Inhaltliche Charakteristik

Die Computergraphik hat an der Universität Rostock eine 30-jährige Tradition. Das Institut fur Computergraphik besteht aus 3 Bereichen

• Interaktive graphische Systeme (Prof. D. Jackèl)
• Computergraphik (Prof. H. Schumann)
• Multimediale Kommunikation (Prof. B. Urban)

Das Institut für Computergraphik hat weiterhin zwei Aninstitute, die Außenstellen des "Zentrums fur graphische Datenverarbeitung e.V. Darmstadt" (ZGDV) (seit November 1990) und das Fraunhofer Institut für graphische Datenverarbeitung (IGD-FhG) (seit Januar 1992), beides Außenstellen der gleichnamigen Einrichtungen in Darmstadt. Professor Urban ist gleichzeitig Leiter des IGD-FhG, Institutsteil Rostock.

Die Computergraphik ist der Wissenschaftszweig der Praktischen bzw. Angewandten Informatik, der sich mit allen Aspekten der graphischen Datenverarbeitung einschließlich der Anwendung beschäftigt. Dazu gehören: die Ein- und Ausgabe graphischer Informationen, ihre vielfältige Bearbeitung im Dialog zwischen Mensch und Computer, ihre Darstellung in höchster Qualität (fotorealistische Bilder) sowie die zweckmäßige Speicherung der Daten und der Austausch der graphischen Daten zwischen unterschiedlichen Systemen und Netzen. Die Computergraphik geht davon aus, dass entsprechend eines chinesischen Sprichworts ein Bild mehr als 1000 Worte sagt. Weitere Schwerpunkte sind die geometrische und physikalisch basierte Modellierung, die Bildverarbeitung und Bildanalyse sowie die Entwicklung der graphischen Gerätetechnik. Zur Computergraphik gehören heute auch alle graphischen Techniken zur Gestaltung der Mensch- Computer-Kommunikation.

Im Vertiefungsgebiet Computergraphik wird eine sehr vielfältige Ausbildung auf dem gesamten Gebiet der graphischen Datenverarbeitung angeboten. Durch die Wahl eines Nebenfaches ergeben sich für Studenten besonders für die Anwendung der Computergraphik weitere Möglichkeiten. Die Fakultäten und Fachbereiche der Universität bieten insbesondere durch die Verbindung von naturwissenschaftlichen, technischen, wirtschaftswissenschaftlichen, medizinischen und agrarwissenschaftlichen Fächern mit der Computergraphik interessante Kombinationen.

Untersuchungen haben gezeigt, dass in modernen Softwaresystemen mehr als 60% des Codes eines Softwarepaktes direkt oder indirekt mit der Gestaltung der Benutzerschnittstelle zu tun haben. Bei den immer stärker in den Vordergrund rückenden multimedialen Anwendungen, bei denen es zu Kopplungen der Graphik mit anderen Medien kommt, wird dieser Anteil eher noch größer.

Im Kernstudium wird die Vorlesung Computergraphik I angeboten. Hier werden Grundlagen der Computergraphik und Anwendungen graphischer Systeme behandelt und durch Übungen und Praktika vertieft.

Zum Vertiefungsgebiet Computergraphik gehören folgende obligatorische Lehrveranstaltungen:

• Realistische Bilddarstellung (2+1 SWS)
• Computer Vision I (2+1 SWS)
• Multimediale Kommunikation (2 SWS)

Aus dem Angebot von Spezialvorlesungen sind im Vertiefungsgebiet Computergraphik zusätzlich 8 SWS zu belegen. Anschließend ist eine Komplexprüfung Über 12 SWS abzulegen. Basisprüfungskomplexe sind die obigen Lehrveranstaltungen. Weitere Prüfungskomplexe sind aus den anderen Spezialvorlesungen auszuwählen.

Gegenwärtig werden folgende Vorlesungen angeboten (Lehrmatrix):

• Hardware für Computergraphik und Multimedia (2 SWS9
• Multimediale Kommunikation (2 SWS)
• Dialogsysteme und Software-Ergonomie (2 SWS)
• Realistische Bilddarstellung (3 SWS)
• Visualisierung wissenschaftlicher Daten (2 SWS)
• Animation und physikalisch basierte Modellierung (2 SWS)
• Geometrische Modellierung (2 SWS)
• Computer Vision I (3 SWS)
• Computer Vision II (2 SWS)
• Objektorientierte Programmierung in der Computergraphik (2 SWS)
• Aspekte der Computergraphik (wechselnde Themen) (2 SWS)

Bestandteil der Ausbildung im Vertiefungsgebiet sind die aktive Teilnahme an 3 Seminaren (1 Informatik- und 2 Forschungsseminare) sowie die Erarbeitung und Anfertigung von Studienarbeit und der Diplomarbeit. Themen der Studien- und Diplomarbeiten ergeben sich aus den Forschungsprofilen der Arbeitsgruppen "Interaktive graphische Systeme" und "Computergraphik" sowie aus der Kooperation mit IGD-FhG und ZGDV.

• Computergraphik-Hardware
• Themenschwerpunkt sind Graphikrechnerarchitekturen. Darüberhinaus wird detailliert auf die gerätetechnische Realisierung einfacher rastergraphischer Sichtgeräte sowie auf die Displaytechnik eingegangen. Weitere Themen sind: E/A-Geräte, Stereo- und Volumendisplays, VE-Systeme und Sichtgeräte zur Darstellung von Voxel-Feldern.
• Dialogsysteme und Software-Ergonomie
• Einführung und grundlegende Begiffe, Fenstersysteme, Modelle für die Mensch-Computer-Kommunikation, Interaktions- und Dialogtechniken, Dialogmodelle, Software-ergonomisches Wissen für die Entwicklung von Benutzungsschnittstellen, Normen und Style Guides, Werkzeuge für die Entwicklung und Bewertung von Benutzungsschnittstellen.
• Realistische Bilddarstellung
In der Vorlesung werden Grundkenntnisse auf dem Gebiet der realistischen Bilddarstellung vermittelt. Dazu gehört die Vermeidung unsichtbarer Bildteile genauso wie die Schattierung der sichtbaren Bildteile durch Anwendung von Beleuchtungsmodellen. Einen besonderen Schwerpunkt bilden hierbei die beiden Verfahren Raytracing und Radiosity. Daneben werden Probleme der Schatten- und Texturdarstellung sowie der Bildausgabe behandelt. Abschließend wird am Beispiel der Graphics Library ein Softwarepaket zur realistischen Bilddarstellung vorgestellt.
• Visualisierung wissenschaftlicher Daten
In der Vorlesung werden grundlegende Möglichkeiten zur Visualisierung unterschiedlicher Datenmengen aus den Bereichen Wissenschaft und Technik sowie Umwelt, Medizin u.a. behandelt. Dazu gehören Methoden zur Visualisierung von Raumdaten, Strömungsdaten sowie Multiparameterdatensätze. Die vermittelten Konzepte werden anhand von realen Datensätzen aus verschiedenen Anwendungen diskutiert und bewertet. Abschließend wird mit dem IRIS-Explorer von Silicon Graphics ein modernes Visualisierungssystem vorgestellt.
• Computer Vision I
• Schwerpunkt der Lehrveranstaltung ist die signalorientierte Bildverarbeitung. Zu den Themen, die im einzelnen behandelt werden, gehören: Bildaufnahme und Bilddiskretisierung, Fouriertransformation, statische Bildanalyse, Pixel-Operationen, Filterentwurf und Bildfilterung, Segmentierung und Merkmalsextraktion, geometrische Korrektur, Bildkompression, BV-Hardware.
• Computer Vision II
• Zu den Themen der Lehrveranstaltung gehören u.a.: Restaurationsfilter, Computertomographische Rekonstruktionsverfahren, Verfahren zur Rekonstruktion der 3D-Objektgeometrie (Stereovision, Shape from X) sowie die Prinzipien der 3D-Szenenanalyse und des Bildverstehens.
• Computeranimation und physikalisch basierte Modellierung
• Es werden Transformationen mit Quaternionen, die Keyframe-Animation sowie Inverse Kinematics- und Inverse Dynamics-Methoden sowie die Techniken zur Erstellung von Computeranimationsfilmen behandelt. Zu den weiteren Themen gehören Partikelsysteme, Facial Animation, AFFD, Simulation von Flüssigkeiten und Gasen, Simulation von Bewegungen elastischer Körpern, Constraints sowie die Kollisionsdetektion.
• Geometrische Modellierung
• In der Vorlesung werden ausgehend von einer allgemeinen Modellbildung wichtige Grundlagen zur Körper- und Flächenmodellierung gelegt. Bei der Körpermodellierung werden schwerpunktmäßig die Boundary-Repräsentation sowie die CSG- und Octreemodellierung behandelt. Bei der Flächenmodellierung stehen Bezier- und B-Spline-Technik im Mittelpunkt. Die dargebotenen Konzepte werden in die Funktionalität eines Geometriemodellierers am Beispiel von ACIS eingeordnet.
• Objektorientierte Programmierung in der Computergraphik
• Neben einer Einführung in Prinzipien der objektorientierten Programmierung werden der Aufbau und die Organisation von Klassenbibliotheken für die Graphik, typische Entwurfsmuster sowie Möglichkeiten der objektorientierten Programmierung der Benutzungsschnittstellen in X-Window- Umgebungen ausführlich an praktischen Beispielen erörtert.
• Aspekte der Computergraphik (wechselnde Themen)
• Diese Vorlesung soll ergänzend zu den anderen Lehrveranstaltungen im Vertiefungsgebiet einen kurzen Einblick in verschiedene aktuelle Aufgabenstellungen, Forschungstrends und Anwendungen auf dem Gebiet der Computergraphik vermitteln.