Computergrafik

Vorlesung gehalten im SS 2000

Oliver Vornberger

Olaf Müller

Fachbereich Mathematik/Informatik

Universität Osnabrück

Literatur
Danksagung
Inhalt
1 Einführung
- 1.1 Motivation
- 1.2 Definition
- 1.3 Anwendungen
- 1.4 Kurze Geschichte der Computergrafik
- 1.5 Ausgabegeräte
- 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 Swing
  - 2.6.1 Java
  - 2.6.2 Swing-Übersicht
- 2.7 Swing-Beispielapplikation
- 2.8 Java-Applet
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
- 6.3 Rotation
- 6.4 Homogene Koordinaten
- 6.5 Allgemeine Transformationen
- 6.6 Raster-Transformationen
7 Kurven
- 7.1 Algebraischer Ansatz
- 7.2 Splines
- 7.3 Bézier-Kurven
- 7.4 B-Splines
- 7.5 NURBS
- 7.6 Beispiel-Applet zu Splines
- 7.7 Macromedia Flash
8 Fraktale
- 8.1 Selbstähnlichkeit
- 8.2 Koch'sche Schneeflocke
- 8.3 Fraktale Dimension
- 8.4 Lindenmayer-Systeme
- 8.5 Baumstrukturen
- 8.6 Mandelbrot-Menge
- 8.7 Julia-Menge
- 8.8 Beispiel-Applet zu Fraktalen
- 8.9 Iterierte Funktionensysteme
- 8.10 Beispiel-Applet zu Iterierten Funktionensystemen
9 Farbe
- 9.1 Physik
- 9.2 Dominante Wellenlänge
- 9.3 Grundfarben
- 9.4 RGB-Modell (Rot, Grün, Blau), (additiv)
- 9.5 CMY-Modell (Cyan, Magenta, Yellow), (subtraktiv)
- 9.6 Das YIQ-Modell
- 9.7 YUV-Modell
- 9.8 HSV-Modell
- 9.9 HLS-Modell
- 9.10 Color Data Base
- 9.11 CNS
- 9.12 Color Table (Farbtabelle)
- 9.13 Beispiel-Applet zu Farbe
10 Pixeldateiformate
- 10.1 TIF
- 10.2 PBM, PGM, PNM und PPM
- 10.3 Photo-CD
- 10.4 Auflösung
- 10.5 LZW-Komprimierung (Lempel/Ziv/Welch, 1984)
- 10.6 GIF
- 10.7 Erzeugung einer bildbezogenen Farbtabelle
- 10.8 Kompression nach JPEG
11 3D-Grundlagen
- 11.1 Repräsentation und Darstellung
- 11.2 3D-Koordinatensystem
- Länge und Kreuzprodukt
  - Anwendung des Kreuzprodukts
- 11.4 Skalarprodukt
  - Anwendungen des Skalarprodukts:
- 11.5 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 Rotation
- 13.4 Transformation von Koordinatensystemen
- 13.5 Transformation der Normalenvektoren
14 Projektion
- 14.1 Bildebene
- 14.2 Perspektivische Projektion
- 14.3 Parallelprojektion
  - 14.3.1 Normalprojektionen
  - 14.3.2 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 zur Wire-Frame-Projektion
18 Rasterung von Flächen
- 18.1 Beleuchtung
- 18.2 Schattierungsalgorithmen
- 18.3 Schatten
- 18.4 Texture Mapping
- 18.5 Beispiel-Applet zum Rendering
19 Die Viewing-Pipeline im Überblick
20 Radiosity
- 20.1 Globale Beleuchtung
- 20.2 Physikalische Ausgangslage
- 20.3 Die Radiosity-Gleichung (Beleuchtungsgleichung)
- 20.4 Berechnung der Formfaktoren
- 20.5 Interpolation der Pixelfarben
- 20.6 Schrittweise Verfeinerung
- 20.7 Screenshots
21 Ray Tracing
- 21.1 Grundlagen
- 21.2 Ermittlung sichtbarer Flächen durch Ray Tracing
- 21.3 Berechnung von Schnittpunkten
- 21.4 Effizienzsteigerung zur Ermittlung sichtbarer Flächen
- 21.5 Rekursives Ray Tracing
- 21.6 Public Domain Ray Tracer Povray
22 Caligary trueSpace
23 VRML
- 23.1 Geschichte
- 23.2 Einbettung
- 23.3 Geometrie
- 23.4 Polygone
- 23.5 Wiederverwendung
- 23.6 Multimedia
- 23.7 Interaktion
- 23.8 Animation
- 23.9 Scripts
- 23.10 Multiuser
24 OpenGL
- 24.1 Grundlagen
- 24.2 Syntax
- 24.3 Programmbeispiele
- 24.4 Screenshots