Computergrafik

Vorlesung gehalten im SS '97

Oliver Vornberger

Frank M. Thiesing

Frank Lohmeyer

Fachbereich Mathematik/Informatik

Universität Osnabrück

Inhalt
- Literatur
- Danksagung
1 Einführung
- 1.1 Motivation
- 1.2 Definition
- 1.3 Anwendungen
- 1.4 Kurze Geschichte der Computergrafik
- 1.5 Ausgabegeräte
  - 1.5.1 Sichtgeräte (soft copy)
  - 1.5.2 Hardcopy
- 1.6 Eingabegeräte
2 Grafische Oberflächen und ihre Programmierung
- 2.1 Der Window-Manager
- 2.2 Eventhandling
- 2.3 Eigene Applikationen
- 2.4 Das X-Window-System
- 2.5 Beispiele für Widget-Sets
- 2.6 AWT
  - 2.6.1 Java
  - 2.6.2 AWT-Übersicht
3 2D-Grundlagen
- 3.1 Koordinatensysteme
- 3.2 Linie
  - 3.2.1 Antialiasing
- 3.3 Polygon
- 3.4 Kreis
4 2D-Füllen
- 4.1 Universelle Füll-Verfahren
- 4.2 Scan-Line-Verfahren für Polygone
- 4.3 Dithering
5 Clipping
- 5.1 Clipping von Linien
- 5.2 Clipping von Polygonen
- 5.3 Beispiel-Applet zu 2D-Operationen
6 2D-Transformationen
- 6.1 Translation
- 6.2 Skalierung (Scaling, Zooming)
- 6.3 Rotation
- 6.4 Homogene Koordinaten
- 6.5 Allgemeine Transformationen
- 6.6 Raster-Transformationen
- 6.7 Beispiel-Applet zu 2D-Transformationen
7 Kurven
- 7.1 Algebraischer Ansatz
- 7.2 Splines
- 7.3 Bézier-Kurven
- 7.4 B-Splines
- 7.5 Beispiel-Applet zu Splines
8 Fraktale
- 8.1 Koch'sche Schneeflocke
- 8.2 Fraktale Dimension
- 8.3 Lindenmayer-Systeme
- 8.4 Baumstrukturen
- 8.5 Mandelbrot-Menge
  - Implementation der Mandelbrot-Menge:
- 8.6 Julia-Menge
  - Implementation der Julia-Menge:
- 8.7 Beispiel-Applet zu Fraktalen
9 Farbe
- 9.1 Dominante Wellenlänge
- 9.2 Grundfarben
- 9.3 RGB-Modell (Rot, Grün, Blau), (additiv)
- 9.4 CMY-Modell (Cyan, Magenta, Yellow), (subtraktiv)
- 9.5 Das YIQ-Modell
- 9.6 YUV-Modell
- 9.7 HSV-Modell
- 9.8 HLS-Modell
- 9.9 Color Data Base
- 9.10 CNS
- 9.11 Color Table (Farbtabelle)
- 9.12 Beispiel-Applet zu Farbe
10 Grafik-File-Formate
- 10.1 PBM, PGM, PNM und PPM
- 10.2 GIF
- 10.3 JPEG
- 10.4 Erzeugung einer Farbtabelle
11 3D-Grundlagen
- 11.1 Repräsentation und Darstellung
- 11.2 3D-Koordinatensystem
- 11.3 Kreuzprodukt und Skalarprodukt
  - Anwendung des Kreuzprodukts
  - Anwendungen des Skalarprodukts:
- 11.4 Matrixinversion
12 3D-Repräsentation
- 12.1 Elementarobjekte
- 12.2 Drahtmodell
- 12.3 Flächenmodell
- 12.4 CSG (constructive solid geometry)
- 12.5 Flächenmodell mit Halbkantendarstellung
13 3D-Transformationen
- 13.1 Translation
- 13.2 Skalierung
- 13.3 Rotationen
  - 13.3.1 Rotation um eine beliebige Achse
- 13.4 Transformation von Koordinatensystemen
- 13.5 Transformation der Normalenvektoren
14 Projektion
- 14.1 Perspektivische Projektion
- 14.2 Parallelprojektion
  - 14.2.1 Normalprojektionen
  - 14.2.2 Schiefe Projektionen
15 Betrachtungstransformationen
- 15.1 Die synthetische Kamera
- 15.2 Viewing Pipeline
16 3D-Objekte
- 16.1 Polyeder
  - 16.1.1 Würfel
- 16.2 Gekrümmte Flächen
  - 16.2.1 Zylinder
  - 16.2.2 Kugel
17 Entfernen verdeckter Kanten und Flächen
- 17.1 Back-Face Removal/Culling
- 17.2 Hidden-Surface Removal
  - 17.2.1 z-Buffer-Algorithmus
- 17.3 Beispiel-Applet zu 3D-Darstellung
18 Rasterung von Flächen
- 18.1 Beleuchtung
- 18.2 Schattierungsalgorithmen
- 18.3 Schatten
- 18.4 Texture Mapping
- 18.5 Beispiel-Applet zu Shading-Modellen
19 Die Viewing-Pipeline im Überblick
20 Algorithmen für globale Beleuchtung
- 20.1 Radiosity-Verfahren
- 20.2 Ray Tracing