Fakultät für Informatik der Technischen Universität München Lehrstuhl für Effiziente Algorithmen Postadresse: 80290 München; Hausadresse: Arcisstr.21, 80333 München

Proseminar im WS1998/99: Schnelle 3D-Graphik

Zeit: Di 15:00 (s.t.) - 16:30, Raum S2229 und S2225

[Termine] [Zusammenfassung] [Hinweise]

Themen- und Literatur-Liste

Termine und Betreuung

Das Proseminar findet dienstags von 15:00 Uhr (s.t.) bis 16:30 Uhr in den Räumen S2225 und S2229 statt
(jeweils zeitgleich zwei Vorträge zum selben Thema).

Es werden insgesamt 14 Vorträge gehalten.

3.11.98:	Carsten Dlugosch Grundlagen der Darstellung dreidimensionaler Objekte (Thema 1) Ausarbeitung in HTML Betreuung: Anna Bernasconi
10.11.98:	Martin Sailer Grundlagen der Darstellung dreidimensionaler Objekte (Thema 1) Betreuung: Anna Bernasconi Raymond Schulz und Kristian Jamicic Repräsentation dreidimensionaler Objekte (Thema 2) Betreuung: Anna Bernasconi
17.11.98:	Gruppe I (Raum S2229): Holger Urbanek (Gruppe II im Raum S2225 entfällt heute) Kurven und gekrümmte Flächen (Thema 3) Java-Applet von Holger Urbanek zur Demonstration von Bézier-Kurven und B-Splines Betreuung: Martin Raab
24.11.98:	Andreas Netzmann und Dagmar Koß Qualitätsmerkmale realistischer 3D-Darstellungen (Thema 4) Betreuung: Ulrich Voll
1.12.98:	Andreas Zollorsch und Sebastian Günther Sichtbarkeits-Algorithmen I (Thema 5) Ausarbeitung von Sebastian Günther (gziped PostScript, 64kB) Betreuung: Stefan Bischof
8.12.98:	ENTFÄLLT (Gruppe I) und Markus Wutzke Sichtbarkeits-Algorithmen II (Thema 6) Ausarbeitung von Markus Wutzke (PDF, 44kB) Betreuung: Stefan Bischof
15.12.98:	Matthias Neumair und Christian Schmidbauer Clipping (Thema 7) Ausarbeitung von Christian Schmidbauer (gzipped PS, 370kB) Betreuung: Anna Bernasconi
22.12.98:	Andreas Bauer und Florian Pfeffer Beleuchtungsmodelle und Schattierungen (Thema 8) Betreuung: Martin Raab
12.1.99:	Matthias Rahlf und Christoph Bodensteiner Anti-aliasing (Thema 9) Betreuung: Ulrich Voll
19.1.99:	Uwe Kirschstein und Markus Strutz Berechnung von Schatten (Thema 10) Betreuung: Volker Heun
26.1.99:	Tobias Krause und Christopher Rauh Oberflächendetails durch Texture Mapping und Bump Mapping (Thema 11) Ausarbeitung in HTML Betreuung: Jens Ernst
2.2.99:	Ravindra Nath und Daniel Schick Animation dreidimensionaler Szenen (Thema 12) Betreuung: Tom Friedetzky
9.2.99:	Marc Layer Hardwareunterstützung für schnelle 3D-Graphik (Thema 13) Betreuung: Tom Friedetzky
23.2.99:	Martin Obermeier und Thomas Mansfeld 3D-Graphik in Videospielen (Thema 14) Betreuung: Thomas Erlebach Im Anschluß: Toni Zeitler (nachgeholter Vortrag in Gruppe I) Hardwareunterstützung für schnelle 3D-Graphik (Thema 13) Betreuung: Tom Friedetzky

Zusammenfassung

Durch immer leistungsfähigere Rechner und verbesserte Hardwareunterstützung lassen sich heute realitätsnahe, detailreiche dreidimensionale Darstellungen in Echtzeit berechnen. In diesem Proseminar wollen wir die Grundlagen computererzeugter dreidimensionaler Bilder betrachten und die für verschiedene Aspekte der Darstellung eingesetzten Methoden kennenlernen.

Der Aufbau des Proseminars wird etwa wie folgt sein:

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1. Grundlagen der Darstellung dreidimensionaler Objekte
   Koordinatensysteme, Parallelprojektion, perspektivische Projektion, Skalieren und Rotation von Objekten
   

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2. Repräsentation dreidimensionaler Objekte
   Darstellung durch Beschreibung der Oberflächen, z.B. durch Polygone (geometric modeling), Darstellung durch Vereinigung/Schnitt/Differenz von Grundkörpern (solid modeling)

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3. Kurven und gekrümmte Flächen
   Bezier-Kurven, Splines, 'bicubic patches'

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4. Qualitätsmerkmale realistischer dreidimensionaler Darstellungen
   Überblick über gewünschte Eigenschaften der erzeugten Bilder, einfache Methoden für Sichtbarkeitsprobleme (back face culling), Algorithmen für Hidden-Line-Removal

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5. Sichtbarkeitsprobleme I z-buffer, Maler-Algorithmus, binary space-partitioning trees, Scanline-Methoden

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6. Sichtbarkeitsprobleme II Methoden mit rekursiver Gebietsaufteilung, Methoden für Octrees

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7. Clipping Methoden für das effiziente Abschneiden von Objektteilen, die nicht im Sichtfenster liegen

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8. Beleuchtungsmodelle, Schattierungen
   Gouraud-Shading, Phong-Shading, etc.

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9. Anti-aliasing Vermeidung von Problemen im Zusammenhang mit der Abbildung kontinuierlicher Bilder auf diskrete Pixel

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10. Darstellung von Schatten
    Berechnung realistischer Schatten in dreidimensionalen Szenen

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11. Texturen zur Erzeugung von Oberflächendetails
    Texture-Mapping, Bump-Mapping

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12. Animation einfache low-level Animationsmodelle, Spezifikation von Bewegungen

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13. Hardwareunterstützung für schnelle 3D-Graphik
    Grundlagen, spezielle Graphikchips

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14. 3D-Graphik in Videospielen
    Spiele wie Doom, Quake und Duke Nuke'm beeindrucken durch schnelle, detailreiche und flüssig animierte 3D-Graphik; welche Techniken werden in der dafür verantwortlichen "3D-Engine" eingesetzt?

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Als Literatur zum Proseminar dienen hauptsächlich die folgenden Bücher:

• J.D. Foley, A. van Dam, S.K. Feiner, J.F. Hughes: Computer Graphics: Principes and Practice (2nd ed. in C). Addison-Wesley, Reading, MA, 1996.
• A. Watt, M. Watt: Advanced Animation and Rendering Techniques, Theory and Practice. ACM Press/Addison-Wesley, 1992.

Hinweise zur Gestaltung der Vorträge

	Merkblatt zur Gestaltung eines Seminarvortrags. (Die Tips auf diesem Merkblatt sind keine offiziellen Anforderungen oder Bewertungskriterien der TU München, sondern aus der Praxis eines Seminarleiters heraus entstandene Ratschläge.)
	Tips zur Erstellung von Folien mit LaTeX (einschließlich Rahmen-Datei als Vorlage)

Weitere Auskünfte erteilt Thomas Erlebach.