Praxisorientierte Einführung in die Computergraphik

TU Chemnitz | Wintersemester 2020 / 2021 Praxisorientierte Einführung in die Computergraphik (257010-190)

Praxisorientierte Einführung in die Computergraphik

Die Teilnehmer werden mit den Grundlagen der Computergraphik vertraut gemacht. Dazu wird ein praxisorientierter Ansatz gewählt. Am Beispiel des Graphikstandards OpenGL erlernen die Studierenden die Programmierung einer interaktiven Graphikanwendung. Neben der Modellierung dreidimensionaler Objekte mit einem geeigneten Werkzeug wird die Umsetzung des Modells mit den Möglichkeiten der OpenGL-Bibliothek vermittelt. Schwerpunkte sind die effiziente Verwaltung der Geometrie, die farbliche Gestaltung des Modells, die Beleuchtungsszene, Interaktion und Animation. Parallel zur Lehrveranstaltung fertigen die Teilnehmer individuelle Projekte an, die Grundlage für die Endnote sind.

Wichtige Hinweise:

Voraussetzungen:

  •  Mathematische Grundlagen
    •  geometrisches Grundverständnis
    •  lineare Algebra, Trigonometrie, Vektorrechnung, Matrix-Kalkül
  •  Programmierkenntnisse
    •  Übungsframework C / C++
    •  Entwicklungswerkzeuge Visual Studio, eigenverantwortlich: Codeblocks, Linux Buildsystem (eigenverantwortlich)

Abschluss:

Die Lehrveranstaltung wird mit der selbständigen Implementation eines OpenGL-Projekts und ggf. nach Aufforderung mit einer Projektpräsentation abgeschlossen. Nach vorheriger Absprache mit dem Vorlesenden sind Teamprojekte möglich. Voraussetzung ist jedoch, dass sich die Anteile der einzelnen Bearbeiter klar zuordnen lassen.

Das Programmierprojekt umfasst die Implementation eines animierten 3D-Modells, welches interaktiv steuerbar sein soll. Die Modellauswahl ist grundsätzlich frei, wobei die unten genannten Anforderungen zu beachten sind. Die Verwendung des PrakCG-Templates und der Übungsmaterialen ist zulässig.

Der Umfang des Programmierprojektes entspricht in etwa den in den Übungen behandelten thematischen Schwerpunkten.

Als Bewertungsmaßstab für die Projekte gelten die folgenden Anforderungen:

  • Implementation eines 3D-Modells mit einer Tiefe des Szenengraphen von >= 3,
  • Implementation einer Animation des Modells,
  • Verwendung von traditioneller und/oder moderner OpenGL-Geometrie (glBegin/glEnd und/oder VBOs),
  • Gestaltung von 3D Objekten mit einem Modellierungsprogramm (z.B. Blender), Import ins Projekt z.B. über den Wavefront-Loader,
  • Implementation einer Lichtszene mit steuerbaren OpenGL - Lichtern (Spot, direktionales Licht, Punktlicht),
  • Texturierung von Teilen der Szene und Einbeziehung von Blending, z.B. für transparente Objekte,
  • Sinnvolle Benutzerinteraktion zum Beeinflussen von Transformationen (Modelview- und/oder Texturmatrix),
  • Mindestens 3 verschiedene interaktiv auswählbare Kameramodi (Observer, Walk, Fly, ...),
  • Darstellung der Szene in verschiedenen Modi, z.B. Flat-/Smoothshading, Wireframe-, Farb-/Beleuchtungsmodus, umschaltbares Backfaceculling,
  • Hilfetext für die Benutzerinteraktion (Tastenbelegung),
  • Kurzdokumentation mit Screenshot, Szenengraph (vereinfacht) und
  • Beschreibung spezifischer Funktionalität, z.B. der Animationsfunktion.

Weiterführende Implementationen, z.B. Multi-Texturierung, führen i.d.R. zur Verbesserung der Note. 

Literatur

Literatur:
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