Lehrveranstaltungen in der Informatik

3D-Engine Technology

Prof. Dr. K. Hartmann

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Inhalt

  • Virtuelle und Erweiterte Realität: Themen und Herausforderungen
  • Aufgaben und Aufbau von 3D-Engines
  • Unity-Interface, Unity-Skripte in C#
  • Game Loop
  • GameObjects & Komponenten, Prefabs, Level-Verwaltung
  • Koordinatensysteme und Transformationen in 3D-Engines
  • Vektoren, Matrizen, Vektor- und Matrix-Operationen
  • Homogene Koordinaten
  • Rotation, Gimbal-Lock & Quaternationen
  • Koordinatensysteme und Koordinaten-Transformationen + Kamera-Steuerung
  • Aufgaben und Anwendung von Physik-Engines
  • Kollisionserkennung und Sichtbarkeitsbestimmung
  • lokale Beleuchtungsmodelle und Schattierungsverfahren

Organisation

4. Semester, Vorlesung / Labor  4-std.

Sprache: deutsch

Präsenzstudium: 60 h, Eigenstudium: 90 h
Gesamtaufwand: 150 h

Leistungspunkte (credit points): 5

Vorbedingungen: Orientierungsprüfung

Prüfung: PL (Klausur oder sonstige Prüfungsleistung)

Lernziele

Sie beherrschen die mathematischen Grundlagen sowie die theoretischen Konzepte, Verfahren und Methoden zur effizienten Darstellung und der Animation von komplexen virtuellen 3D-Welten sowie der Interaktion mit Inhalten in diesen virtuellen Welten. Sie beherrschen Verfahren zur Repräsentation der Oberflächen von geometrischen Körpern (Modellierung) sowie der Bildsynthese (Rendern). Sie erkennen, welche der Algorithmen und Datenstrukturen in High-Level Grafik-Bibliotheken und Game-Engines eingesetzt werden, wie diese Algorithmen in Anwendungsprogrammen genutzt werden und können diese hinsichtlich der Komplexität und der Effizienz beurteilen. In den vorlesungsbegleitenden Laboren erlernen Sie, die plattformübergreifende 3D-Engine Unity zu nutzen, um virtuelle Welten darzustellen und in diesen zu interagieren.

Literatur

E. Lengyel: Foundations of Game Engine Development, Volume 1 - Mathematics. Terathon Software LLC (2016)

T. Akenine-Möller, E. Haines, N. Hoffman: Real-time Rendering. 3. Auflage, Taylor & Francis Ltd. (2008)

G. Farin, D. Hansford: Practical Linear Algebra - A Geometry Toolbox. 3. Auflage, Taylor & Francis (2013)