Graphikprogrammierung in C++
von
Nassir Navab,
Tobias Sielhorst,
Christoph Bichlmeier
Typ: Programmierpraktikum Grundstudium
Generelle Studienplaneinordnung: BS-INF WA ab 2, INF. prakt. WP ab 2
Anmeldung bei
ECTS: 6 Credits
Wöchentliches Treffen: dienstags, 16:00-18:00 Uhr im Raum
MI 02.13.010
Erstes Treffen: 17.10.2006, 16:00-18:00 Uhr im Raum
MI 03.13.010
Computer pool: 02.13.008
Programmierberatung: freitags 14:15 - 15:15 Uhr im Raum
MI 02.13.008 (hier stehen wir für Fragen zur Verfügung)
Inhalt
C++: Programmer's Weapon of Choice. Insbesondere auf dem Gebiet der Computer Graphik (Game Programming, etc.) wird die Programmiersprache C++ der Alternative Java in jedem Fall vorgezogen. In diesem Praktikum wird grundlegendes Wissen zur Programmierung mit C++ vermittelt. Alle Beispielaufgaben für das Praktikum kommen aus dem Gebiet Computer Grafik und Computer Vision. Für die Bearbeitung und Implementierungen werden Teams zu je zwei bis drei Personen gebildet. Die Aufgaben werden mit GNU Compiler Collection (g++,gcc) bearbeitet.
Das Praktikum ist in zwei Abschnitte unterteilt.
Im ersten Abschnitt werden grundlegende Konzepte der C++ Programiersprache, OpenGL und Team Based Software Engineering behandelt. Themen hierbei sind
- Tool für die Versionskontrolle SVN
- Präprozessor
- C++ Compiler
- Linker/Einbinden von Bibliotheken
- Pointer, Felder und Strukturen
- Standard Template Library
- Makefiles
- Aktuelle IDEs (Visual Studio)
- Debuggen
- Objektorientierung
- Grundlagen von OpenGL (3D Computer Grafik)
Im zweiten Abschnitt des Praktikums wird sukzessive eine komplexere Aufgabenstellung (kleines interaktives Spiel) erarbeitet. Die hierfür benötigten Programmiertechniken bauen auf den in Abschnitt eins des Praktikums erarbeitet Techniken auf.
Wöchentlicher Ablauf
- Montag 12:00 – Neues Aufgabenblatt ist online verfügbar.
- Dienstag 16:00-18:00 – Wöchentliches Treffen
- Dienstag-Montag – Implementierung der Aufgaben in Teams
- Montag 12:00 - Abgabe der Aufgaben (SVN commit)
Aufgaben
| Datum | Thema | Folien | Aufgabe | Merkblatt/Lösungshinweise |
| 21.7.2006 | Vorbesprechung | Einleitung/Motivation | | |
| 17.10.2006 | Einführung: Header-files, Praeprozessor, Compiler, Linker | siehe Vorbesprechung | Blatt 1 | Merkblatt 1 |
| 24.10.2006 | Funktionen, Attribute, Kontrollstrukturen, Makefiles, VS .NET 2005, SVN, Pointer, Arrays, Bildmanipulation | Kurzeinführung in make, Versionkontolle mit SVN | Blatt 2 | Merkblatt 2 |
| 31.10.2006 | Pointer, Referenzen und Objektorientierung in C++ | Bibliotheken, Pointer und Referenzen | Blatt 3 |
| 7.11.2006 | Namespaces, Klassen, Grundlagen von OpenGL | Erste Schritte in OpenGL, Klassen und namespaces | Blatt 4 |
| 14.11.2006 | Debuggen, 3D Transformationen und Licht in OpenGL, Displaylisten | Debuggen in C++, 3D Transformationen Viewing Light | Blatt 5 |
| 21.11.2006 | Texturen, Material und Transparenz sowie | OpenGL Texturen Blending, Wassersimulation | Blatt 6 |
| 28.11.2006 | Szenegraphen und Streams | Szenegraphen und Streams | Blatt 6,5 |
| 5.12.2006 | Einführung in QT: Graphische Benutzerschnittstellen in C++ | Erste Schritte in QT und Programmierstil | Blatt 7 |
| 12.12.2006 | QT und OpenGL, Vorstellung der Abschlussarbeit | Abschlussarbeit und OpenGL und QT | Blatt 8 |
| 19.12.2006 | Teampräsentationen der Ideen für die Abschlussarbeit | Heightmaps |
| 16.1.2007 | OpenAL - 3d Sound, Nebel mit OpenGL | OpenAL, Nebelmaschine, Programme zu modellieren von Spielefiguren |
| 23.1.2007 | Text in OpenGL, Kollisionserkennung | Kollisionserkennung, Werkzeuge zur Modellierung (Update), Text Ausgabe |
| 6.2.2007 | Testat und Endvorstellung der Abschlussarbeit | |
Teams
Team 1 - Dong Li, Cao Weiwei
Team 2 - Johann Schlamp, Martin Birkmeier
Team 3 - Christian Lüders, Josef Ehrensberger
Team 4 - Bakr Al-Batran, Jason Franklin
Team 5 - ,
Team 6 - Juuso Takalainen, Vladimir Orlinskij
Team 7 - Felix Sedlmeier, Macus Hanl
Team 8 - ,
Team 9 - Driss Ben Zoubeir, Antti Niinikoski, Henning Femmer
Voraussetzungen
Es wird kein C++ Wissen vorausgesetzt. Das Praktikum soll eine grundlegende Einführung in die C++ Programmiersprache geben. Java-Kenntnisse können von Nutzen sein. Konzepte der Programmierung und der Objektorientierung, soweit in "Einführung in die Informatik I & II" behandelt, werden vorausgesetzt.
Voraussetzungen für den Schein
- Einreichung der Aufgaben in Teamarbeit von zwei bis drei Teilnehmern bis spätestens Montag 12:00 Uhr
- Mindestens 8 von 9 Aufgabenblättern wurden korrekt bearbeitet
- Aktive Mitarbeit bei den wöchentlichen Treffen
- Abgabe der Projektaufgabe
- Teamarbeit
- Bestehen eines 5min Testats
- Studierende des Bachelor- und Masterstudiengangs können bis 10 Wochen nach dem Vorbesprechungstermin zurücktreten, um zu vermeiden mit "Nicht bestanden (nicht erschienen)" benotet zu werden.
Wichtige Literatur und Tutorials
C++ Tutorial
C++ Referenzen
OpenGL
- Dave Shreiner, Mason Woo, Jackie Neider, OpenGL Programming Guide 'The Red Book' kann auch hier eingesehen werden. Grundlegendes Buch für die Open Graphics Library, einer Softwareschnittstelle zur Graphik Hardware. Behandelte Themen sind u.a. das Zeichnen geometrischer Objekte, Farben, der Einfluss auf Licht auf eine Szene, die Representation von Kameras, mit der eine Szene betrachtet werden kann und auch Hardware-nähere Techniken wie Antialiasing, Texture Mapping, oder Framebuffer Control.
QT
Weiterführende Literatur und Tutorials
C++ Tutorials
C++ Referenzen
Advanced Programming with C++
- Scott Meyers, Effective C++: 50 Specific Ways to Improve Your Programs and Designs Eine Anleitung, um C++-code effizient, robust, konsistent, portierbar und wiederverwendbar zu entwerfen, bzw. umzuschreiben
- Scott Meyers, More Effective C++: 35 New Ways to Improve Your Programs and Designs Eine Anleitung, um C++-code noch effizienter, robuster, konsistenter, portierbarer und wiederverwendbarer zu machen
OpenGL
- Dave Shreiner, OpenGL Reference Manual 'The Blue Book' kann auch hier eingesehen werden. Es wurde von den OpenGL Software-Architekten geschrieben und sollte erst verwendet werden, wenn eine gewisse Sicherheit im Umgang mit C++ erreicht wurde. Es enthält alle relevanten OpenGL Methodiken und dazu Code-Beispiele
- NEHE - An Excellent OpenGL Web Tutorial Tutorials und mehr zu OpenGL auf Englisch. Hier die deutsche Übersetzung.
- Folgende Referenz ist eher für Interessierte nach dem Kurs. Sie beschäftigt sich mit der Frage, wie man OpenGL Aufrufe geschickt benutzt, damit sie noch schneller ausgeführt werden (OpenGL tuning). Auf Englisch.
English Version
General content
The course is intended to teach you the basic concepts of C++. All assignments will focus on computer graphics and computer vision applications. You will be confronted with preprocessing, compiling, linking, the language itself, version control (SVN), makefiles, modern IDEs (Visual Studio), debugging, and a little on object orientation.
Prerequisites
The course is intended to teach C++, so knowledge of it is not necessary. Knowledge of JAVA would be of great advantage. The concepts of OO Programming and other concepts as conducted in the Introduction to CS lecture are assumed.
Schein requirements
Active participation in the weekly meeting, submission of the implementation of the weekly assignments of part I, teamwork, and the presentation of the final assigment.