Matthias Hopf

http://www.th-nuremberg.de/mshopf/index.php/Lectures/Computergrafik

Aktuelle Zeitpläne, Hausaufgaben und Praktika:
http://www.th-nuremberg.de/cogr/index.php/CGExercises/CGExercises

Scripte in PDF Form (am Ende des Semesters):
http://my.ohm-hochschule.de/content/dav/ohm/users/Users-H/hopfma/CG/ (Ort TBD)

Video-Mitschnitt der Vorlesung im Corona-Semester:
https://www.youtube.com/playlist?list=PLoDv75f%2D%2Di02hmxXAhhGi5id_dqupnU6m

Blender Projektvideos:
http://www.th-nuremberg.de/mshopf/index.php/Lectures/Computergrafik_Blender (WS2013,WS2014)
http://www.th-nuremberg.de/roettger/index.php/Videos/BlenderExercises (WS2011,WS2012)
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Was ist 3D Computergrafik?

• EinfĂĽhrung
  • Photorealismus
• Anwendungsgebiete
  • Teilgebiete
  • Historie
  • Literatur

Grundlagen

• Farben
  • Tristimulus
  • Farbraum
  • RGB
  • HSV
  • CMYK
• Bilddaten
  • Framebuffer
  • Displays
  • Gamma Correction

3D Grundlagen

• Sehen
• Perspektive
  • Perspektivische Projektion
  • Perspektivische RĂĽckprojektion

Grafische APIs

• OpenGL
  • WebGL
  • DirectX

OpenGL Grundlagen

• OpenGL Komponenten
  • OpenGL Context
  • OpenGL Pipeline
  • OpenGL GLUT
  • OpenGL Double Buffering
• OpenGL Syntax
  • GL Vertices
  • GL Attribute
• QtGLUI

Die Computergrafik-Pipeline (Rendering Pipeline)

• Die Grafikpipeline
  • Pipeline Begriffe
  • Aufgaben der Grafikpipeline
  • Modellierung von Objekten
  • Modellierung der Oberflächen
  • Stufen der Pipeline
  • Vertex Transformationen
  • Beleuchtung
  • Rasterisierung
• Fixed Function Pipeline
• Programmable Pipeline 1
  • Programmable Pipeline 2
  • Programmable Pipeline 3

Geometrische Grundlagen

• Vektorraum
  • Vektoren
• Koordinatensysteme
  • Linien
  • Flächen
• Geometrie
  • Weltkoordinaten
  • Modellkoordinaten
• Transformationen
  • Translation
  • Rotation
• Affine Transformationen
• Homogene Koordinaten
• Zusammengesetzte Transformationen
• Homogene Matrizen
  • Skalierung
  • Transformationsbeispiel

3D Darstellung

• Matrix Transformationen
• Lokale Koordinaten
• Viewkoordinaten
  • Viewmatrix
  • View Dreibein
• View Frustum
  • View Kamera
• Augenkoordinaten
  • Projektionsmatrix
  • Normalisierte Projektion
  • Viewport Transformation
• Uebersicht Koordinatensysteme
  • MVP Matrix

Matrizen-Rechnung

• Matrizen APIs
  • Matrizen Rechnen
  • Matrizen Spezielle Matrizen
  • MatrizenBeispiele
• Matrix Berechnen und Setzen Standard-Codesequenz

Hierarchische Modelleriung und API Konzepte

• Hierarchische Modellierung
  • ModellView-Sichtweisen
  • Modellierungs-Sichtweisen
  • Mehrere ModellView-Matrizen
  • Matrix-Stack
• GL Modi
  • Direct Mode
  • Retained Mode
• Szenengraphtraversal
• Szenengraphen
  • Szenengraph Software
  • OpenSceneGraph

Rasterisierung

• Z-Puffer
  • Z-Buffer Fighting
• Baryzentrische Koordinaten
• Bresenham
• GL Antialiasing
• GL Transparenz
  • GL Over-Operator
  • GL Blending
  • Tiefenordnung
  • GL Alpha Test
• GL Stenciling

Texturen

• 2D Texturen
  • 2D Texturraum
  • 2D Texturkoordinaten
  • 2D Texturdaten
  • 2D Texturdaten Besonderheiten
  • 2D Texturen Definieren
• 2D Textureinstellungen
  • 2D Textur Interpolation
  • 2D Bilineare Interpolation
  • Perspektivische Interpolation

OpenGL Shader

• Programmable Pipeline
  • Shader
  • GLSL
  • GLSL Basissyntax
• GLSL unter OpenGL
  • GLSL Anwendungsbeispiel
  • Modellierung Standard-Codesequenz
• GLSL Syntax
  • GLSL Datentypen
  • GLSL Konstruktoren, Selektoren, Swizzles
  • GLSL Funktionen
  • GLSL Kontrollstrukturen
• GLSL Parameter
  • Uniforme Parameter
  • Per-Vertex Attribute
  • Interpolierte Parameter
• Einfache Standard-Codesequenz
• 2D Texturen im Shader
  • 2D Texturen Vorbereiten
  • 2D Texturen Mehrfachtexturen
• Vertex Buffer Objects
  • Per-Vertex Attribute Im VBO
• Native Standard-Codesequenz

Beleuchtung

• Beleuchtung
  • Beleuchtungsmodell
  • Beleuchtungsmodelle
  • Globale Beleuchtung
  • BRDF
• Globale Beleuchtungsverfahren
  • Radiosity
  • Beleuchtungsvergleich
  • Raytracing
  • Photon Tracing
• Lokale Beleuchtung
  • Lichtquellen
  • Normalen
• Blinn Phong
  • Ambientes Licht
  • Emittiertes Licht
  • Diffuse Reflektion
  • Spekulare Reflektion
  • Materialfarben
• Normalen und Interpolation
  • Flat Shading
  • Gouraud Shading
  • Phong Shading
• Blinn Phong in GLSL
  • Punktlichtquellen
  • Abschwaechung
  • Lichtquellen zeichnen
• Beleuchtung Standard-Codesequenz

Die OpenGL Pipeline

• GL Primitive
  • GL Triangle Strips
  • Batching
  • GL Indexed Face Sets
• OpenGL Legacy Schnittstellen
  • GL Legacy Attribute
  • GL Matrizen
  • GL Matrix Manipulation
  • GL Transformations Beispiel
  • GL Matrix Stack
  • GL Fogging
• GL Backface Culling
  • GL Backface Test
  • GL Backface Beispiel
• GL Clip Planes
• GL Tesselierung
  • GL Tesselierungsbeispiel

Texturenanwendung

• 2D Textur Mapping
  • 2D Textur Mipmaps
  • 2D Textur Mipmapping
  • 2D Anisotropes Mipmapping
• 2D Billboards
• 2D Bump Mapping
• 2D Displacement Mapping
• 3D Texturen
• Environment Mapping
  • Environment Mapping in OpenGL

Texturen als Framebuffer

• Render to Texture
  • Renderbuffer Objekte
  • Renderbuffer mit Tiefe
• Brechungseffekte
• Spiegelungen
• Postprocessing
  • Tone Mapping
  • Blooming
  • Image Based Post-Glow
  • Depth of Field
  • Motion Blur

Raytracing mit Grafik-Hardware

• Raytracing Varianten
• Raymarching
• Signed Distance Functions
• Raymarching mit OpenGL
• Bounding Volume Hierarchy
• Screen Space Raymarching

Advanced Rendering Techniques

• Image Based Occlusion
• Perspective Shadow Maps
• Shadow Volumes
• Soft Shadows
• Deferred Shading
• Depth Peeling
• PTM

3D Modellierung

• Probleme von Dreiecksgittern
• Parametrische Oberflächen
• Bezier Curves
  • De Casteljau
• Bezier Patches

Jenseits von OpenGL

• GLM
  • Linmath-Daten Rechnen
  • Linmath-Spezielle Matrizen
  • Linmath-Beispiele
• WebGL Shader
  • WebGL Matrices
  • WebGL Buffers
  • WebGL Shader Programs
• WebGL Beispiel
• WebGL Shader Beispiel
  • WebGL Textures
  • WebGL Szenengraphen
• Blender
  • Blender Shader
  • Blender Procedural Textures
  • Blender Links
  • Blender Tutorial
  • Blender Video Tutorials
• RenderMan
• RenderMan Procedural Shader