Programming Lab Course: Computer Generated Plants: Technique and Design

Description

Die Veranstaltung bietet einen Einstieg in die grundlegenden Techniken zur künstlichen Modellierung von Pflanzen. Solche Pflanzenmodelle haben bereits viele tatsächliche und potenzielle Anwendungen, unter anderen das Computer-gestützte Design von Gärten und Landschaften, Vorhersage und Visualisierung von Abholzungen in einer Landschaft, Visualisierung von Ökosystem-modellen zu wissenschaftlichen und Ausbildungszwecken, sowie die Nachbildung von Szenen für Computeranimationen, Flug- und Fahrsimulatoren, Spiele und Computerkunst.

Die Nachbildung von natürlichen Objekten wie Bäume, Büsche, Blumen oder allgemein Pflanzen stellt in zweierlei Hinsicht eine Herausforderung dar: Einerseits die bisweilen enorme Komplexität der Struktur, andererseits die vielzähligen geometrischen Eigenschaften, die berücksichtigt werden müssen.

Die Veranstaltung dauert 4 Wochen.

Die folgenden Ansätze werden in der Veranstaltung betrachtet:

• Grundlegende Konzepte der Pflanzenmodellierung, Einleitung
• Prozedurale Modellierung (zelluläre Automaten, Partikelsysteme, Fraktale)
• Regelbasierte Modellierung (L-Systeme, andere iterative Funktionensysteme)
• Modellierung von Terrain
• Synthetische Landschaften (Virtual Reality, Rendering-Verfahren)
• Level-of-Detail-Repräsentationen (statische und dynamische Methoden für Pflanzenmodelle)
• Landschaftsskizzen (nicht-fotorealistische Bilderzeugung, Illustrationen)

Voraussetzungen:

• Kenntnisse in Linearer Algebra
• Grundlagen der Computergrafik
• C/C++
• OpenGL

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The course will provide an introduction to basic techniques of artificialplant modelling. Such plant models have a wide range of existing andpotential applications, including computer-assisted landscape and gardendesign, prediction and visualization of the effects of logging on thelandscape, visualization of models of ecosystems for research andeducational purposes, and synthesis of scenes for computer animations, driveand flight simulators, games, and computer art.

The design of natural objects such as trees, bushes flowers, or plants ingeneral is a challenging task in two respects. One is the sometimesenormous structural complexity, the other is the large amount of geometricalproperties that must be taken into consideration.

The course lasts 4 weeks.

During the course the following approaches will be discussed:

• Basic concepts of plant modelling, introduction
• Procedural modelling (cellular automats, particle systems, fractals)
• Rule based modelling (L-systems, other iterative functionssystems)
• Terrain modelling
• Landscape creation (virtual reality, rendering methods)
• Level-of-detail representations (static and dynamic methods for plant models)
• Landscape sketches (non-photorealistic rendering, illustrations)

Preconditions:

• Knowledge of linear algebra
• Introduction to computer graphics
• C/C++
• OpenGL