Diese Vorlesung führt in die fortgeschritteneren und komplexeren Methoden der Computergraphik ein. Einzelne Themen aus der Grundlagenvorlesung werden vertieft, so dass Studenten am Ende der Vorlesung in der Lage sein werden, die aktuelle Forschungsliteratur dazu zu verstehen und komplexe Methoden in diesen Bereichen zu implementieren. Darüber hinaus werden Themen behandelt, die in der Grundlagen-Vorlesung "Computergraphik" noch nicht behandelt wurden, so dass die Studierenden einen erweiterten Horizont über das Gebiet der Computergraphik erhalten.
Voraussetzung ist der Stoff aus der Vorlesung "Computer-Graphik" (mit ein wenig Zusatzaufwand kann man aber die für die Computergraphik II notwendigen Teile aus der Computergraphik I relativ leicht selbst nachholen).
Die Übungsaufgaben werden zum größten Teil praktische Programmieraufgaben sein, d.h., gewisse Programmierfähigkeiten in C++ sind nötig.
Geplante Themen (diese können sich im Laufe des Semesters leicht ändern):
| Woche | Thema | Übungs- aufgaben |
|---|---|---|
| 1. |
Organisation; Randrepräsentationen (Mannigfaltigkeit, Orientierbarkeit, Indexed Face Set, Winged Edge Dtastructre, Doubly-Connected Edge List, Euler-Formel, Platonische Körper, Euler-Charakteristik) |
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| 2. |
Recap Basic Texturing Techniques (aus CG 1) Advanced Texturing 1 (Verzerrung, Texture Atlas, Cube Maps, Poly-Cube-Maps) Recap Basic Shader Techniques (aus CG 1) |
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| 3. |
Advanced Texturing 2 (Environment Mapping, Shade Trees, Parallax Mapping,
View-Dependent Displacement Mapping); Verallgemeinerte baryzentrische Koordinaten (Definition, Interpolationseigenschaft, allgemeine Konstruktion, Mean Value Coordinates); Anwendungen der MVCs (Interpolation, Image Warping, Mesh Morphing) |
|
| 4. | Parametrisierung (Problemstellung, allg. Ansatz, spezielle Parametrisierungen, Anwendung); Advanced Shader Programming (Prozedurale Texturen im Shader, Lichtbrechung als Beispiel eines globalen Effektes) | |
| 5. | Real-time Rendering by Advanced Visibility Computations (Culling-Arten, normal masks for backface culling, clustered backface culling, hierarchical clustered backface culling; View Frustum Culling, Occlusion Culling bei Stadtmodellen, allgemeines Occlusion Culling; Coherent Hierarchical Culling, geometry fusion, portal culling, detail culling) | |
| 6. | Ray Tracing (Grundlagen, Kameramodelle, Renderinggleichung, Sekundärstrahlen, die Fresnel-Terme, Dämpfung, Dispersion, Schnittberechnung Strahl-Polygon, Strahl-Box, Strahl-Kugel, Software-Architektur, Vergleich mit polygonalem Rendering, Distribution Ray Tracing, weiche Schatten, Depth-of-Field, Anti-Aliasing) | |
| 7. |
Alternative Objektrepräsentationen (implizite Flächen, Nullstellensuche,
Instancing, Quadriken, Metaballs, CSG) Acceleration data structures for Ray Tracing (light buffer, beam & cone tracing, Mailbox-Technik, 3D-Gitter, Varianten der Gitter, Distanzfeld, Octree, kd-Trees, Aufbau, Surace-Area-Heuristic, Varianten, Bounding Volumes, BVHs) |
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Die Abgabe der Lösungen findet direkt in der darauf folgenden Übung (also 1 Wochen später) statt. Praktische Aufgaben führen Sie in der Übung am Rechner vor.