Modul BCG Grundlagen der Computergraphik Begrung und Einfhrung
Modul: B-CG Grundlagen der Computergraphik Begrüßung und Einführung Prof. Dr. Detlef Krömker Professur für Graphische Datenverarbeitung Institut für Informatik Fachbereich Informatik und Mathematik (12) Hier wird Wissen Wirklichkeit
Das Ziel der heutigen Veranstaltung Übersicht zur Veranstaltung und deren Einordnung erfassen ‣ ‣ im Allgemeinen und an der Goethe-Universität. Wie lernt man Computergraphik? Welche Materialen stehen für Sie zur Verfügung? Scheine und Prüfungen Einige „Specials“ 2 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Übersicht 1. Was ist Computergrafik? 6. Scheine und Prüfungen 2. Computergrafik an der Goethe. Universität 7. Specials: Fachzeitschriften, Konferenzen, Web-Quellen 3. Wie lernt man CG? Vorlesung und Übung 8. Readings 9. Fragen und Antworten 4. Themenübersicht 5. Literatur, bereitgestellte Materialien 3 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker 10. Ausblick – Nächste Schritte Hier wird Wissen Wirklichkeit
1. Was ist Computergrafik? ‣ Der Begriff Computergraphik: Technologien und Anwendungen Einordnung in den Wissenschaftskanon: Die fachliche Breite der CG ‣ Etwas Geschichte ‣ Wichtige Fachgesellschaften und Normungsgremien ‣ 4 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Eine etwas „sperrige“ Definition (GI-FB GDV) „Unter Graphischer Datenverarbeitung (GDV) versteht man die Technologie, mit der Bilder im allgemeinen Sinn des Wortes (Graphiken, Grau- und Farbbilder) mit Hilfe von Rechnern erfasst bzw. erzeugt, verwaltet, dargestellt, manipuliert, in einer für die jeweilige Anwendung geeigneten Form verarbeitet und mit sonstigen, auch nicht -graphischen Anwendungsdaten in Wechselbeziehungen gebracht werden können. Dazu gehören auch die rechnergestützte Integration und Verknüpfung dieser Bilder mit anderen Kommunikationsmedien, wie Audio, Sprache und Video, zur Realisierung komplexer multisensorischer Dialogtechniken. “ Fachbereich „Graphische Datenverarbeitung“ ist einer von 13 Fachbereichen der Gesellschaft für Informatik, siehe http: //www. gi-ev. de/gliederungen/fachbereiche/ 5 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Einfacher in Englisch? “Computer graphics (CG) is the field of visual computing, where one utilizes computers both to generate visual images synthetically and to integrate or alter visual and spatial information sampled from the real world. … This field can be divided into several areas: real-time 3 D rendering (often used in video games), computer animation, video capture and video creation rendering, special effects editing (often used for movies and television), image editing, and modeling (often used for engineering and medical purposes). from: http: //en. wikipedia. org/wiki/Computer_graphics „The pictorial representation and manipulation of data by a computer“ from: http: //wordnet. princeton. edu/perl/webwn? s=computer%20 graphics ? ? ? 6 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Technologien und Anwendungen Computergrafik CG oder Computergraphik oder Graphische Daten verarbeitung GDV war und ist oft Enabling Technology • Training (Sichtsimulation, CGI Systeme) • Computer-Spiele • Computer-Animation + Special Effects • Computer-Kunst • Ingenieuranwendungen CAx • GUI = „Gesicht“ jeder modernen Computeranwendung 7 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Computergraphik CG Anwendungen und Technologien CAE Special Effects in Film und Video Bildverarbeitung GUI Human Computer Interaction (HCI) Multimedia Printing & Publishing Virtual Factory CG Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Augmented Reality Virtual Reality Kunst Visualisierung 8 CAM Mixed Reality Animation Training CGI Sichtsimulatoren CAD Games Entertainment Geographische Informationssystem GIS Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Schalenmodell Special Effects in Film und Video Bildverbesserung Objekterkennung Aufklärung Qualitätssicherung Printing & Publishing CAD CAM Animation Bildanalyse E-Learning Training CGI Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG 2 D GUIs HCI CG BV MM MR E-Commerce Web-Kataloge 9 Produktentwicklung Virtual Factory Robotics CAE Visualisierung Medizin Chemie Biologie Prof. Dr. Detlef Krömker 3 D GUIs Kunst Games Entertainment Geographische Informationssystem GIS Geologie Hier wird Wissen Wirklichkeit
Kerntechnologien Computergrafik Digitale Bildverarbeitung ‣ ‣ Basisvorlesungen für Visual Computing Problemorientierte (spezielle) Technologien ‣ ‣ HCI Human Computer Interface Multimedia ‣ ‣ ‣ Animation Visualisierung Mixed Reality (Virtual Reality, Augmented Reality) (Virtuelle Realität, Erweiterte Realität) 10 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Spezialvorlesungen Hier wird Wissen Wirklichkeit
Die Relation CG und Bildverarbeitung Das klassische Schema nach Rosenfeld ´ 75 Historisch: Strenge Trennung zwischen Computergraphik und Bildverarbeitung: HW, Systeme, Methoden, . . . , Personen, Konferenzen, . . . Heute: Integrierte Betrachtung 11 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Computergraphik und Bildverarbeitung • Symbolische Ebene: beliebige Datenstruktur • Merkmalsebene Grafik- und Merkmals-Primitive • Abtastebene Digitales Bild Text, Tabellen (Noten, . . Modelle (Kinematik, Dynamik, Verhalten) Geometrie & (visuelle) Merkmale Animation Festbild Digitalvideo • Reiz- & Aktionsebene optisch 12 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker optisch (haptisch, akustisch) Hier wird Wissen Wirklichkeit
Die wichtigsten Transformationsschritte 1 • Symbolische Ebene: beliebige Datenstruktur Visualisierung • Merkmalsebene Bildanalyse, -verstehen Grafik- und Merkmals-Primitive Rendering • Abtastebene Merkmalsextraktion Digitales Bild Anzeige (Display) Aufnahme • Reiz- & Aktionsebene 13 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Die wichtigsten Transformationsschritte 2 • Symbolische Ebene: beliebige Datenstruktur Graphikbearbeitung • Merkmalsebene Grafik- und Merkmals-Primitive Rendering • Abtastebene Bildbearbeitung: u. a. Compositing Digitales Bild d. h. der Schwerpunkt in CG ist Bildsynthese Anzeige (Display) • Reiz- & Aktionsebene 14 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Rendering Photorealismus ist keine wirkliche Herausforderung mehr! Klassische Beleuchtungsmodelle reichen weitgehend! Ggf spezielle Modellierungsmethoden BRDFs und BTFs verbessern Realitätstreue weiter und lösen „Problemobjekte“: z. B. Haut und Haare 15 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Prozedurale Fraktale Modellierung 16 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Prozedurale Fraktale Modellierung 17 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Fraktale Modellierung 18 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Graphikbearbeitung – Rendering – ggf. Compositing und Anzeige sind Grundoperationen der Computergraphik und Basis jeder graphischen Anwendung und Spezialisierung: ‣ ‣ Multimedia HCI Human Computer Interface ‣ ‣ Visualisierung Mixed Reality (Virtual Reality, Augmented Reality) (Virtuelle Realität, Erweiterte Realität) Animation ‣ Prinzipien und Beispiele aus unserer Arbeit! 19 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Multimedia Zu viele Definitionen, aber: MM > S Text Bild Graphik Ton Video Interaktion macht den Unterschied! Ivan Sutherland (1965) „The screen is a window through which one sees a virtual world. The challenge is to make that world 20 look real, act real, sound real, feel real” Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
High-End Content – Produktionen fürs e. Learning Der Gläserne Reaktor für Axiva 2000 -2002 VRML-Anwendung Christian Seiler 21 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Trainingssimulatoren Der Trainingssimulator aus ETOILE (EU-Projekt) 22 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Antikörper ca. 16. 000 Atome Wechsel zwischen verschiedenen Abstraktionen 23 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
High-End Content – Produktionen fürs e. Learning Pixel Explorer für Merck (2004/2005) Michaela Mümpfer Dennis Bayer siehe: http: //www. merck. de/ servlet/PB/menu/ 1235790/index. html 24 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Pigment-Explorer für Merck 2005/2006 noch nicht freigegeben Michaela Mümpfer Ashraf Abu Baker 25 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Human Computer Interface (HCI) nicht Benutzerschnittstelle sondern Benutzungsschnittstelle „Gesicht“ eines interaktiven Programms State-of-the-Art WIMP-Schnittstellen Windows Icons Menues Pointing Devices H. Fuchs 2001 26 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
HCI und Interaktion Herausforderungen: Werkzeugmetapher Assistentenmetapher Sutherland’s Sketchpad (1963) Integration von Mixed Reality UI auf Mobile Devices. . . Engelbart’s Mouse (1963 -64) 27 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Definition „Visualisierung“ Grundsätzliches ‣ Visualisierung bezeichnet den Vorgang der Sichtbarmachung von Materie, Energie, Information oder Prozessen. ‣ In der Informatik reduziert sich dieses auf die Visualisierung von Daten, Informationen, Modellen, . . . ‣ „In der Tat ist der Mensch ein Augentier. “ Herbert W. Franke Etwas Altbekanntes: „Imagination oder Visualisierung und besonders die Benutzung von Diagrammen haben einen entscheidenden Anteil an der wissenschaftlichen Forschung. “ Rene Descartes, 1637 28 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Visualisierung Moderne Definition(-sversuche) Zwei Aspekte: ‣ “making visible, especially to one’s mind (things not visible to the eye)” modernes Mikroskop, Teleskop, . . . Bsp. Molekül; Imaging in der Medizin ‣ “forming a mental image of something (thing not present to the sight, an abstraction, etc. )” . . . Informationsvisualisierung. . . the use of computers or techniques for comprehending data or to extract knowledge from the results of simulations, computations, or measurements Mc Cormick, De Fanti, Brown 1987 29 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Das Visualisierungsproblem 30 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Was ist dies? 31 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
oder dies? 32 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Die 2 D-sinc Funktion 33 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Visualisierung von Messdaten Aufbereitung und Visualisierung von Messergebnissen aus der Biologie: Ultraschallmikrosskopie Dr. Christian Seiler 34 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Visualisierung von Simulationsergebnissen 3 D-Reaktions- / Diffusionssystem Dr. Christian Seiler 35 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Mixed Reality = VR +AR VR: Begriff von Jaron Lanier, 1987 geht aber zurück auf Artifical Reality von Myron Krueger, 1982 als Hauptziel: Immersion (Vermittlung des Gefühls, Teil des Geschehens zu sein – eingetaucht zu sein) AR: Augmented Reality (erweiterte Realität) 36 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Animation – zur Terminologie (1) Animation bezeichnet die Gesamtheit der Methoden zur Erzeugung synthetischer Bewegtbilder (2) Animation nennt man ein vermittels (1) erzeugtes Produkt (auf Bewegtbildmedien) Ursprünge: animus: Lufthauch, Atem animos: beleben anemos (anemos): Wind, Atem Zeitvariante Computergraphik 37 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Ein paar Pixar-Animations: Luxo Jr. by John Lasseter (1986) 38 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Toy Story (1995) 39 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Gerrys Game (short) (1997) A Bug’s Life (short) (1998) 40 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
For the Birds (short) 2000 41 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Finding Nemo 2003 wenn Sie mehr sehen wollen, kommen Sie zu den Filmabenden: The History of Computer Graphics Best of SIGGRAPH Video Review 42 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker 11. 5. 18. 00 Uhr 22. 6. 18. 00 Uhr Hier wird Wissen Wirklichkeit
Die fachliche Breite der CG ‣ ‣ ‣ ‣ 43 Hardware und Systeme Psychophysik des Visuellen Systems und Bildwahrnehmung: Form, Farbe, Bewegung, . . . Geometrische Probleme, numerische Probleme physikalische Modellbildung, z. B. Licht-Materie-Interaktion algorithmische Probleme und Optimierungen Systemtheorie Design- und Gestaltungsfragen, . . . Softwareergonomie, SW-Engineering, . . . Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Relationen zu anderen Technologie- und Wissensgebieten ‣ ‣ ‣ ‣ ‣ 44 Hardware (Technische Informatik) Wahrnehmungs- und Kognitions-Psychologie Ergonomie Arbeitswissenschaften Semiologie (Zeichenlehre) Philosophie Farbenlehre Physik und Kunst Physik. . . Simulation ‣ Systemtheorie Mathematik ‣ Geometrie CAGM (Computer Aided Geometric Modeling) ‣ Numerik Networking (Internet) SW-Engineering, u. v. a. m. Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Entwicklung der Gerätetechnik war oft entscheidend für die Entwicklung der Computergraphik 50 er Erste Schritte bis 1965 1959 Kathodenstrahlröhre wird zur Bildausgabe unter Computersteuerung eingesetzt: Oszilloskop Kalligraphische (Vektor-) Displays = (x, y)-Schreiber Lichtgriffel (Light-Pen) um Punkte auf dem Bildschirm anzusprechen 1961 Erstes computergestütztes Zeichensystem DAC-1 (Design Augmented by Computers) bei General Motors /IBM Sketchpad-System (Sutherland, Ph. D 1963, MIT ) Datenstrukturen / Bildhierarchien Bildkomposition aus graphischen Standardelementen Interaktionstechniken (Tastatur, Lichtgriffel) 45 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
1969 1971 Alan Kay (Xerox Parc) entwickelt die Desk-Top-Methapher des graphischen User Interfaces Apple (Lisa, MAC, …) Sturm und Drang 1965 - 1975 Begriff “Informatik” für “Computerwissenschaft” in Deutschland 1971 1970 – 1975 Bézierkurven (Bézier) werden bei Renault eingesetzt, CAD-Systeme Erstes Computer-Rasterdisplay GINO (van Dam) Geräteunabhängiges Ein-Ausgabesystem (Logische Ein-Ausgabegeräte, normalisierte Gerätekoordinaten) 1974 Seillac 1 und Seillac 2 Workshop Basis für Internationale Normen (Standards): (CORE 1977), GKS 1985, PHIGS 1989, CGI, … ) Hunger„ von Peter Foldes : Erster voll animierter Film mit Hilfe von Computer Techniken( Interpolation und Inbetweening). Die erste Morphing Technik 46 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Hardwareentwicklung Schlüsseltechnologie Mitte 70 er Raster-Displays werden als Textterminal eingesetzt, damit auch Blockgraphik möglich Ende 70 er CRT-Controller (Bildspeicher auslesen und auf den Schirm ausgeben) Anfang 80 er Hardwareunterstützung von 2 D-Operationen Bit. BLT Weitere Details siehe Doc Computer Graphics History 47 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Ziele: Hauptvorlesung Graphische Datenverarbeitung ‣ ‣ 48 Vermittlung der Grundlagen Basis für weiterführende Themen der Graphischen Datenverarbeitung ‣ Visualisierung ‣ Animation und Multimedia ‣ Mixed Reality Virtual Environments VR & AR ‣ Non Standard Rendering (Dr. Joseph) ‣ Open GL (Dr. Joseph) ‣ Datenkompression I (+ II) (Dr. Vuong) Praktika und Seminare ‣ Visualisierung in der SW-Entwicklung S ‣ Wahrheit und Täuschung im Internet (S L 3) Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker im WS 05/06 z. T. in Visual Motion Analysis SS 05 WS 05/06 I im SS 05 Hier wird Wissen Wirklichkeit
Ziele dieser Veranstaltung (Teil 1) ‣ Anwendungskompetenz: Die Studierenden haben die grundlegenden Problemstellungen, Methoden, Verfahren und Algorithmen der Computergraphik kennen gelernt. Die Studierenden sollen im Stande sein, für konkrete Problemstellungen systematisch brauchbare Lösungen zu entwickeln und diese zu validieren. Sie sollen problemorientiert geeignete Verfahren und (Basis-) Systeme auswählen und anwenden können. ‣ Theoretische Kompetenz: CG nutzt neben informatischen Modellen auch spezielle grundlegende Verfahren aus der Mathematik, der Physik, der Signaltheorie und Elemente der subjektiven Wahrnehmung. Elementare Kenntnisse dieser „Theorien“ soll es den Studierenden ermöglichen, nicht nur aktuelle Lösungen und Systeme zu beherrschen, sondern theoretisch untermauerte grundlegende Konzepte und Methoden zu kennen, die über aktuelle Trends hinweg Bestand haben. 49 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Ziele dieser Veranstaltung (Teil 2) ‣ Gestaltungskompetenz: Die Studierenden haben die Grundlagen und Prinzipien der Programmierung Graphischer Systeme kennen gelernt und können Probleme brauchbar lösen. ‣ Autodidaktische Kompetenz: Die Studierenden sind durch die Grundlagenorientierung dieses Moduls gut auf lebenslanges Lernen vorbereitet. Sie sollen die erlernten Konzepte und Methoden auf zukünftige Entwicklungen übertragen können. Die Studierenden haben gelernt, die Entwicklungen auf dem Gebiet Computergraphik so zu beurteilen, dass sie daraus ihren eigenen Weiterbildungsbedarf ableiten können. 50 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Themenübersicht und Terminplanung (Vorlesung) 0. 1. 2. 3. 4. 5. 51 Prolog und Einführung 20. 4. Grundlagen des digitalen Bildes 27. 4. Geometrierepräsentationen in 2 D und 3 D: 4. 5. Punkte, Linien, Flächen, Körper. Geometrische Transformationen R 1 11. 5. The History of Computer Graphics Filmabend Bildwahrnehmung 18. 5. Feiertag 25. 5. Farbmetrik und Farbrepräsentationen R 2 1. 6. Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker 11. 5. 18. 00 Hier wird Wissen Wirklichkeit
Themenübersicht und Terminplanung (Vorlesung) 6. Klipping + Visibilitätsrechnung 7. 8. Rastern + Antialiasing R 3 Best of SIGGRAPH Video Review Shading + Beleuchtungsrechnung 9. Texturen 8. 6. Feiertag 15. 6. 22. 6. Filmabend 22. 6. 18. 00 29. 6. 7. 10. Graphische Systeme 13. 7. 11. Ray Tracing und Radiosity – Ausblick 20. 7. 52 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Themenübersicht und Terminplanung (Übung) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 53 Einführung in VRML - Ausgabe der VRML-Aufgabe P 1 25. 4. Einführung in die CGpedia 2. 5. Abgabe der VRML-Aufgabe P 1 – Ausgabe Ü 1(Transf. ) 9. 5. Einführung in JAVA 2 D/Piccolo - Ausgabe der Aufgabe P 2 16. 5. Abgabe / Besprechung der Ü 1 23. 5 Ausgabe des Ü 2 (Farbe) (in der Vorlesung) (1. 6. ) Abgabe der Aufgabe P 2 6. 6. Abgabe / Besprechung der Ü 2 – Ausgabe Ü 3 (Klipping, Vis-R) 13. 6. Einführung in JAVA 3 D - Ausgabe der Aufgabe P 3 20. 6. Abgabe / Besprechung der Ü 3 – Ausgabe Ü 4 (Rastern, Antia) 27. 6. Abgabe / Besprechung der Ü 4 – Ausgabe Ü 5 (Shading, Bel-R) 4. 7. Abgabe / Besprechung der Ü 5 11. 7. Abgabe der P 3 18. 7. Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Literatur, Unterlagen zur Vorlesung, Bücher, Weitere Quellen ‣ ‣ Folien auf WWW Server http: //www. gdv. cs. uni-frankfurt. de in ca. 2 Wochen (fast ) vollständig Ergänzungen Zug um Zug Lehrbücher ‣ Foley, James D et. al : Introduction to Computer Graphics, ADDISON WESLEY LONGMAN ‣ Watt, Alan: 3 D Computer Graphics, ADDISON WESLEY LONGMAN 54 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Weitere Lehrbücher ‣ Encarnacao, Strasser, Klein: Graphische Datenverarbeitung I+II, Oldenbourg ‣ Möller, Haines: Real-Time Rendering AK Peters Ltd. ‣ Schuhmann, Müller: Visualisierung Springer 2000 55 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Robert-Mayer-Straße Va ra t n e rr p ße a r t ps Prof. Dr. -Ing. Detlef Krömker Varrentrappstraße 40 -42, 2. OG 60486 Frankfurt Tel. . : 49 (0)69 979 95 -0140 Email: kroemker@cs. uni-frankfurt. de www: http: //www. agc. fhg. de Sprechstunde: Dienstag 13 – 15 Uhr nach Vereinbarung Sekr. Frau Goinar, Frau Quasten Wo findet man uns? Johann Wolfgang Goethe-Universität Fachbereich Biologie und Informatik Graphische Datenverarbeitung 56 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Fraunhofer-Anwendungszentrum Computergraphik in Chemie und Pharmazie (AGC) Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Wie lernt man CG? – Drei Zugänge ‣ Übersicht (Survey) Vorlesung (alles erscheint einfach. . . aber können Sie es umsetzen, eigene Lösungen finden? ) ‣ Algorithmisch Vorlesung Details, . . . schnelles Vergessen garantiert! ‣ Programmieren, Aufgaben lösen Übung „I do and I understand“ 57 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
10. Leistungsschein? ‣ Mindestens 3 Testate (d. h. > 50% richtig gelöst) aus Ü 1 – Ü 5 ‣ Mindestens 2 Testate (lauffähige und korrekte Szenenbeschreibung resp. Programm) aus P 1 – P 3 ‣ Mindestens 2 Wiki-Beiträge im der CGpedia mit Testat . . . das ist schon alles! aber Anmeldung erforderlich, siehe http: //www. gdv. informatik. unifrankfurt. de/index. php? m=2&sm=2 Sprechzeiten der Übungsgruppenleiter: nach der Übung vereinbaren! 58 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Zu viel verlangt? Eine kleine Rechnung Im Bachelor-Studiengang erhalten Sie für diese Veranstaltung 6 CPs, d. h. es wird ein Bearbeitungsaufwand von durchschnittlich 6*30 Stunden = 180 Stunden zugrunde gelegt: ‣ ‣ ‣ ‣ ‣ 59 Vorlesung (Vorbereitung, Teilnahme und Nachbereitung) 4 h * 12 = 48 h. Readings: 3*4 h. . . daraus Fragen in den Übungsblättern und Beiträge in der CGpedia (mindestens 2) = 12 h Übungen Teilnahme 12*2 Stunden = 24 h Lösen der Übungsaufgaben 5*4 Stunden = 20 h Lösen der Programmieraufgaben 3*16 Stunden = 48 h Zeitlicher Aufwand: Zwischensumme =152 h Prüfungsvorbereitung (Bachelor) = 28 h Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Rolle und Struktur dieser Veranstaltung (1) Grundlagen der Computergrafik Modul-Nr. : B-CG Credit Points: 6 Rhythmus: jährlich SS Dauer: einsemestrig Vertiefungsmodul Zuordnung: Angewandte Informatik ANI PT 3 / PTBI Veranstaltungen: Vorlesung und Übung 2 V+2Ü Zulassungsvoraussetzungen: Erfolgreicher Abschluss des Moduls B-PRG oder des Moduls B-HW oder beiden Module B-MOD und B-DS Modulabschlussprüfung: Im SS 05 / WS 06/07 mündlich 60 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Rolle und Struktur dieser Veranstaltung (2) Grundlagen der Computergrafik Lernziele: Grundlagen und Prinzipien von Graphiksystemen und deren Nutzung in Anwendungssystemen. Kompetenzen und Qualifikationen: • Anwendungskompetenz • Theoretische Kompetenz: Insbesondere in der Mathematik, der Phy-sik, der Signaltheorie und in den Elementen der subjektiven Wahrnehmung. • Gestaltungskompetenz: in der Programmierung Graphischer Systeme. Diese Veranstaltung ist Grundlagenmodul für alle Spezialmodule im Bereich des Visual Computing! Aber: HCI und MMS (beide im WS) können ohne Vorkenntnisse in CG gehört werden! 61 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Zyklus Vorlesungen / Übungen Bachelor - Master BK ROB WS VIS (E) Praktika Seminare Diplom 6 CP 2 V+2Ü 4 CP 2 V+1Ü 3 CP 2 V M-Vertiefung VC (Planung) SS B-Vertiefung WS Angewandte Informatik ANI SS B-Ergänzung WS B-Basismodule 62 WS ADR 3 CP 2 V OGL ANIM MR MVC-PR ROB-PR Hauptstudium 4 CP 2 V+1Ü 8 CP 4 PR 4 CP 2 V+1Ü HCI MMS PT 3 PTBI BVC-PR 6 CP 2 V+2Ü 4 CP 2 V+1Ü 3 CP 2 V 8 CP 4 PR CG DBV ANI-BS 6 CP 2 V+2Ü 3 CP 2 S PM NMG PRG 1 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG P 5/P 6 EDGI Prof. Dr. Detlef Krömker PRG-PR Grundstudium Hier wird Wissen Wirklichkeit
Veranstalter (in 2006/2007) WS SS Prof. Dr Detlef Krömker PRG 1 HCI NMG CG MR VC-PR PRG-PR MVC-PR ANI-BS (S/P) Prof. Dr. Rudolf Mester EDGI ROB DBV MR VC-PR MVC-PR ROB-PR ANI-BS (S/P) Dr. Tobias Breiner AR VIS Dr. Hans Joseph LB OGL Dr. Anh Vuong LB PM MMS 63 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker ANIM ADR BK Hier wird Wissen Wirklichkeit
Empfehlungen für die Diplomstudiengänge Informatik Diplom PT 3 dazu CG DBV VIS CG OGL VIS CG MMS HCI BK DBV ROB HCI BK MR-PR + ROB-PR + MMR-PR Bioinformatik Diplom Praktisch/Technische CG /+ DBV /+ VIS /+ HCI Bioinformatik: /+ MMS /+ BK /+ „Visualisierung“ durchaus in Kombination mit „Digitale Medien“ Veranstaltungen von Schneider „Modellbildung+Simulation“ möglich MR-PR + Seminar 64 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker 12 SWS 4 SWS 12 SWS Hier wird Wissen Wirklichkeit
Empfehlungen für den Bachelor-Studiengang 16 – 24 CPs: CG DBV HCI CG DBV OGL CG DBV MMS CG OGL HCI dazu B-VC-PR oder Seminar sehr gute Voraussetzung für BA-Arbeit 8 - 12 CPs CG oder DBV MMS CG oder DBV HCI CG DBV CG OGL CG oder DBV Seminar Mindestvoraussetzung für BA-Arbeit 65 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker 16 CP 18 CP 15 CP 16 CP 8 CP 3 CP 9 CP 10 CP 12 CP 9 CP Hier wird Wissen Wirklichkeit
Zwischenruf Früher war die Veranstaltung doch 4 V+2Ü. Müssen wir das gleiche jetzt in 2 V+2Ü machen? NEIN! Umfangreiche Teile wurden in andere Veranstaltungen verlagert, z. B. in Grundlagen der Digitalen Bildverarbeitung (DBV) in Human Computer Interface (HCI) und allgemein wurde die Veranstaltung entschlackt: Subjektive Bildwahrnehmung, Farbe, . . . ABER: Der Umfang der Übungen bleibt gleich 2 SWS. . . und wird intensiver; siehe: Wie lernt man CG? Einige neue Elemente: ‣ Readings ‣ CGpedia 66 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Fachglossar und Wörterbuch als Wiki Ohne gutes Fachenglisch (Sie werden ständig damit konfrontiert werden), ist Informatik nicht machbar. Mit Ihrer freiwilligen Unterstützung wollen wir ein mehrsprachiges elektronisches Fachglossar aufbauen, z. B. Deutsch – Englisch – Arabisch – Chinesisch - Russisch - ? ? ? . Ob das klappt, wird im wesentlichen an Ihnen liegen! 67 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Reading Das Reading dieser Woche ist Was ist Informatik? Positionspapier der Gesellschaft für Informatik, Juli 2005. Quelle: http: //www. giev. de/fileadmin/redaktion/Downl oad/gi-positionspapier-was-istinformatik. pdf ‣ oder auf unserem Veranstaltungsserver unter Reading 1. 68 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Fragen und (hoffentlich) Antworten 69 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
Ausblick. . . am nächsten Donnerstag . . . und, danke für Ihre Aufmerksamkeit! 70 Grundlagen der Computergrafik – SS 06 Modul CG Prof. Dr. Detlef Krömker Hier wird Wissen Wirklichkeit
DANKE für Ihre Aufmerksamkeit Hier wird Wissen Wirklichkeit
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