In der Vorlesung werden folgende Themen behandelt:

• Allgemeiner Überblick zur Computergrafik

• Grundlagen der Computergrafik
  • Punkte, Linien, Polygone, Kreise, Ellipsen
  • Flächen füllen, Clipping und Kurven

• OpenGL und GLSL
  • Einführung in OpenGL mit LWJGL
  • Shaderprogrammierung in GLSL
  • Einfache Spieleumgebungen entwickeln
• Grundlagen des Beleuchtungsdesigns
  • Wahrnehmung von Licht, Farbblindheit, Barrierefreie UIs
  • Ziele des Beleuchtungsdesigns
  • Three- und Four-Point-Lighting, Komposition einer Szene
• Lokale Beleuchtungsmodelle
  • Materialeigenschaften, Lichtquellenmodelle
  • Elementare Beleuchtungsmodelle
  • Beleuchtungsmodelle von Phong- und OpenGL
• Schattierungsmodelle und visuelle Wahrnehmung
  • Flat- und Gouraud-Shading
  • Neuronale Netze und Machbandeffekt, Phong-Shading
• Texture-Mapping
  • Allgemein und Prozedural
  • Perlin-Noise
• Normal-Mapping
• Geometrische Transformationen
  • 2D und 3D, Homogene Koordinaten
  • Euler-Winkel und Quaternione
• Koordinatensysteme
  • World-, View-, Clip-Space, MVP-Matrix
  • Tangentialraum, Orthogonalisierung
• Mikrostrukturen mit BRDF
  • Radiometrie, Kartesische und Polarkoordinaten
  • Raumwinkel, Rendergleichung
  • Herleitung und Untersuchung von BRDFs
• Displacement-Mapping
  • Per-Vertex- und Per-Pixel-Displacement-Mapping
• Echtzeitschatten
  • Hard-, Soft- und Filtered-Hard-Shadows
  • Shadow-Volumes, Shadow-Mapping
  • Screen-Space-Ambient-Occlusion

Die Themen werden teilweise mit Programmbeispielen in Java, LWJGL, OpenGL und GLSL vorgestellt.
Diese Werkzeuge sind für die Bearbeitung der Übungsaufgaben ebenfalls vorgesehen. Die Vorlesung
orientiert sich dabei hauptsächlich an folgendem Lehrbuch [1].

Die notwendigen mathematischen Grundlagen werden bei Bedarf eingeführt.

Zielgruppe

B.Sc.-Studierende ab 5. Semester, M.Sc.-Studierende in Informatik, Mathematik, Physik o.ä.,