skript

Computergrafik

Vorlesung gehalten im SS 2008
[Version vom 30. Juni 2008]

Oliver Vornberger

Institut für Informatik

Universität Osnabrück

- Literatur
- Danksagung
Inhalt
Einführung
- Motivation
- Definition
- Anwendungen
- Kurze Geschichte der Computergrafik
GUI-Programmierung
- Der Window-Manager
- Swing
  - Swing-Übersicht
- Swing-Beispiel
2D-Grundlagen
- Koordinatensysteme
- Punkt
- Linie
- Polygon
  - Konvexität
  - Schwerpunkt
- Kreis
  - Trigonometrische Funktionen
  - Bresenham-Algorithmus
- Ellipse
2D-Füllen
- Universelle Füll-Verfahren
- Scan-Line-Verfahren für Polygone
- Dithering
- Punkt in Polygon
2D-Clipping
- Clipping von Linien
- Clipping von Polygonen
- Java-Applet zu 2D-Operationen
2D-Transformationen
- Translation
- Skalierung
- Rotation
- Matrixdarstellung
- Homogene Koordinaten
- Allgemeine Transformationen
- Raster-Transformationen
- Java-Applet zu 2D-Transformationen
Kurven
- Algebraischer Ansatz
- Kubische Splines
- Bézier-Kurven
- B-Splines
- Affine Abbildungen und Invarianz
- NURBS
- Java-Applet zu Splines
Farbe
- Physik
- Dominante Wellenlänge
- Grundfarben
- RGB-Modell (Rot, Grün, Blau), (additiv)
- CMY-Modell (Cyan, Magenta, Yellow), (subtraktiv)
- YUV-Modell
- YIQ-Modell
- HSV-Modell
- CNS
- Color Data Base
- Java-Applet zu Farbe
Pixeldateien
- Auflösung
- GIF
- Erzeugung einer bildbezogenen Farbtabelle
- LZW-Komprimierung (Lempel/Ziv/Welch, 1984)
- Kompression nach JPEG
- TIF
- PBM, PGM, PNM und PPM
- Photo-CD
2D-Grafik im Web
- Macromedia Flash
- SVG
Fraktale
- Selbstähnlichkeit
- Koch'sche Schneeflocke
- Fraktale Dimension
- Lindenmayer-Systeme
- Baumstrukturen
- Mandelbrot-Menge
- Julia-Menge
- Java-Applet zu Fraktalen
- Iterierte Funktionensysteme
- Java-Applet zu Iterierten Funktionensystemen
Mathematische Grundlagen
- 3D-Koordinatensystem
- Länge und Kreuzprodukt
  - Anwendung des Kreuzprodukts
- Skalarprodukt
  - Anwendungen des Skalarprodukts:
- Matrixinversion
- Wechsel eines Koordinatensystems
3D-Transformationen
- Translation
- Skalierung
- Rotation
- Transformation der Normalenvektoren
Projektion
- Bildebene
- Perspektivische Projektion
- Parallelprojektion
  - Normalprojektionen
  - Schiefe Projektionen
Viewing Pipeline
- Die synthetische Kamera
- Viewing Pipeline
- Clipping
3D-Repräsentation
- Elementarobjekte
- Drahtmodell
- Flächenmodell
- Flächenmodell mit Halbkantendarstellung
- Polyeder
- Gekrümmte Flächen
- Zylinder
- Kugel
- Bezier-Flächen
- NURBS-Flächen
- CSG (constructive solid geometry)
- Octree
- Java-Applet zur Wire-Frame-Projektion
Culling
- Back-Face Removal/Culling
- Hidden-Surface Removal
Beleuchtung
- Bestandteile der Beleuchtung
- Schattierungsalgorithmen
- Schatten
Texturing
- Texture Mapping
- Mip Mapping
- Light, Gloss und Shadow Mapping
- Alpha Mapping
- Environment oder Reflection Mapping
- Bump Mapping
- Multitexturing
- Displacement Mapping
- Java-Applet zum Texture-Mapping
- Java-Applet mit texturiertem Ikosaeder
VRML
- Geschichte
- Einbettung
- Geometrie
- Polygone
- Wiederverwendung
- Multimedia
- Interaktion
- Animation
- Scripts
- Multiuser
- VRML-Beispiele
- X3D
OpenGL
- Grundlagen
- Syntax
- Programmbeispiele
- Screenshots
Hardwarebeschleunigung
Radiosity
- Globale Beleuchtung
- Physikalische Ausgangslage
- Die Radiosity-Gleichung (Beleuchtungsgleichung)
- Berechnung der Formfaktoren
- Interpolation der Pixelfarben
- Schrittweise Verfeinerung
- Screenshots
Ray Tracing
- Grundlagen
- Ermittlung sichtbarer Flächen durch Ray Tracing
- Berechnung von Schnittpunkten
- Effizienzsteigerung zur Ermittlung sichtbarer Flächen
- Rekursives Ray Tracing
- Public Domain Ray Tracer Povray
Animation
- Key Frame Animation
- Forward Kinematics
- Inverse Kinematics
- Particle Systems
- Verhaltensanimation
Maxon Cinema4D
3D im Web
- Google SketchUp
- Google Earth