# Vorlesung: Advanced Topics in Computer Graphics I

## Veranstaltung

• Dozent(en):
• Beginn: 08.04.2014
• Zeiten: Tue. 12:30 - 14:00 VR-Lab I.80 and Thu. 12:30 - 14:00 HS III 03a
• Veranstaltungsnummer: MA-INF 2209
• Studiengang: Master , Diplom (Hauptstudium)
• Diplom-Fachgebiet: B
• Aufwand: 4.0 SWS

## Übung

• Betreuer:
• Beginn: 22.04.2014
• Zeiten: Tue. 10:30 - 12:00 VR-Lab I.80

# Python usage in the exercises

As discussed we happily allow exercises done in python. Yet we do not have the resources to change our exercises at this moment. Also a quick poll showed only few interested students. If you have problems with python you can write the mailing list as well and hopefully we find an answer.

There are two resources): 1) Small introductory sheet 2) Small program to display meshes

## Starting the lecture

Please inscribe yourself to the mailinglist at https://lists.iai.uni-bonn.de/mailman/listinfo.cgi/vl-atcg1.

In this lecture you will have the chance to learn many interesting theoretical as well as practical topics. In any case you have a problem understanding, please always feel free to write to the mailing list. This should be a place where you students can talk freely about the lecture, so please do not hesitate to ask and reply! Of course the tutors are on the mailing list as well and will reply as well.

The book "Polygon Mesh Processing" mentioned bellow is available for reading also at our institut - though it may be more interesting for later topics. If you are curious just ask.

Good start !

## Beschreibung

### Digitale geometrische Modelle

Digitale geometrische Modelle finden heute Anwendung in vielen Bereichen, die von industriallen CAD Entwurf und wissenschaftlicher Visualisierung bis zu Spielen und Filmproduktionen reichen.

Die Vorlesung behandlet alle Aspekte digitaler geometrischer Modelle von der Erfassung und Repräsentation bis zu der Ver- und Bearbeitung. Insbesondere werden folgende Themen diskutiert:

• Methoden zur Generierung von Polygonnetzen (Laser Scanning, Registrierung, Integration einzelner Teile)
• Repräsentation: Punktbasierte Repräsentationen, Effiziente Mesh Datenstrukturen
• Verarbeitung: Techniken zur Rekonstruktion, Kompression, Optimierung (Glätten und Remeshing), Simplifizierung und Verfeinerung, Hierarchische Repräsentationen.

### Rendering

Die Vorlesung behandelt fortgeschrittene Methoden zur Bilderzeugung, die vor allem auf einen hohen Photorealismus zielen. Einen besonderen Schwerpunkt bilden dabei die Erfassung optischer Materialeigenschaften und deren Nutzung zur hochwertigen Darstellung von Oberflächen.

Die Themen der Vorlesung umfassen im Einzelnen:

• Modelle zur Beschreibung optischer Materialeigenschaften und Lichtquellen
• Transport-, Volumen- und Renderinggleichung
• Algorithmen zu deren Lösung
• bildbasierte Rendering Methoden.

## Literatur

Digital geometric models

• Mario Botsch, Leif Kobbelt, Mark Pauly, Pierre Alliez, Bruno Levy: Polygon Mesh Processing CRC Press, 2010

Rendering

• Henrik Wann Jensen: Realistic Image Synthesis Using Photon Mapping AK Peters, 2001
• Philip Dutré, Philippe Bekaert and Kavita Bala: Advanced Global Illumination AK Peters, 2003
• Peter Shirley and R. Keith Morley: Realistic Ray Tracing - Second Edition AK Peters, 2003
• Matt Phar and Greg Humphreys: Physically Based Rendering: From Theory To Implementation Morgan Kaufmann, 2004

## Übungsaufgaben

 Übung G00: Introduction to Matlab Übungsblatt  (PDF-Dokument, 130 KB) Übung G00: Introduction to Python Übungsblatt  (PDF-Dokument, 126 KB) Übung G01: PCA and Iterative Closest Points Übungsblatt  (PDF-Dokument, 139 KB) framework_g01_matlab.zip  (ZIP-Archiv, 10.8 MB) framework_g01_python.zip  (ZIP-Archiv, 10.1 MB) Übung G02: Normal Distribution Transform and Marching Cubes Übungsblatt  (PDF-Dokument, 120 KB) framework_g02_ndt.zip  (ZIP-Archiv, 49 KB) framework_g02_qem.zip  (ZIP-Archiv, 27 MB) Übung G03: Surface reconstruction from unorganized points Übungsblatt  (PDF-Dokument, 116 KB) framework_g03.zip  (ZIP-Archiv, 10.5 MB) Übung G04: Global Optimization for shape fitting Übungsblatt  (PDF-Dokument, 659 KB) framework_g04.zip  (ZIP-Archiv, 2.8 MB) Übung G05: Differential Geometry Primer Übungsblatt  (PDF-Dokument, 170 KB) extra_intro_basic_riemann_geometry.pdf  (PDF-Dokument, 169 KB) framework_g05.zip  (ZIP-Archiv, 328 KB) Übung G06: Smoothing and Differential Geometry Übungsblatt  (PDF-Dokument, 365 KB) framework_g06.zip  (ZIP-Archiv, 1.3 MB) Implicit Fairing of Irregular Meshes using Diffusion and Curvature Flow.pdf  (PDF-Dokument, 1.6 MB) Übung G07: Parametrization Übungsblatt  (PDF-Dokument, 734 KB) framework_g07.zip  (ZIP-Archiv, 158 KB) Übung R08: Whitted-Raytracing Übungsblatt  (PDF-Dokument, 156 KB) Übung R09: Raytracing2 Übungsblatt  (PDF-Dokument, 219 KB) Übung R10: BRDF-Models Übungsblatt  (PDF-Dokument, 181 KB) 1982_-_CookTorrance_-_A_Reflectance_Model_for_Computer_Graphics.pdf  (PDF-Dokument, 1.5 MB) 1997_-_LafortuneFooTorranceGreenberg_-_Non-Linear_Approximation_of_Reflectance_Functions.pdf  (PDF-Dokument, 1.4 MB) Übung R11: Pathtracing Übungsblatt  (PDF-Dokument, 659 KB)