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InfoSphere-Modul: Einstieg in die Computergrafik

 
Staatsexamensarbeit
Tim Schellartz

Hintergrund

Computergrafik ist ein ständiger Teil unseres heutigen Lebens. Sei es morgens beim Blick aufs Smartphone, wo die animierten Touchscreen-Knöpfe kaum noch beachtet werden oder Nachmittags der Blick in die aktuelle Nachrichtensendung, die vor einfarbigen Wänden gedreht und anschließend mit Computergrafik ansehnlich gemacht werden. Deswegen möchte ich mit diesem Modul die Schülerinnen und Schüler in die Welt der Computergrafik einführen und einen ersten Einblick schaffen, was mit einfachen Techniken bereits möglich ist.

Aufgabenstellung

Entwicklung eines Moduls für das Schülerlabor Informatik InfoSphere. Dies umfasst

  • die Planung eines Ablaufs der die Schüler motiviert und die Thematik in einem verständlichen Rahmen näher bringt,
  • die Erstellung eines Handbuchs um eine Durchführung ohne meine Anwesenheit zu ermöglichen,
  • eine didaktische Begründung jeder gefällten Entscheidung, z.b. warum man bei der Shaderprogrammierung einen Schwerpunkt setzt und die Entwicklung eines kompletten C++ oder Javaprogrammes vernachlässigt.

 

Zusammenfassung/Abstract

Die Schülerinnen und Schüler werden im laufe des Moduls Grundlagen der Computergrafik näher erfahren. Zuerst werden sie sich mit der Objektdarstellung beschäftigen, was in der Computergrafik aktuell noch meistens über Vektornetze geschiet. Als weiteren Punkt lernen sie das RGBA Farbsystem kennen, welches auf den Farbkanälen Rot, Grün, Blau und einem Transparenzwert Alpha beruht.

Mit diesen Grundlagen ausgestattet werden die Schülerinnen und Schüler schon frühzeitig mit der Erstellung von Shaderprogrammen beginnen. Dies sind kleine Programme die direkt auf der Grafikkarte laufen und änderungen an 3D Szenen ermöglichen. Die OpenGL Shading Language (GLSL) ist änhlich zur Programmiersprache C und solltet somit bei vorhandenen Programmierkenntnissen in Java oder C/C++ keine größeren Probleme bereiten. Die Schülerinnen und Schüler werden im laufe des Moduls Programme erstellen, welche

  • einen Comiclook simulieren,
  • Objekte animieren,
  • lokale Beleuchtung ermöglichen,
  • Bump Mapping auf Wänden zeigen und
  • stereoskopisches Sehen erlauben, also Tiefenwirkung hervorrufen.

 

Download

 

Computergrafik in der Schule:
http://zach.in.tu-clausthal.de/cg_in_schule/(external link)

Shadinglanguage erklärt:
http://www.lighthouse3d.com/opengl/glsl/(external link)
http://www.3dshaders.com/home/(external link)
http://www.opengl.org/registry/doc/GLSLangSpec.Full.1.20.8.pdf(external link)

Generelles zu Computergrafik:
http://nehe.gamedev.net/(external link)
http://www.opengl.org/documentation/red_book/(external link)

Skript zur Computergrafik allerdings nur aus dem RWTH Netz erreichbar:
http://www.graphics.rwth-aachen.de/fileadmin/download/Teaching/CGI/cg1_3rd_edition.pdf(external link)

Stereoskopie mittels Shader:
http://wiki.delphigl.com/index.php/shader_Stereoscopy(external link)

Verschiedene Shader:
http://wiki.delphigl.com/index.php/Shadersammlung(external link)

Betreuer

Nadine Bergner
Jan Holz


Created by holz. Last Modification: Thursday, 06. October 2011 14:05:48 by holz.