TU Wien:Grundlagen der Computergraphik VU (Wimmer)/Prüfungsfragen

Graphics Programming

Szenen Graph

• Beschreibung
• Aufbau
• Extraknoten in Unity (Transform-Komponente, Mesh Filter, Mesh Renderer, Material-Komponente ...)

Was ist ein Vertex und Fragment Shader?

• Wofür braucht man sie?
• Wie viele Aufrufe von Vertex und Fragment Shader braucht man, wenn man einen Ausschnitt von 800x600px hat?

Data Structures

Octree

• Beschreibung
• Vorteile / Nachteile
• Unterschied zu einem

Grid

• Beschreibung
• Vorteile / Nachteile ("teapot in the stadium problem")
• Multilevel Grid

BSP-Tree? (Transformationen, Kombinationen, Vor- und Nachteile, Unterschied zu kDTree)

• Beschreibung
• Affine Transformationen auf BSP-Bäumen
• Kombination von BSP-Bäumen
• Wie kann man BSP-Bäume rendern? (Painters Algorithm)
• Vorteile / Nachteile
• Unterschied zu kd-Tree

Point Clouds

• Beschreibung
• Woher bekommt man Point Clounds? , Erzeugung
• Herausforderungen: Rauschen / Unvollständigkeit, Umwandlung zu einer Polygon-Oberfläche ist kompliziert.

Boundary Representation (B-REPs)

• Beschreibung (Vertices, Efges, Faces). B-Reps verwenden in der Praxis Indices und *nicht* Pointer.
• Vorteile / Nachteile
• Kann man damit runde Objekte repräsentieren (z.B. runde Tasse) ?
• Kombination skizzieren und beschreiben
• Wie bestimmt man, ob ein Dreieck innerhalb oder außerhalb liegt ? (Raytracing und Vorzeichen des Skalarprodukts von den beiden Normalen).

Winged Edge

• Beschreibung und Skizze (wie in den Folien)
• Wo wird diese Datenstruktur verwendet? (Algorithmen, die direkt auf Geometrie arbeiten und diese verändern: z.B. Tesselation)
• Vorteile gegenüber B-Reps

Modelling

Höhenlinien

• Erklärung
• Wie werden sie generiert? (Funktion, Noise, gemessen (vgl. Google Maps Höhenlinien))

Partikelsysteme

• Wie funktionieren sie? (Schritte: Initiierung, Simulation, Rendering, Recycling)
• Was kann man damit modellieren? (Feuer, Rauch ...)

Prozedurale Modellierung

• Warum prozedurale Modellierung? (Komplexe Objekte mit wenigen Parametern erstellen)
• Führen die gleichen Parameter immer zu dem gleichen Modell? (Nein, manche prozedurale Systeme sind stochastisch)
• Fünf Arten von prozeduraler Modellierung aufzählen und kurz erläutern (L-Systeme, Shape Grammars, Sweeps, Terrain / Noise, Vegetation, Simulation ...)

Sweeps

• Beschreibung. Wie werden sie erzeugt ?
• Was lässt sich damit besonders gut modellieren?
• Rendering

Cellular Texture Generation

• Beschreibung (Particle System, wo Particles Auskunft über andere Particles haben)
• Welche Attribute haben Particles
• Systeme werden mit Differential Gleichungen und nicht mit Code beschrieben
• Was kann man damit modellieren ?

Terrain Simulation

• Erklärung
• Methoden (Fraktale, Geographische Daten aufzeichnen, Noise, Simulationen: Erosion, Self-Thinning)

Bezier Kurven

• Was lässt sich damit gut modellieren ?
• Bernstein Polynome
• Eigenschaften
• De Casteljau Algorithmus beschreiben und skizzieren
• Horner Schema

B-Splines

• Kontrollpunkte und Knot-Vector
• Vorteil gegenüber Bezier Kurven
• Kann man damit einen Kreis repräsentieren? (Nein, Kreisgleichung ist keine polynomielle Funktion)
• Kann man Bezier Kurven mit B-Splines darstellen ?
• NURBS

Subdivision Surfaces

• Was ist das, wie funktioniert das
• Welche Algorithmen gibt es
• Was sind die Funktionsweisen (Vertex insertion, Corner cutting)
• Unterschiede (Triangular vs. Quadrilateral und Approximating vs. Interpolating)

Sampling and Reconstruction

Sampling

• Beschreibung und Unterschied zu Reconstruction
• Comb-Funktion
• Dirac-Funktion
• Wie entsteht Aliasing ? (Überlagerungen im Frequenzraum)
• Spectrale replicas

Faltungstheorem

• Beschreibung
• Wie passiert bei Faltung ?
• Anwendung
• Was ist der Frequenzraum?
• Box-Filter und Tent-Filter

Dirac Impulis (Dirac-Function)

• Anwendung (Einzelne Punkte aus der Funktion "rausziehen")
• Wie sieht es auch?
• Fläche unter der Kurve ist eins

Texturing

Parametrisierung

• Wie werden Texturen Parametrisiert (UV-Koordinaten)
• Cylindrical parametrization
• Spherical parametrization
• Probleme bei nicht-konvexen Objekten

Aliasing im Kontext von Texturierung

• Wann tritt es auf?
• Lösungen: Präfilterung, Mip-Mapping, Summed Area Tables

Mip-Mapping

• Erklärung
• Speicherbedarf
• Trilinear Filtering (Was ist das und welches Problem wird damit gelöst?)

Summed Area Table

• Beschreibung
• Welche Problem bei großen Texturen?
• Wie kann man damit einen beliebigen Bereich herauslesen?

Cube Mapping

• Funktionsweise und Anwendungen (Skybox)
• Annahmen (Umgebung ist unendlich weit entfernt)
• Seamless Textures

Beleuchtung und Physically-Based Shading

Unterschied Diffuse / Specular Beleuchtung

• Diffuse: Farbe gleich aus jedem Winkel
• Specular: Hängt von dem Betrachtungswinkel ab
• Formel erklären

Phong and Blinn-Phong

• Welche Vektoren werden benötigt?
• Die Formeln kurz erklären
• Welche Paraeter gibt es bei der Specular-Licht Formel?
• Unterschied zwischen Phong und Blinn-Phong

Ambient Illumination

• "Hack", um globale Beleuchtung in der Echtzeitgraphik zu bekommen
• Einschränkungen

BRDF

• Was beschreibt es? (Verhältnis von Incoming/Outgoing Licht)
• Vier Winkel (zwei Vektoren) als Eingabe
• Hauptprinzip von physically-based Rendering (Energieerhaltung)