### PO 2020 ###
### Studiengang und Semester 
3MOMI:2020
### Modulbezeichnung
Graphical Visualisation Technologies~~
### Englische Modulbezeichnung
Graphical Visualization Technologies
### Art
Wahlpflichtfach
### ECTS-Punkte
5
### Studentische Arbeitsbelastung
27, 123
### Voraussetzungen (laut Prüfungsordnung)
Keine. Empfohlen: Kenntnisse aus dem Modulen: Gestaltung von Interfaces und Medientechnik und Konzeption.
### Empfohlene Voraussetzungen
### Pruefungsform und -dauer
Klausur (120 min) oder benotete Projektarbeiten mit Prüfungskolloquium
### Lehrmethoden und Lernmethoden
Multimedial aufbereitetes Online-Studienmodul zum Selbststudium mit zeitlich parallel laufender Online-Betreuung (E-Mail, Chat, Einsendeaufgaben u. a.) sowie Präsenzphasen.
### Modulverantwortlicher
F. Gers (BHT)
### Modulautor
F. Gers (BHT)
### Qualifikationsziele
Die Studierenden erlernen Graphische Algorithmen und Renderingverfahren einzusetzen und damit Grafikanwendungen für das Internet zu entwickeln. Sie können die Möglichkeiten und Grenzen der vermittelten Techniken einschätzen und diese praktisch anwenden.
Nach dem erfolgreichen Abschluss des Studienmoduls, sind die Studierenden in der Lage:
- Die 3D-Rendering-Pipeline nachzuvollziehen
- JavaScript und WebGL im Rahmen der gestellten Programmieraufgaben zu verwenden
- Befehle der WebGL-API anzuwenden
- Den Aufbau polygonaler 3D-Modelle zu verstehen
- 3D-Grundkörper algorithmisch zu erzeugen
- 3D-Szenen zu erstellen und zu beleuchten
- Modelle zu texturieren
- Daten zu laden in interaktiv zu visualisieren
- Browseranwendungen mit 2D und 3D Echtzeitgrafik unter Verwendung von WebGL (OpenGL) und der GLSL (OpenGL Shading Language) zu gestalten
- Shader-Programmierung auf der GPU (Graphics Processing Unit) praktisch anzuwenden
- Im allgemeinen Hardware-gestützte 3D-Computergrafik unter Einsatz programmierbarer Grafikbeschleuniger zu nutzen
- die Möglichkeiten und Grenzen der vermittelten Techniken einzuschätzen 
- ein Projekt von der Konzeption bis zur gestalterischen und praktischen Umsetzung zu erstellen
### Lehrinhalte
In diesem Modul werden wir uns auf interaktive 3D-Visualisierungen, das bedeutet auf die Echtzeit-Darstellung von dreidimensionalen Objekten und Szenen, fokussieren. Die Einsatzgebiete von 3DVisualisierungen sind vielfältig, dazu gehören Filme, Computerspiele, begehbare Gebäude und Fertigungsstätten und allgemeiner die grafische Darstellung von Daten und Prozessen. In den Übungen werden interaktive 3D-Szenen aus Grundkörpern und auf der Basis von Daten erstellt. Die Visualisierungen sollen auf Webseiten also mit Internet-Browsern aufgerufen und ausgeführt werden können. Daher werden wir zur technischen Umsetzung den Standard WebGL einsetzen. WebGL ist die Basistechnologie für interaktive 3D-Visualisierung im Internet. Die erlernte
Technologie ist mittels OpenGL auf grafischen Anwendungen allgemein übertragbar. Im Kursmaterial werden die theoretischen und technischen Grundlagen von Echtzeit-3DVisualisierung erläutert und an Hand von praktischen Beispielen erprobt. Themenbereiche sind: 3DRendering-Pipeline, der Aufbau von 3D-Modellen, die Konstruktion von interaktiven 3D-Szenen mit WebGL, Transformationen – Bewegung in der Szene, Kamera und Beleuchtung, Shader-Programmierung mit GLSL (OpenGL Shading Language), Texturierung und das Laden und Darstellen von Daten.
Gliederung des Studienmoduls
1. Einleitung
2. Arbeitsumgebung
3. JavaScript Language
4. Web Graphics Library (WebGL)
5. WebGL Application Interface (API)
6. Geometrie
7. Farbe
8. Kurven und Flächen
9. Grundkörper
10. Kamera und Perspektive
11.Transformationen und Bewegung
12. Shader
13. Shading Language Programmierung
14. Beleuchtung
15.Texturen
16. Daten
17.Navigation
18. Dimensionsreduktion von Daten
### Literatur
Tony Parisi, „Programming 3D Applications with HTML5 and WebGL: 3D Animation and Visualization for Web Pages", O'Reilly
Kouichi Matsuda; Rodger Lea Matsuda, „WebGL Programming Guide: Interactive 3D Graphics Programming with WebGL", Addison-Wesley
Diego Cantor; Brandon Jones, „WebGL Beginner's Guide“, Packt Publishing.
Tomas Akenine-Moller, Eric Haines, Naty Hoffman, „Real-Time Rendering“, Taylor & Francis