Bumpmaps Lightmaps 3D - Texturen OpenGL Theoretisches Modell Mipmapping Full Scene Antialiasing Hardwareunterstützung 2 22.03.2016 Virtuelle Realität Grundlagen Definitionen Räumlich-Immersive Projektionssysteme OpenGL vs. DirectX Hardware Shader Szenegraphen Gameengines CAVE@HTW Aufbau Softwareplattform Bildqualität Beleuchtungsmodell Algorithmus Beschleunigungstechniken Erweiterungen Repräsentationen Winged-Edge-Datenstruktur Splines NURBS Vergleich zu Raytracing Herleitung Algorithmus Progressive Refinement Praktische Ergänzung zur Vorlesung In zwei Blöcken Pflichtteil: Lösung vorgegebener Aufgaben in kleinen Schritte unter Anleitung Kürteil: Bearbeitung eines abgesprochenen individuellen Belegthemas in Gruppen Heimarbeit ist möglich 3 22.03.2016 Wiederholen des VL-Stoff Grafikprogrammierung Grafikprogrammierung mit JAVA wenig sinnvoll Programmierung 1 bis 3 durchgängig in JAVA These: Wenn man eine OO-Sprache richtig beherrscht, ist der Umstieg auf eine andere einfach Wir werden es prüfen. Erlernen eines Grafik-APIs Entwicklung einer eigenen interaktiven Applikation (z. B. kleines 3D-Spiel) Ein „bisschen“ 3D-Modellierung Ich bin kein C++-Dozent, helfe aber bei der praktischen Anwendung. Fortgeschrittene C++-Konzepte nicht Gegenstand der Lehrveranstaltung Basiert auf Suchanfragen mit „Programming xxx“ Sep 2012 (Quelle: http://radar.oreilly.com ) (Quelle: http://www.tiobe.com ) Verzeichnet 348 Game Engines (Stand 20.09.2012) davon 278 in C/C++ implementiert Direct-3D Zurzeit nur auf X-Box, MS Windows und MS Phone Grafiktreiber unter Windows oft etwas aktueller Direct-X bietet umfassende Funktionalität Implementierungssprachen (Mehrfachnennung möglich) C/C++ Basic Delphi Python JAVA C# Pascal Andere OpenGL Offener plattformunabhängiger Standard Plattformen: MacOS-X, Linux/Unix, MS Windows, Playstation, Webbrowser, iOS, Android Wird bevorzugt in der Lehre eingesetzt Vorlesung zu OpenGL 4 22.03.2016 Voraussetzungen: Grundlagen-Veranstaltungen zu den Schwerpunkten Anwendungswissen Programmierung 1 bis 3: Programmierung, OO-Design Mathematik 1 bis 2: Lineare Algebra, etc. Weiterführende Veranstaltungen: 0% Pflichtteil 50% Kürteil 50% Klausur 3D-Techniken: Entwicklung von Multimediasystemen (MM) 3D-Visualisierung: Visualisierung medizinischer Daten (GI) Spieleengines, 3D-Modellierung: Computergrafik 2 (Wahlpflicht) 5.Semesterprojekt: CAVE Praktische Aufgabe zur Beleuchtung 50% der Note, Gruppenarbeit 12 Zeitstunden an der htw, 12 Stunden zu Hause pro Person Beispiel 2er-Gruppe: 48 Zeitstunden insgesamt Extrembeispiel 4er-Gruppe, Abgabe für zwei Lehrveranstaltungen: 200 Zeitstunden Sie können sich das ganze Semester auf diese Aufgabe vorbereiten! Kein Auswendig Lernen sondern Verstehen ! Beim Kürteil maximal 1200 Zeilen C++Quellcode pro Person Sonst Punktabzug Kein „Zeilenschinden“ Vergleichbare Regelung für JAVA Zum Vergleich Pflichtteil hat ca. 350 Zeilen Kürteil Musterlösung bereits im Netz ! In früherem Semester wurde der vorgesehene Aufwand um ein vielfaches überschritten ! Pflichtteil In der Regel Einzelarbeit, wenn Mängel geringfügiger Abzug beim Kürteil 8 Blöcke a 90 Minuten = 12 Zeitstunden In OpenGL Mit Radiosity Klausurteilnahme nur bei der Hälfte der möglichen Punkte aus den beiden anderen Teilen (insgesamt) Welche Farbe sieht der Betrachter Beim Raytraicing Bewertung Reguläre Abgabe mit Vorführung zur Semestermitte (genaue Termine im Web) Verspätete Abgabe (von maximal 50): bis zur Klausur -2 Punkte bis zum 2. Prüfungstermin -6 Punkte Abzug aus Pflichtteil Fehlende Eigenschaft Verspätete Abgabe -1 Punkt -2 Punkte 5 22.03.2016 Sehr gut: 3D-Computergrafik, Watt, 2002 Aktuell: Hughes, vanDam et al: Computer Graphics: Principles and Practice (3rd Edition, 2013) Zur Not auch älteres Standardwerk dieser Autoren aus den Achtzigern OpenGL OpenGL-Redbook (Mindestens Version 3 !) Andere Bücher zum Thema OpenGL tun‘s vermutlich auch Achtung: Nicht Version 1 (Fixed-Function-Pipeline) www.opengl.org www.f4.htw-berlin.de/~tj/cg Vorlesungsfolien Aktuellen Ankündigungen Terminverschiebungen Noten Ich beantworte jede E-mail so schnell wie möglich ! Wenn Sie Anregungen oder Kritik haben, lassen Sie mich das wissen ! Grundlagen in der ausgewiesenen Literatur nachzulesen (kein Skript) WWW Probleme in der Übung gerne per E-mail Frust hilft niemandem Ich möchte meine LV jedes Semester verbessern Falls Sie einen Praktikumsplatz oder Arbeitsplatz im Bereich „3D“ suchen, sprechen Sie mich an Ich kenne mehrere Unternehmen, die geeignete Studierende suchen 6
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