Interaktive Visualisierungstechniken: Rendering mit programmierbarer Grafikhardware

Informatik (Hauptstudium)

Hauptseminar (2HS)

Dozenten

• Matthias Hopf (Zi. 1.120)
• Marcelo Magallón (Zi. 1.161)
• Manfred Weiler (Zi. 1.116)

Termine:

Der offizielle Termin fürs Seminar ist Di. 10:15 - 11:45, Raum 1.039.

Vorbesprechung:

Di. 16.07.2002, 15:00 Uhr, Raum 1.114

Zweite Vorbesprechung:

Di. 15.10.2002, 10:15 Uhr, Raum 1.114

Erster Vortrag:

Di 19.11.2002, 10:15 Uhr, Raum 1.114

Beschreibung

Der momentane Trend bei der Entwicklung von Grafikhardware geht weg von Gouraud-Shading und einfacher Texturierung hin zu anspruchsvoller Beleuchtungsberechnung in Echtzeit durch Mehr-Pass-Verfahren mit mehreren Texturen und Texture Combinern.

Dadurch ergebt sich eine Vielzahl interessanter visueller Effekte wie Bump Maps, Environment Maps, Textur-basierte BRDFs, Spiegelungen, Brechungen und Schatten. In der Spiele-Industrie werden diese Effekte bereits eingesetzt, um packende virtuelle Umgebungen zu erzeugen.

Sogenannte Shading Languages werden für nicht interaktive Anwendungen wie der Erzeugung digitaler Filmeffekte bereits erfolgreich angewendet. Sie haben sich als erfolgreiches und flexibles High-Level-Konzept erwiesen, um Oberflächenstrukturen zu beschreiben. In neueren Arbeiten werden diese Konzepte auch auf interaktive Grafik übertragen.

In diesem Seminar soll ein Überblick über programmierbare Grafikhardware gegeben werden. Es werden aktuelle Low-Level APIs, neue Shading Languages und ausgewählte Applikationen behandelt.

Themen

1. [Heiko Ottenbacher - 19.11.2002] [Bet. Hopf] Pat Hanrahan and Jim Lawson. A Language for Shading and Lighting Calculations. Computer Graphics, 24(4):289-298, 8/1990.
2. Mark S. Peercy, John Airey, Marc Olano and P. Jeffery Ungar. Interactive Multi-Pass Programmable Shading. Proceedings of SIGGRAPH 2000, 8/2000.
3. [Florian Gyana Tshang - 26.11.2002] [Bet. Magallón] Kekoa Proudfoot, William R. Mark, Svetoslav Tzvetkov and Pat Hanrahan. A Real-Time Procedural Shading System for Programmable Graphics Hardware. Proceedings of SIGGRAPH 2001, 8/2001.
4. William R. Mark and Kekoa Proudfoot. Compiling to a VLIW Fragment Pipeline. Proceedings of SIGGRAPH/Eurographics Workshop on Graphics Hardware 2001, 8/2001.
5. [Nina Dengler - 3.12.2002] [Bet. Magallón] Erik Lindholm, Mark J Kilgard and Henry Moreton. A User-Programmable Vertex Engine. Proceedings of SIGGRAPH 2001, 8/2001.
6. [Tobias Schafhitzel - 10.12.2002] [Bet. Hopf] NVIDIA Corp. Cg User's Manual. Website, 6/2002.
7. [Björn Fassbender - 17.12.2002] [Bet. Weiler] Randi J. Rost. OpenGL 2.0 Overview. Website, 25/2/2002.
8. [Lars Heinemann - 7.1.2002] [Bet. Weiler] Timothy J. Purcell, Ian Buck, William R. Mark and Pat Hanrahan. Ray Tracing on Programmable Graphics Hardware. Proceedings of SIGGRAPH 2002, 8/2002.
9. [Nazario Cipriani - 14.1.2002] [Bet. Weiler] C. Rezk-Salama, K. Engel, M. Bauer, G. Greiner and T. Ertl. Interactive Volume Rendering on Standard PC Graphics Hardware Using Multi-Textures and Multi-Stage-Rasterization. Eurographics / SIGGRAPH Workshop on Graphics Hardware 2000:109-118, 2000.
10. [Eugenia Utkin - 21.1.2002] [Bet. Hopf] Daniel Weiskopf, Matthias Hopf and Thomas Ertl. Hardware-Accelerated Visualization of Time-Varying 2D and 3D Vector Fields by Texture Advection via Programmable Per-Pixel Operations. , 11/2001.
11. [Milosz Walter - 28.1.2002] [Bet. Hopf] Markus Hadwiger, Thomas Theußl, Helwig Hauser and Eduard Gröller. Hardware-Accelerated High-Quality Filtering on PC Hardware. Proceedings of the Visualization, Modelling and Vision Conference, 2001, 11/2001.
12. [Matthias Wieland - 4.2.2002] [Bet. Magallón] Bert Freudenberg, Maic Masuch and Thomas Strothotte. Real-Time Halftoning: A Primitive For Non-Photorealistic Shading. Thirteenth Eurographics Workshop on Rendering 2002, 2002.

Literatur

1. T. Ertl, Skript zur Visualisierungsvorlesung

Deadlines

Spätestens eine Woche vor dem eigenen Vortrag:

• Reicht der Teilnehmer ein HTML-Dokument bei den Betreuern ein, das als Vortragsankündigung dient und dem Leser einen Einstieg in das Thema ermöglicht. Das Dokument sollte Links zu weiteren Quellen zum Thema bieten, damit die anderen Seminarteilnehmer sich auf den Vortrag vorbereiten können. Von Microsoft Word generierte HTML Dateien werden abgelehnt. Vorlage.
• Hält der Vortragende Rücksprache mit den Betreuern über die Gliederung des Vortrages und der Zusammenfassung; dazu werden die fertigen Vortragsfolien benötigt.

Direkt nach dem Vortrag gibt der Vortragende seine Folien bei den Betreuern in elektronischer Form ab (Source-File und einseitige PostScript oder PDF-Datei)

Innerhalb von 4 Wochen nach dem Vortrag und spätestens Ende Februar gibt der Vortragende seine Ausarbeitung sowohl ausgedruckt in Papierform als auch in elektronischer Form (Source-File und einseitige PostScript- oder PDF-Datei) bei den Betreuern ab.

Ausarbeitung und Vortrag

Für die schriftliche Zusammenfassung zum vorgetragenen Thema steht eine LaTeX-Vorlage zur Verfügung, entweder auf VIS-Maschinen unter /proj/vis/templates/tex/ oder hier zu finden ist.

Für den Vortrag wird ein Beamer und ein LapTop mit Powerpoint zur Verfügung stehen. Zur Erstellung der Folien stellen wir einen Template für PowerPoint bereit.