Advanced Game Programming

Dieses Modul besteht aus einer Lehrveranstaltung.

Prüfungsordnung:  MI-BA-2017

Studienorganisation

Studiensemester:  5

Turnus:  Wintersemester, jährlich

Modultyp:  Wahlpflichtveranstaltung

Lehrform:  Workshop

Sprache:  Deutsch

Kompetenzen/Lernziele 

Ziel der Veranstaltung ist das Kennenlernen und die Anwendung fortgeschrittener Techniken der Entwicklung von Computerspielen. Der Schwerpunkt der Veranstaltung liegt auf dem Einsatz von Shader-Programmen, die parallel auf einer Vielzahl von Streaming-Prozessoren (GPUs) aktueller Grafikkarten ausgeführt werden.

Die Prozessoren der Grafikkarten wurden zuerst ausschließlich für die Berechnung von Beleuchtungseffekten eingesetzt. Aktuell werden GPU-Shader zur Berechnung einer Vielzahl von komplexen Algorithmen genutzt, von denen einige in den Vorlesungen vorgestellt werden. Im Rahmen der Hausarbeit recherchieren die Studierenden selbstständig weitere Aufgaben aus selbst gewählten Themenbereichen und stellen diese anhand selbst zu erstellender Shader-Programme im Vortrag vor.

Inhalte 

  • Architektur von einfachster Shader-Programme
    • Aufgaben Anwendungsprogramm und Shader
    • Einbindung von GLSL-Shadern in Anwendungsprogramme (Processing)
    • Aufbau einfachster Pixel-Shader in GLSL
  • Syntax Shading Language
    • Datentypen
    • Funktionen
  • Basis-Anwendungen Anwendung
    • Bildverarbeitung / Nutzung von Texturen
  • Farbmodell
    • additive und subtraktive Farbmodelle
    • Aufbau der Farbmodelle RGB sowie HSB / HSV
    • Transformation von RGB nach HSV
  • Volumen-Modelle geometrischer Körper
    • Modellierung mit Impliziten Funktionen
    • Modellierung mit Distanzfunktionen
    • Distanz-Funktionen für Kugel und Würfel
    • Kombination geometrischer Körper (Vereinigung, Schnitt, Umkehrung)
    • Glättung von Übergängen
  • Erzeugung der Geometrie von Oberflächen aus Volumen-Modellen
    • Algorithmen Marching Square bzw. Marching Cube
  • Direktes Rendern von Volumen-Modellen
    • Ray Tracing und Ray Marching
  • Beleuchtungsmodelle und Schattierungsverfahren
    • Phong’sches Beleuchungsmodell
  • Texture Mapping
  • Architektur von Shader-Programmen in der Game Engine Unity
  • Shader-Graphen in Unity

Arbeitsaufwand

4 SWS, 5,0 Creditpoints (CP)

60 h Präsenzstudium, 90 h Eigenstudium

Prüfung

Art der Prüfung:  Studienleistung

Hausarbeit

Labor zur Anerkennung des Moduls nötig: 

Literatur 

  • Patricio Gonzalez Vivo & Jen Lowe. The Book of Shaders (https://thebookofshaders.com)

Voraussetzungen

Voraussetzungen lt. Prüfungs- und Studienordnung 

Orientierungsprüfung

Empfohlene Veranstaltungen 

Verantwortliche Dozierende

Modulverantwortliche(r):  Prof. Dr. Knut Hartmann

Dozent(in):  Prof. Dr. Knut Hartmann