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Computergrafik

Vorlesung gehalten im SS 2002

Fachbereich Mathematik/Informatik

Universität Osnabrück

- Literatur
- Danksagung
Inhalt
Einführung
- Motivation
- Definition
- Anwendungen
- Kurze Geschichte der Computergrafik
- Ausgabegeräte
  - Soft Copy
  - Hardcopy
    - Random Scan versus Raster Scan
- Eingabegeräte
Grafische Oberflächen und ihre Programmierung
- Der Window-Manager
- Swing
  - Swing-Übersicht
- Swing-Beispiel
  - Applet
  - Applikation
2D-Grundlagen
- Koordinatensysteme
- Punkt
- Linie
- Polygon
  - Konvexität
  - Schwerpunkt
- Kreis
  - Trigonometrische Funktionen
  - Bresenham-Algorithmus
2D-Füllen
- Universelle Füll-Verfahren
- Scan-Line-Verfahren für Polygone
- Dithering
- Punkt in Polygon
  - Kreuzungszahl
  - Umlaufszahl
Clipping
- Clipping von Linien
- Clipping von Polygonen
- Beispiel-Applet zu 2D-Operationen
2D-Transformationen
- Translation
- Skalierung
- Rotation
- Matrixdarstellung
- Homogene Koordinaten
- Allgemeine Transformationen
- Raster-Transformationen
Kurven
- Algebraischer Ansatz
- Kubische Splines
- Bézier-Kurven
- B-Splines
  - Eigenschaften
    - Konvexe Hülle
    - Affine Abbildungen und Invarianz
- NURBS
Farbe
- Physik
- Dominante Wellenlänge
- Grundfarben
- RGB-Modell (Rot, Grün, Blau), (additiv)
- CMY-Modell (Cyan, Magenta, Yellow), (subtraktiv)
- YUV-Modell
- YIQ-Modell
- HSV-Modell
- Color Table (Farbtabelle)
- Erzeugung einer bildbezogenen Farbtabelle
- Alpha-Kanal
Pixeldateiformate
- PBM, PGM und PPM
- Kompression nach JPEG
3D-Grundlagen
- 3D-Koordinatensystem
- Länge und Kreuzprodukt
  - Anwendung des Kreuzprodukts
- Skalarprodukt
  - Anwendungen des Skalarprodukts:
- Matrixinversion
3D-Transformationen
- Translation
- Skalierung
- Rotation
- Transformation von Koordinatensystemen
- Transformation der Normalenvektoren
Projektion
- Bildebene
- Perspektivische Projektion
- Parallelprojektion
  - Normalprojektionen
  - Schiefe Projektionen
Betrachtungstransformationen
- Die synthetische Kamera
- Viewing Pipeline
- Clipping
3D-Repräsentation
- Übersicht
- Repräsentation
3D-Objekte
- Polyeder
  - Würfel
- Gekrümmte Flächen
Culling Techniken
- Back-Face Removal/Culling
- Hidden-Surface Removal
Rasterung von Flächen
- Beleuchtung
- Schattierungsalgorithmen
- Schatten
Texturing
- Texture Mapping
- Mip Mapping
- Light, Gloss und Shadow Mapping
- Alpha Mapping
- Environment oder Reflection Mapping
- Bump Mapping
- Multitexturing
- Displacement Mapping
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