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Das Weiterschalten der Folien kann ebenfalls durch das Klicken auf den rechten bzw. linken Folienrand erfolgen.

Grunddaten

  • Modulbezeichnung: CS 581 (9 Leistungspunkte)
  • Wahlpflichtmodul in B.Sc. Informatik, B.Sc Wirtschaftsinformatik, B.Sc. Data Science
  • Auch einsetzbar im als Aufbaumodul (höchstens 18 LP) von M.Sc. Informatik, M.Sc. Wirtschaftsinformatik, M.Sc. Data Science, M.Sc. Mathematik mit Nebenfach Informatik, LAaG Informatik
  • Dieses Modul ersetzt "Grafikprogrammierung I" nach alter Prüfungsordnung
  • Das Modul "Bildsynthese" gelesen im Sommersemester ersetzt "Grafikprogrammierung II" nach alter Prüfungsordnung

Ziele der Vorlesung

  • Kenntnisse zur Erstellung von interaktiven Computergrafik-Anwendungen erlangen
  • Grundlegende Konzepte der Computergrafik erlernen
  • Erfahrungen in praxisrelevanten Programmierumgebungen sammeln
  • Verbesserung der Fähigkeit zum wissenschaftlichen Arbeiten und Lösen von Problemen
  • Selbstständig konkrete Computergrafik-Projekte realisieren können

Gliederung der Vorlesung

  1. Einführung
  2. Grafische Benutzerschnittstellen (wird dieses Jahr übersprungen)
  3. Repräsentation und Darstellung von 2D Objekten
  4. OpenGL-Pipeline
  5. Objekttransformationen
  6. Kameras
  7. Texturen
  8. Buffer Objects
  9. OpenGL Shading Language (GLSL)
  10. Licht und Materialien
  11. Schatten
  12. Spieleprogrammierung

Programmierumgebung

  • Fokus auf Rasterisierungsverfahren
  • OpenGL als Grafikbibliothek
  • GLSL als Shader-Sprache
  • OpenGL/GLSL Programmierung unabhängig vom verwendeten GUI-Framework
  • GUI-Framework: Java (Desktop und Android) oder alternativ in C++
  • GUIs werden heutzutage häufig mit Web-Technologien realisiert, daher auch HTML/Java-Script/WebGL

Organisatorisches

  • Die Veranstaltung besteht aus einer Vorlesung (4 SWS) und einer Übung (2 SWS).
  • Vorlesung: Mo. 08:15 - 09:45 Uhr, Fr. 10:15 - 11:45 Uhr, MZ 6 Hörsaal III A3
  • Übung: Montags im Anschluss an die Vorlesung, MZ 6 Hörsaal III A3
    Start: 27. Oktober 2025

Material zur Vorlesung

  • Webseite:
  • Folien liegen im HTML5 Format vor
  • In Google Chrome kann die Druckfunktion des Browsers verwendet werden, um eine PDF-Datei der Folien zu erzeugen
  • Die Folien werden eventuell vor der Veranstaltung aktualisiert (oder auch kurz nachher)
  • Zwei Versionen der Folien: intern und extern
  • Die internen Folien sind umfangreicher
  • Zum Zugriff auf die internen Folien wird ein Login benötigt

Übungen

  • Anmeldung zur Übung über die Lernplattform ILIAS möglich
  • Tutoren: Felix Nitzsche, Aaron Schafberg
  • Ausgabe der Übungszettel ist immer freitags gegen 12.00 Uhr im ILIAS
  • Aufbau: Ilias-Quiz, ca. 70% praktischer Teil (Programmieraufgaben) und 30% theoretischer Teil (Fragen)
  • Bei den Programmieraufgaben handelt es sich um eine Einzelabgabe. Das heißt, es kann zwar gemeinsam in einer Gruppe an den Aufgaben gearbeitet werden, aber es muss trotzdem eine individuelle (nicht identische) Lösung eingereicht werden
  • Ausgabe des ersten Übungszettels am 24. Oktober 2025
  • Abgabe der Übungszettel ist immer freitags 12:00 Uhr mittags
  • Zulassungsvoraussetzungen für die Prüfung:
    • 9 von 11 Übungszettel bestanden (bestanden bedeutet ≥ 50%)
    • Wichtig: Diese Regeln werden strikt umgesetzt (keine Ausnahmen / Sonderbehandlungen)

Prüfung

  • Mündliche Prüfungen
    • ca. 25 Minuten
    • Fragen per Zufallsgenerator (jeweils eine Frage aus jedem Kapitel)
  • E-Klausur
    • Bei mehr als 30 Teilnehmenden muss die Prüfung als E-Klausur durchgeführt werden
  • Gefragt wird Verständnis (kein Auswendiglernen von Text auf den Folien)
  • Schwierigkeitsgrad ähnlich wie bei den Übungsaufgaben

Literatur (besonders empfohlen für diese Vorlesung)

  • John Kessenich, Graham Sellers, and Dave Shreiner. OpenGL Programming Guide, Ninth Edition, ISBN 0134495497, 2016
  • Randi J. Rost, Bill Licea-Kane. OpenGL Shading Language, Third Edition, ISBN 0321637631, 2010

Literatur

  • Tomas Akenine-Möller, Eric Haines, Naty Hoffman et al.Real-time Rendering, Forth Edition, ISBN 9781138627000, 2018
  • Donal Hearn, M. Pauline Baker, Warren Carithers. Computer Graphics with OpenGL, Forth Edition, ISBN 0136053580, 2010
  • Peter Shirley, Steve Marschner. Fundamentals of Computer Graphics, Third Edition, ISBN 1568814690, 2009
  • Alan Watt, Fabio Policarpo. 3D Games: Real-time Rendering and Software Technology, Third Edition, ISBN: 1568814240, 2008
  • Manfred Brill. Computergrafik, 2. Auflage, ISBN: 3446404341, 2005
  • Randima Fernando, Mark J. Kilgard. The Cg Tutorial: The Definitive Guide to Programmable Real-Time Graphics, ISBN 0321194969, 2003
  • Hans-Joachim Bungartz , Michael Griebel, Christoph Zenger. Einführung in die Computergraphik, 2. Auflage, ISBN 3528167696, 2002
  • Alan Watt. 3D Computer Graphics, Third Edition, ISBN: 0201398559, 1999
  • James D. Foley, Andries VanDam, Steven K. Feiner, John F. Hughes. Computer Graphics: Principles and Practice in C, Second Edition, ISBN 0201848406, 1995

Tutorial-Videos zur Shader-Programmierung

  1. What are Shaders? A Hands-on Introduction
  2. Perspective Projection in GLSL
  3. OpenGL Modelview Matrix and 3D Transformations
  4. Blinn Phong Shading: Theory and Implementation
  5. Texture Mapping in GLSL
  6. What are Mipmaps? Texture Filtering in GLSL
  7. Procedural Textures: A Practical Introduction
  8. Procedural Noise: Value and Gradient Noise in GLSL
  9. Microfacet BRDF: Theory and Implementation of Basic PBR Materials
  10. Importance Sampling: Image-based Lighting of a Lambertian Diffuse BRDF
  11. Image-based Lighting (IBL) of PBR Materials
  12. Halton Low-Discrepancy Sequence
  13. Sampling of Environment Maps for Image-based Lighting
  14. Deferred Shading

Gibt es Fragen?

questions

Anregungen oder Verbesserungsvorschläge können auch gerne per E-mail an mich gesendet werden: Kontakt

Weitere Vorlesungsfolien

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