Computergrafik - Freie Universität Berlin
Computergrafik - Freie Universität Berlin
Liebe Studierende,
ich freue mich auf unsere gemeinsame Veranstaltung Computergrafik im SoSe 2024.
Die Veranstaltung findet regulär und in Präsenz an der Freien Universität Berlin statt:
Vorlesung Fr 10-14 Uhr (c.t.), Takustr. 9, SR 005
Übung Fr 14-16 Uhr (c.t.), Takustr. 9, SR 005 (Mahmoud Elashmawi)
Materialien zur Veranstaltung, wie Vorlesungsvideos-, skripte, Übungsaufgaben usw. finden
sich allerdings hier auf der OPAL-Plattform.
Ihr müsst nicht darauf warten, eine offizielle Lehrevaluation anzugeben. Ich habe immer
ein offenes Ohr für Anregungen, Meinungen und Kritik von Eurer Seite. Macht also regen
Gebrauch davon! Es ist schließlich Eure Veranstaltung!
Didaktisches Konzept und Ablauf der Veranstaltung
In der ersten Vorlesung erläutere ich das didaktische Konzept und den Ablauf dieser
Veranstaltung:
Das Konzept orientiert sich am sogenannten Flipped-Classroom und dafür werden Euch
Materialien (Videos, Skripte, Bücher, Programme, Aufgaben, ...) zur selbstständigen
Bearbeitung zur Verfügung gestellt. Wir treffen uns dann zu regelmäßigen Konsultationen
und besprechen dort offene Fragen und können Themen vertiefen. In der Regel starten
wir mit einem gemeinsamen Quiz (Kahoot). In den Übungen werden wir Eure Lösungen
besprechen und schauen, wie sich zunächst vielleicht schwierige Aufgabenstellungen
doch zufriedenstellend lösen lassen. Im Praktikum werden wir Eure Projekte begleiten und
den aktuellen Stand besprechen, bzw. gemeinsam Problemlösungen diskutieren.
Für die Vorlesungen werden Videos und Skripte bereitgestellt. Es ist zu empfehlen, die
Videos im Windows-Mediaplayer anzuschauen, da dort die Darstellung der Übergänge
deutlich besser ist als bspw. in VLC. Die aktualisierten Vorlesungsvideos stehen für das
komplette Semester bereit. Damit habt Ihr die Gelegenheit, Euch die Vorlesungen anzuschauen,
wann immer es passt und so oft es notwendig ist. Das hat sicherlich ein paar große Vorteile,
aber auch den Nachteil, dass Ihr Euch organisieren müsst. Falls es Fehler oder Unklarheiten
auf den Folien oder im Buch [1] geben sollte, dann teilt das bitte mit. Ich kann die Inhalte
gerne korrigieren, überarbeiten und erweitern.
Stoffnachbereitung und Klausurvorbereitung
Zu jedem Vorlesungsteil gibt es in der Beschreibung Hinweise zum Lösen der Übungsaufgaben.
Gerne könnt Ihr Musterlösungen bereitstellen, die dort für alle zur Verfügung gestellt werden.
Am Ende jedes Vorlesungsteils sind Fragen und Aufgaben zur selbstständigen Bearbeitung zu
finden. Als weitere Nachbereitung des Stoffes und für die Klausurvorbereitung habe ich damit
begonnen, auf Kahoot ein paar Quizfragen anzulegen. Zu Beginn jeder Konsultation werden wir
das neue Quiz gemeinsam starten und bei jeder Frage gehe ich auf die Aufgabenstellung mit
Lösung direkt ein.
Zeitplan und Inhalte
Hier findet Ihr eine kleine Auflistung der Termine für die Vorlesungsteile, Übungen und Praktika
(wird ständig aktualisiert und erweitert). Wir starten bereits in der ersten Vorlesungswoche.
Die Termine sind wichtig, damit wir organisatorische Dinge gleich zu Beginn festlegen können:
| KW | Vorlesungsthemen | Termine und Inhalte (SR 005) |
| 16 | 01 Geschichte und Grundlagen der A Geschichte und Disziplinen der Computergrafik |
VL 19.04.2024, 10 Uhr: ÜB 19.04.2024, 14 Uhr: |
| 17 | 02 Grundlagen der Computergrafik II A Polygone, Kreise und Ellipsen |
VL 26.04.2024, 10 Uhr: ÜB 26.04.2024, 14 Uhr: |
| 18 | 03 Einführung in OpenGL und LWJGL A Eclipse vorbereiten und LWJGL einrichten |
VL 03.05.2024, 10 Uhr: ÜB 03.05.2024, 14 Uhr: |
| 19 | 04 Spiele- und Simulationsumgebung A Kleine Spielumgebung schaffen |
KEINE VORLESUNG |
| 20 | 05 Einführung in die Shaderprogrammierung A Konvolution und Blur-Effekt |
VL 17.05.2024, 10 Uhr: ÜB 17.05.2024, 14 Uhr: |
| 21 | 06 Entwicklung einer Wassersimulation A Realisierung einer einfachen Wasserdynamik |
VL 24.05.2024, 10 Uhr: ÜB 24.05.2024, 14 Uhr: |
| 22 | 07 Grundlagen der Beleuchtung A Grundlagen des Beleuchtungsdesigns |
VL 31.05.2024, 10 Uhr: ÜB 31.05.2024, 14 Uhr: |
| 23 | 08 Schattierung und grundlegende A Schattierungsmodelle und visuelle Wahrnehmung |
VL 07.06.2024, 10 Uhr: ÜB 07.06.2024, 14 Uhr: |
| 24 | 09 Transformationen und Koordinatensysteme A Transformationen als Vollzeitjob |
VL 14.06.2024, 10 Uhr: ÜB 14.06.2024, 14 Uhr: |
| 25 | 10 Mikrostrukturen und BRDF A Die Suche nach dem heiligen Gral |
VL 21.06.2024, 10 Uhr: ÜB 21.06.2024, 14 Uhr: |
| 26 | 11 Verbesserung der Mesostrukturen und A Displacement-Mapping |
VL 28.06.2024, 10 Uhr: ÜB 28.06.2024, 14 Uhr: |
| 27 | 12 Computergrafik vs. Computervision A Computergrafik, aber invertiert! |
VL 05.07.2024, 10 Uhr: ÜB 05.07.2024, 14 Uhr: |
| 28 | Konsultation und Klausurvorbereitung Materialien sind dabei, Antwortenkatalog zu den |
VL 12.07.2024, 10 Uhr: ÜB 12.07.2024, 14 Uhr: |
| 29 | 14 KLAUSUR | 19.07.2024, 10 Uhr |
Lehrbücher zur Veranstaltung
Ich werde in der Veranstaltung fast hauptsächlich auf zwei Lehrbücher zurückgreifen.
Lehrbuch: Warum sich der Dino furchtbar erschreckte, 3. Auflage, 2021
Es gibt mit dem Dino-Buch [1] ein sinnvolles Lehrbuch zur Veranstaltung, dass den Großteil der
Vorlesungsinhalte abdeckt, weiter vertieft und mit Aufgaben (teilweise auch Lösungsvorschlägen
dazu) den Lernprozess unterstützt:
Das Buch steht in der FU-Bibliothek zur Verfügung. Für aktive Teilnehmer meiner Veranstaltungen
gibt es einen sogenannten Hörerschein, mit dem Ihr eine Buchbestellung (außer das E-Book)
bei mir vergünstigt erhaltet (Vollversion 42 EUR statt 59.98 EUR und Studierendenversion 22 EUR
statt 34.98 EUR). Sprecht mich einfach an.
Programmpaket für Eclipse und Java (Update und BugFixes)
Wir werden intensiv mit dem Buch [1] arbeiten und die Programmsammlung dazu nutzen. Das
Passwort zum Entpacken des Programmcodes von der vividus-Webseite lautet: "Computergrafik".
Update zur Buchversion
Die Ausgabe der geladenen Objekte in der Klasse ObjekteLadenUndDrehen.java wird
momentan mit einem Parameter size angepasst. Für quadratische Ausgaben funktioniert das
sehr gut, bei anderen Ratios nicht. Daher habe ich einen kleinen BugFix für Euch. Verwendet
die neuen Versionen der Klassen Model.java und ObjekteLadenUndDrehen.java aus
dem OPAL-Ordner Materialien, Code, Eclipsepakete.
Die Spieleumgebung (Partikelsimulation und Schwarmverhalten), die wir noch entwickeln werden,
ist auch eine gute Basis für agenten-basierte Simulationen. Als Beispiel habe ich Euch mal eine
Simulation, die ich auf dem Youtube-Kanal von 3Blue1Brown schon vor einer Weile gesehen habe,
in weniger als zwei Stunden nachprogrammiert:
https://www.youtube.com/watch?v=gxAaO2rsdIs
In diesem Beispiel zeige ich auch, wie sich dynamische Histogramme erstellen und transparent
darstellen lassen:
http://www.vividus-verlag.de/beleuchtung_und_rendering/videos/chap1_15_pandemic_simulation.mp4
Es geht um eine Pandemie-Simulation, bei der sich ein Virus ausbreitet. Blau sind die Gesunden,
hell-rot sind die Infizierten, dunkel-rot die Infektiösen und grau die Genesenen.
Wer sich für den Code interessiert, kann mich einfach ansprechen.
Lehrbuch: 3D-Dokumentationen in der Archäologie, 1. Auflage, 2023
Die letzten Vorlesungsthemen beschäftigen sich mit dem Umkehrprozess der Computergrafik, aus
Aufnahmen der realen Welt, Modelle der Computergrafik abzuleiten [2]. Anschaulich im
Anwendungsgebiet der Archäologie werden die notwendigen Konzepte und Programme vorgestellt:
Das Buch steht ebenfalls in der FU-Bibliothek zur Verfügung. Auch hier gibt es einen es einen
sogenannten Hörerschein, mit dem Ihr eine Buchbestellung (außer das E-Book) bei mir vergünstigt
erhaltet (Vollversion 35 EUR statt 49.98 EUR und Studierendenversion 22 EUR statt 34.98 EUR).
Sprecht mich dazu einfach an.
Auf der Buchwebseite befinden sich zahlreiche Datensätze aus der Praxis und einige Programme,
die sich für die foto- und videobasierte 3D-Rekonstruktion eignen.
[1] Block-Berlitz, Marco: "Warum sich der Dino furchtbar erschreckte - Lehrbuch zu Beleuchtung
und Rendering mit Java, LWJGL, OpenGL, OpenCV und GLSL", 3. Auflage, ISBN: 978-3-9819362-9-2,
vividus Wissenschaftsverlag, 2021
[2] Block-Berlitz, Marco: "3D-Dokumentationen in der Archäologie - Lehrbuch zu foto- und
videobasierten Kampagnen mit Kameras, Multicoptern und Mini-U-Booten mit vielen Beispielen,
Videos, Daten und Tipps aus der Praxis", 1. Auflage, ISBN: 978-3-949667-04-6,
vividus Wissenschaftsverlag, 2023
Grüße,
Marco Block-Berlitz