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Echtzeit-Grafik

Vorlesung: LVA Nr. 710.078
Übung:LVA Nr. 710.079

Ersetzt die LVA Visualisierung und Animation

 

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Allgemeines

 

Vorlesung: Die LVA Echtzeit-Grafik beschäftigt sich mit fortgeschrittenen Methoden der Computergrafik, inbesonderen der Grafikerzeugung unter zeitkritischen Bedingungen. Themen der Vorlesung sind unter anderem Modelierung und Datenstrukturen für Computergrafik, Grafik-Architekturen, graphische Programmierung (insbesondere OpenGL), Schattierungs- und Texturierungsverfahren und Verfahren für Computerspiele.

Inhalte der Vorlesung:

  1. Introduction
  2. OpenGL
  3. Graphics pipeline
  4. Acceleration data structures
  5. Shadows
  6. Shading languages
  7. Graphics effects
  8. Programmable shading
  9. Level of Detail
  10. Visibility processing
  11. Image based rendering
  12. Game design

Übung: Als aktuelles und hoffentlich auch unterhaltsames Studienobjekt wird in der Übung zu Echtzeit-Grafik das Spiel Quake3 verwendet. Das Ziel der Übung ist die Erweiterung von Quake3 um graphische Inhalte und Effekte. Das Spiel wird vom Hersteller als Open Source zur Verfügung gestellt und kann somit leicht erweitert werden. Darüberhinaus gibt es eine Vielzahl von hochwertigen Editoren für die Erzeugung von Spielinhalten. Mit diesen Werkzeugen kann selbst im Rahmen einer einstündigen Übung ein lohnendes (und spielbares!) Miniprojekt umgesetzt werden. Es kann wahlweise unter Windows oder Linux gearbeitet werden. Die Übung wird als Einzelarbeit durchgeführt und bewertet.

 

Übungsaufgaben

Die Aufgaben sind in 4 Abgaben aufgeteilt, welche zusammen 100 Punkte ergeben. Die Veranstaltung kann nur positiv abgeschlossen werden, wenn alle Übungsaufgaben abgegeben wurden. Jede Abgabe muss rechtzeitig eingereicht werden.

 

1. Abgabe (5 Punkte) bis 18. Oktober 2011: Skizze des Kopfes und Auswahl der Effekte

Es ist eine Skizze des Kopfes (als JPEG per ICG Abgabesystem) abzugeben, welcher im weiteren Verlauf modelliert und in die Engine eingebunden werden soll. Weiters ist die für Abgabe 3 notwendige Animation auszuwählen (eine Liste der möglichen Animationen findet sich hier)

 

2. Abgabe (10 Punkte) bis 15. November 2011: Modelierung des Kopfes

Es soll der zuvor skizzierte Kopf mit GMax modelliert werden. Die notwendigen Techniken werden im Rahmen des 1. Tutorials vorgetragen. Abzugeben sind das Model (als GMax Datei), die verwendete Textur (TGA), ein Rendering (JPEG), sowie die History der Modellierung (durch Speichern von min. 3 zusätzlichen Dateien während der Modellierung).

 

3. Abgabe (20 Punkte) bis 6. Dezember 2011: Einbinden und Animieren des Kopfes in Quake3

Es ist der in GMax modellierte Kopf in ein MD3 Mesh zu konvertieren und in die Quake3 Engine einzubinden (anstatt des Kopfes eines Standard Quake3 Models). Weiters soll der Kopf mit der bereits in Abgabe 1 gewählten Technik animiert werden. Abzugeben sind die modifizierten Quake3 Dateien (Binaries und Source Code), eine Beschreibung der Animation sowie Screenshots.

 

4. Abgabe (65 Punkte) bis 15. Jänner 2012: Euer eigener 3D Effekt

Für die vierte Abgabe soll mit Hilfe von OpenGL ein eigener visueller Effekt in Quake3 eingebaut werden. Quake3 wird als Open Source zur Verfügung gestellt und eignet sich wegen seiner Übersichtlichkeit für Erweiterungen und Experimente. Eine sofort compilierbare Code-Basis und ein Tutorial werden von uns zur Verfügung gestellt. Technische Grundlagen zu den vorgeschlagenen Effekten werden natürlich auch Bestandteil der Vorlesung sein. Abzugeben sind die modifizierten Quake3 Dateien (Binaries und Source Code), eine Beschreibung der Animation sowie Screenshots.

Mehr Details zur 4. Abgabe finden sich hier.

 

Zeitplan

 

Aktivität Termin Zeit Beschreibung
Vorbesprechung Mi 05.10.2011 16:00-17:30 Hörsaal i11
1. Vorlesung Mi 12.10.2011 16:00-17:30 Hörsaal i11
1. Abgabe Di 18.10.2011 23:55 Skizze Kopf
2. Vorlesung Mi 19.10.2011 16:00-17:30 Hörsaal i11
3. Vorlesung Mi 02.11.2011 16:00-17:30 Hörsaal i11
Tutorial A "Modelling mit GMax" Mi 02.11.2011 17:30-18:00 Hörsaal i11
4. Vorlesung Mi 09.11.2011 16:00-17:30 Hörsaal i11
2. Abgabe Di 15.11.2011 23:55 Kopf als GMax Datei + JPEG
Tutorial B Quake3 und GLSL Programmierung Mi 16.11.2011 16:00-17:20 Hörsaal i11
5. Vorlesung Mi 23.11.2011 16:00-17:30 Hörsaal i11
6. Vorlesung Mi 30.11.2011 16:00-17:30 Hörsaal i11
3. Abgabe Di 06.12.2011 23:55 Animierter Kopf in Quake3
7. Vorlesung Mi 07.12.2011 16:00-17:30 Hörsaal i11
8. Vorlesung Mi 14.12.2011 16:00-17:30 Hörsaal i11
9. Vorlesung Mi 11.01.2012 16:00-17:30 Hörsaal i11
4. Abgabe So 15.01.2012 23:55 3D Effekt in Quake3 Engine
10. Vorlesung & Vorstellung der 4. Abgabe Mi 18.01.2012 16:00-17:30 Hörsaal i11
Prüfung Mi 25.01.2012 16:00-17:30 Hörsaal i11

 

 

Betreuung

 

Name Email Zuständigkeit
Dieter Schmalstieg schmalstieg(at)icg.tugraz.at Vorlesung
Denis Kalkofen kalkofen(at)icg.tugraz.at Übung, Vorlesung
Stefan Hauswiesner
 hauswiesner(at)icg.tugraz.at
 Übung
Albert Walzer walzer(at)icg.tugraz.at Übung - 3D Modellierung
Michael Kenzel michael.kenzel(at)student.tugraz.at Übung, Allgemeine Fragen

 

Benotung

Übung und Vorlesung sind jeweils positiv, wenn mindestens 50 Punkte (max. Punktezahl 100) erreicht werden. Für einen positiven Abschluss der Übung müssen alle Abgaben rechtzeitig geschehen. Die Beurteilung der Vorlesung erfolgt ueber eine schriftliche Pruefung am Semesterende.

 

Kommunikationsmedien

Wir haben für die Lehrveranstaltung die Newsgroup tu-graz.lv.ezg eingerichtet.

Es wird grundsätzlich selbständiges Arbeiten erwartet. Wenn Fragen auftauchen, diese bitte vorrangig mit Kollegen diskutieren bzw. das jeweilige Problem in tu-graz.lv.ezg posten. Wenn generelle Probleme auftauchen die nicht über die Newsgroup gelöst werden koennen, wird je nach Bedarf anschliessend an die Vorlesung auf einzelne Probleme, die in der Newsgroup aufgetaucht sind, eingegangen.

Bei Abgaben oder Fragen die nicht an die Allgemeinheit gerichtet sind, bitte an die Adresse ezg-support(at)icg.tugraz.at senden, welche an alle Betreuer weiterleitet. Nur bei speziellen Anlässen sollte ein Betreuer direkt angeschrieben werden.

Downloads

 

Software
Link
Bemerkung
Quake3 Tools zip Software für Übungsaufgabe 1
Autodesk GMax gmax12.exe freie Version von 3DS Max für Character Animation
Quake3 Source EZG_Quake3.zip Developer Framework based on Quake3 Source

 

Übungsrechner

Quake3 und die zugehoerige Entwicklungssoftware ist auf jedem halbwegs modernen PC ausfuehrbar. Die Übungsteilnehmer ziehen daher meist die Entwicklung am eigenen Arbeitsplatz vor. Wir stellen jedoch in unserem Studentenlabor (Inffeldgasse 16, ) entsprechende Übungsrechner bereit. Insbesondere ist ein PC als Test- und Abgaberechner vorgesehen. Auf diesem Rechner werden wir die Bewertung durchfuehren. Wir ersuchen daher darum, die zufriedenstellende Lauffaehigkeit der Software auf diesem Rechner vor der Abgabe zu testen.
 

Weitere Informationen

 

Empfohlene Vorkenntnisse

Die Übung zu Echtzeit-Grafik ist für fortgeschrittene Studenten gedacht, die eine Spezialisierung im Bereich Computergrafik anstreben. Folgende Vorkenntnisse sind von Vorteil:

  • Grundkenntnisse der Computergrafik
  • Grundlegende Programmiererfahrung mit Windows oder Linux
  • C++ Programmierkenntnisse
  • Grundkenntnisse in OpenGL (wird in der VO durchgenommen!)

 

Online Informationen

 

Bücher

Das wohl derzeit unfassendste und aktuellste Buch zum Thema Echtzeit-Grafik ist Real-time Rendering, T. Akenine-Moeller, E. Haines bei Amazon.., welches wir jedem Studenten mit Interesse an Computergrafik uneingeschränkt empfehlen können. Weitere wichtige Bücher sind:

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