Generative Computergrafik
alias DM-310-1 Digitale Filmproduktion

Termine siehe unten; erste Veranstaltung am 18. März
Vorlesung: Dienstag, 8.00-9.30 Uhr, Raum I032b
Labor vierzehntäglich (zwei Gruppen): Dienstag, 9.45-13.00 Uhr, Raum I220

Pflichtfach im Hauptstudium des Diplomstudiengangs Medieninformatik
Wahlpflichtmodul für den Bachelor-Studiengang Digitale Medien

Lernziele

3D-Animationssoftware: Konzepte der 3D-Pakete Maya, Cinema 4D, 3ds max im Vergleich kennen; die grundlegenden Modellierungs-, Texturierungs- und Animationsfunktionen anwenden können
Echtzeit-Programmierung: wesentliche Echtzeit-Algorithmen für Schattenberechnung, Animation etc. in eigenen Programmen anwenden können; elementare Vertex- und Pixel-Shader entwickeln können.

Voraussetzungen

Diplomstudiengang Medieninformatik: Vordiplom dringend empfohlen
Bachelor-Studiengang Digitale Medien: Module Mathematik, Grundlagen der Informatik und Computergrafik

Prüfungsleistungen

Je eine Laboraufgabe zu den großen drei Blöcken der Veranstaltung:

3D-Animation (ausschließlich Einzelarbeit): in einem der drei Programme (Maya, Cinema 4D, 3ds max) eine 3D-Figur nach selbstgewählter Vorlage modellieren, texturieren und für die Animation einrichten (Bones [mehr als ein Dutzend], Mimik-Morphing mehr als fünf Posen]); kurze grundlegende Animationen (Gehen, Sprechen)
Vertex-/Pixel-Shader (Zweiergruppen; diese Aufgabe geht wegen des kleineren Anteils an der Vorlesung nur mit halber Wertung ein): ein CgFX-Shader (.fx-Datei) mindestens von der Komplexität wie "MrWiggle.fx" oder "velvety.fx" aus dem SDK
Spiele-Algorithmen (Zweiergruppen): Demoprogramm (Mini-Spiel?), das von den fünf Bereichen Schattenberechnung, Kollisionserkennung, Culling, Level of Detail, Impostors mindestens zwei abdeckt.

Alternativ nach Absprache eine gesamte Projektaufgabe, die diese Gebiete abdeckt, z.B. Figuren in 3D-Software modellieren, texturieren, mit Cg-Shadern versehen, exportieren und in eigener Software mit Hilfe ausgewählter Algorithmen in Echtzeit darstellen und bewegen.

Skript

Meine Unterlagen stelle ich zum Download bereit.

Labor

Ich ermuntere Sie ausdrücklich, sich zur Aufgabenlösung umfassend zu informieren und auszutauschen (Kommilitonen, Internet, Bücher etc.). Aber ich erwarte, dass jede(r) seine Lösung versteht. Das werde ich durch Nachfragen prüfen. Selbstverständlich: Fremdes Material in Animationen, Programmen und Dokumentationen ist deutlich als solches zu deklarieren; alles andere wäre ein Betrugsversuch. Nur aus Demoprogrammen von mir können Sie sich ohne Kommentar bedienen.

Für die Aufgaben ist gemäß der Prüfungsordnungen nicht nur der Quellcode abzugeben, sondern eine komplette Dokumentation, also zusätzlich:

Aufgabenstellung
Anforderungsdefinition (größtenteils in Aufgabenstellung enthalten; präzisieren, wo nötig)
Entwurf (z.B. als UML-Grafik bzw. für die erste Aufgabe als Foto oder Skizze)
Testdokumentation: Was haben Sie wie getestet? (Bei erster Aufgabe: Funktionieren die Bones richtig? etc.)
Benutzungshinweise (erste Aufgabe: Mit welchen Steuerungen soll die Figur animiert werden?) und ein Anwendungsbeispiel (z.B. Screenshot mit Kommentaren)

Die Dokumentation verfassen Sie als schlankes HTML, ggf. mit eingescannten Handzeichnungen; bitte nur eine elektronische Version ohne Papierausdruck. Microsoft^® Word^®missbillige ich ausdrücklich. Wenn Sie unbedingt ein monströses Textverarbeitungsprogramm benutzen müssen, nehmen Sie das kostenlose OpenOffice.org.

Für jede Aufgabe vergebe ich 0 bis 3 Punkte, und zwar die kleinste Punktzahl aus den Kategorien folgender Tabelle. "Struktur" und "Bezeichner" gelten ausdrücklich auch für Aufgabe 1, dagegen entfällt für Aufgabe 1 die Kategorie "Kommentare".

Punkte Problemlösung Struktur Bezeichner Kommentare Dokumentation

0 wesentlicher Teil fehlt konfus konfus praktisch nicht vorhanden wesentlicher Teil fehlt

1 weitgehend, aber z.B. wichtige Ausnahmefälle nicht oder unkorrekt behandelt teilweise logische Mängel teilweise verwirrend jede Klasse und jede nichttriviale Methode erklärt weitgehend, aber z.B. wichtige Ausnahmefälle nicht behandelt

2 praktisch vollständig logisch verständlich zusätzlich: alle kritischen Stellen kommentiert. praktisch vollständig

3 vollständig modular, leicht erweiterbar selbsterklärend zusätzlich: alle nicht auf den ersten Blick einleuchtenden Stellen kommentiert. vollständig

Ergeben sich in allen Kategorien drei Punkte und geht das Programm deutlich über die Aufgabenstellung hinaus, indem es z.B. eine deutlich erweiterte Funktionalität bereitstellt, etwa Exceptions oder überladene Operatoren sinnvoll nutzt, vergebe ich vier Punkte.

Wer bei jeder Aufgabe exakt einen Punkt erzielt, besteht den Laborteil mit der Note 4,0.

Termine

18.03. Di	Überblick: 3D-Software, Cg
18.03. Di	kein Labor in erster Woche
25.03. Di	3D-Software: Prinzip Maya, Cinema 4D, 3ds max
25.03. Di	Labor: erste Schritte mit Cinema 4D
01.04. Di	Modellierung mit Polygon-Objekten, Spline-Objekten und Subdivision Surfaces
01.04. Di	Labor: erste Schritte mit Maya (für Nicht-MBK-Teilnehmer)
22.04. Di	krank
22.04. Di	krank
29.04. Di	Materialien, Lichter, Global Illumination
29.04. Di	Laborgruppe A
06.05. Di	Texturierung, Malen in 3D, "Backen" der Beleuchtung, uv-Koordinaten editieren
06.05. Di	Labor: erste Schritte mit Maya (für MBK-Teilnehmer); Laborgruppe B
13.05. Di	Keyframes, Funktionskurven, Driver/Driven, nicht-lineare Animation
13.05. Di	Laborgruppe A
20.05. Di	Bones, Inverse Kinematik, Morphing
20.05. Di	Laborgruppe B
27.05. Di	Vertex- und Pixel-Shader: Grundlagen, Hochsprachen (Cg)
27.05. Di	Laborgruppe A
03.06. Di	fx-Dateien, Vertex-Shader in CgFX
03.06. Di	Laborgruppe B: erste Schritte mit CG
10.06. Di	Pixel-Shader in CgFX; Normal-Map, Environment-Map
10.06. Di	Laborgruppe A: erste Schritte mit CG
17.06. Di	Weiter Normal-Map; Algorithmen für Spiele etc.: Schattenberechnung (Shadow Volumes, Shadow Buffer), Light Maps (z.B. Baked Radiosity)
17.06. Di	Laborgruppe B
24.06. Di	Vorlesung wegen Terminkollision verlegt auf 3.7. (s. u.)
24.06. Di	Labor wegen Terminkollision verlegt auf 7.7. (s. u.)
01.07. Di	Vorlesung wegen Terminkollision verlegt auf 10.7. (s. u.)
01.07. Di	Labor wegen Terminkollision verlegt auf 7.7. (s. u.)
03.07. Do	3. Block, Raum 312: Kollisionserkennung, Level of Detail, Polygonreduktion
07.07. Mo	2.+3. Block: Laborgruppe A oder B
07.07. Mo	4.+5. Block: Laborgruppe A oder B
08.07. Di	Image-Based Rendering, Impostors
08.07. Di	Laborgruppe A+B
10.07. Do	3. Block, Raum 312: BSP, Occlusion Culling etc.

Punkte	Problemlösung	Struktur	Bezeichner	Kommentare	Dokumentation
0	wesentlicher Teil fehlt	konfus	konfus	praktisch nicht vorhanden	wesentlicher Teil fehlt
1	weitgehend, aber z.B. wichtige Ausnahmefälle nicht oder unkorrekt behandelt	teilweise logische Mängel	teilweise verwirrend	jede Klasse und jede nichttriviale Methode erklärt	weitgehend, aber z.B. wichtige Ausnahmefälle nicht behandelt
2	praktisch vollständig	logisch	verständlich	zusätzlich: alle kritischen Stellen kommentiert.	praktisch vollständig
3	vollständig	modular, leicht erweiterbar	selbsterklärend	zusätzlich: alle nicht auf den ersten Blick einleuchtenden Stellen kommentiert.	vollständig