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I343 – Beleuchtung und Rendering
Lighting and Rendering
Version: 3
PD Prof. Dr. rer. nat. Marco Block-Berlitz
marco.block-berlitz(at)htw-dresden.de
PD Prof. Dr. rer. nat. Marco Block-Berlitz
marco.block-berlitz(at)htw-dresden.de
Deutsch
5.00 Credits
150 Stunden
4.00 SWS (2.00 SWS Vorlesung | 1.00 SWS Übung | 1.00 SWS Praktikum)
90.00 Stunden
Alternative Prüfungsleistung - Belegarbeit
Prüfungsdauer: 0 min | Wichtung: 30 % | nicht kompensierbar
Schriftliche Prüfungsleistung
Prüfungsdauer: 90 min | Wichtung: 70 % | nicht kompensierbar
2/1/1 V/Ü/P
- Vorlesungsmaterialien stehen als Videos und die Folien als PDFs zur Verfügung
- Der Vorlesungsfragen- und übungskatalog am Ende jeder Vorlesung dient der selbstständigen Vertiefung und Festigung der Inhalte und ist Grundlage für die Übungen.
- Die Themen zur Belegarbeit und deren Zwischenergebnisse werden im Praktikum im Laufe des Semesters vorgestellt und diskutiert.
- Die aktuelle Programmsammlung zum Veranstaltungslehrbuch wird bereitgestellt.
- Grundlagen des Beleuchtungsdesigns
- Barrierefreiheit in UIs und Webseiten
- Farbblindheit und Besonderheites der menschlichen, visuellen Wahrnehmung
- Komposition einer Szene
- Vektoren als Richtungen, Positionen und Farben
- Einführung in lokale und elementare Beleuchtungsmodelle
- Schattierungsmodelle und visuelle Wahrnehmung (Neuronale Netze)
- Objekte mit Texturen bekleiden (verschiedene Texture-Mapping-Verfahren)
- Beleuchtungselemente in Texturen verstecken (Normal-Mapping)
- Grundlegender Umgang mit Matrizen
- Transformationen als Vollzeitjob
- Die Koordinatensysteme der Renderpipeline
- Die Suche nach dem heiligen Gral (BRDF)
- Displacement-Mapping
- Einführung in Echtzeit-Schatten
- Computergrafik - aber invertiert (Computer-Vision und 3D-Rekonstruktion)
Mit sie werden im weiteren Verlauf die Studierenden abgekürzt, um die Ziele kompakter zu halten.
- Die Studierenden können die Grundlagen des Beleuchtungsdesigns und die Bedeutung und Anwendung von Schatten benennen und beschreiben.
- Sie sind mit Themen der Barrierefreiheit in Bezug auf Farbwahrnehmungen und Kantenverstärkungen vertraut und kennen technische Hilfsmittel zur Nachahmung aller Varianten von Farbblindheit.
- Sie kennen wichtige Qualitätskriterien für die Komposition einer Szene und können diese gezielt zur Kompositionsverbesserung anwenden.
- Sie kennen den wichtigen Unterschied und die Behandlung von Vektoren im Kontext von Beleuchtung und Rendering.
- Sie sind in der Lage, elementare Beleuchtungsmodelle mathematisch zu motivieren und aufzustellen und kennen den Unterschied zwischen Methoden lokaler und globaler Beleuchtungsmodelle.
- Mit den Schattierungsmethoden haben Sie ein Anwendungsfeld für die Verschaltung und Verarbeitung von Neuronen im Gehirn erfahren (Machband-Effekt) und sind daher in der Lage, den Unterschied zwischen Welt und visueller Wahrnehmung zu verstehen.
- Mit dieser Erkenntnis verstehen Sie die Motivation und die Bedeuchtung der Methoden aus dem Bereich der Mesostrukturen (Normal- und Displacement-Mapping).
- Sie sind im Anschluß an diese Veranstaltung im Umgang mit Vektoren und Matrizen im Bereich Beleuchtung und Rendering geübt und in der Lage die typischen Transformationen und Koordinatensysteme der Renderpipeline zu bennenen, zu beschreiben und anzuwenden.
- Sie kennen die Herleitung und Motivation der BRDF und können aktuelle Anwendungsfelder verstehen und einordnen.
- Sie in der Lage, klassische Herangehensweisen zum Thema Echtzeitschatten zu unterscheiden, Methoden einzuordnen und die grundlegenden Verfahren anzuwenden.
- Am Ende der Veranstaltung kennen sie die Unterschiede und Gemeinsamkeiten von Computergrafik und Computer-Vision und können den Umkehrprozess "3D-Rekonstruktion" zur Modellierung beschreiben.
- Teamorientiertes Arbeiten
- Einüben wissenschaftlicher Arbeitsweisen (Erkennen, Formulieren, Lösen von Problemen, Schulung des Abstraktionsvermögens).
- Training der mündlichen Kommunikationsfähigkeit in den Übungen durch Einüben der freien Rede vor einem Publikum und bei der Diskussion.
aufbauend auf
- Programmierung I (I-120) und II (I-121)
- Computergrafik / Modellierung I (I-345)
- Mathematik (I-382), Geometrie (I-383)
- Block-Berlitz M.: Warum sich der Dino furchtbar erschreckte - Lehrbuch zu Beleuchtung und Rendering mit Java, LWJGL, OpenGL, OpenCV und GLSL, 3. Auflage, vividus Wissenschaftsverlag, 2021
- Birn J.: Digital Lighting & Rendering, 3. Auflage, New Riders Verlag, 2015
Vorlesungsvideos, Folien, Aufgaben, Belegthemen, Programmcode usw. findet sich auf der aktuellen Veranstaltungsseite bei OPAL.
Das Lehrbuch zur Veranstaltung wird dringend empfohlen:
http://www.vividus-verlag.de/beleuchtung_und_rendering/index.html