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Grundlagen der interaktiven Systeme - Inhalt
- Einführung
- Definition Mensch-Maschine-Kommunikation, Gebiete HCI
- Definition Computergraphik, Gebiete CG
- Historie und Personen
- Phasen der MMK: Batch, Timesharing, Raster-GUI, Multimedia
- Aspekte menschlicher Aktionen und Wahrnehmung
- Bedienung von Geräten (Norman): Affordances, Mapping, Feedback,
Mode
- Menschliche Informationsverarbeitung: Multi-Speichermodell,
Wahrnehmung
- Das menschliche Auge
- Aufbau, geometrische Optik, Wellenoptik, Rezeptoren
- Stereosehen, Flimmerfrequenz
- Farbwahrnehmung: Tristimulus-Theorie, Luminanzgleichung
- Farbsysteme
- Primärvalenzen, CIE-Diagramm
- Geräteorientierte Systeme: RGB, CMYK, YUV
- Wahrnehmungsorientierte Modelle: HSV, HLS
- Graphische Ausgabegeräte
- CRT: Floureszenz, Phosphoreszenz, Bildwiederholung, Gamma-Korrektur
- Raster Displays: regeneriere nicht Objekte, sondern Bildpunkte,
on-the-fly Scankonvertierung, Pixelzeit, Retrace/Overscan,
Framebuffer, VRAM
- Farbmonitore: delta/PIL-Lochmaske, Pitch, Punktgröße vs. Punktabstand
- LCD: twisted nematic cell, aktive/passive Matrix, Farbe
- Framebuffer-Architektur: True Color/LUT, Double Buffering, Stereo-Buffer
- Stereodarstellung: aktiv/passiv
- Projektoren: Röhren-Beamer, LCD, DLP/DMD
- Virtual Reality: Visualisierung - Immersion - Interaktion, HMD
vs. IPT (CAVE, Bench, Wall), AR
- Rastergraphik
- Aufbau und Charakteristika, Koordinatenrundung, BitBLT-Operationen
- Scankonvertierung von Linien: inkrementeller Ansatz,
Digital-Differential-Analyser, Bresenham, Linienstile, Liniendicke
- Scankonvertierung von Kreisen: DDA 1. und 2. Ordnung
- Scankonvertierung von Polygonen: Active-Edge-Table-Algorithmus
- Textausgabe: Font-Attribute, -Metriken
- Rasterbilder: Bildtypen, Farbkonvertierung, Halbtonverfahren:
Dithering, Floyd/Steinberg-Error-Diffusion
- Bildmanipulation: Farbtabellen und lineare Filter
- Compositing: Transparenz/Coverage und RGBA, Porter/Duff Operatoren
- Antialising: Aliasingeffekte, Pre-/Postfiltering, Supersampling
- 2D-Graphik
- Transformationen
- Window-Viewport-Transformation
- Eigenschaften affiner Abbildungen
- Homogene Koordinaten
- Clipping
- Cohen-Sutherland-Algorithmus: Outcodes, Window-Edge-Koordinaten
- parametrisches Clipping an konvexen Polygonen
- Polygon-Clipping
- Interaktionen
- Eingabegeräte - Interaktionstechniken
- Tastaturen (text): QWERTY/Dvorak, Chord
- Werteeingabe (valuator): Dials
- Funktionstasten (choice) : Buttons
- Positionierung (locator):absolut - relativ, direkt - indirekt,
kontinuierlich - diskret, Feedback, Maus-Cursor-Bewegung,
Lichtgriffel, Tablett, Touchscreen, Pen-Computing, Maus, Rollkugel,
Joystick
- Interaktionsaufgaben und Realisierung
- Texteingabe: Möglichkeiten, Echo, Editieren, Cut & Paste
- Werteeingabe: Feedback
- Positionierung: Möglichkeiten und Aspekte - Auflösung, Gitter, Feedback
- Auswahl: Liste, Namenseingabe, zeigen und wählen
- Interaktionsaufgaben und Realisierungstile
- zeichen- und sprachorientiert
- graphisch: WYSIWYG, Direct Manipulation, Ikonisch
- Graphische Benutzungsschnittsstellen - Grundlagen
- Interaktionsverarbeitung: modal/Request - zyklisch/Sample -
Ereignis/Event
- Fenstersysteme: Aufgaben und Komponenten, Windowsystem und
Windowmanager
- Realisierungsmöglichkeiten: monolithisch, client-server, policy-free
- Ausgabeaspekte: expose, resize, Hierarchie, LUTs
- Eingabeaspekte: demultiplexing, real-estate - listener Modell
- Eventloop und Windowmanager-Events
- Schichtenarchitektur: allgemein, Motif, Qt, AWT, Swing, MFC
- Toolkits
- Aufbau X-Window: Xlib, Xt, Widget Set
- Widget/Componenten-Hierarchie von Motif, AWT, Swing, Unterschied
zur Window-Hierarchie
- Eventhandling: Callbacks, virtuelle Methoden, Makros, Delegation
- Geometriemangement: implizit - explizit
- Plattformübergreifend: API-Emulation, API-Layering, GUI-Emulation
- Graphische Benutzungsschnittsstellen - Entwicklung
- Verwendung von Menüs und Dialogen
- Elementanordnung, Gruppierung, Tastatur Short-Cuts/Accelerators
- Breite vs. Tiefe, Kaskadierung
- Plazierung: Pull-Down, Pop-Up, Pie, Transparent
- Dialoge: Beendigung, Optionen-/Listen-Auswahl
- Modelle der MMK: Seeheim, Model-View-Controller, Document-View
- Entwurfskriterien: Normen (ISO), Regeln (Shneiderman's 8 Golden
Rules), Style Guides
- Metaphern
- 3D-Computergraphik
- 3D-Objekte, Flächenmodellierung: Freiformflächen vs. Polygone
- Dreiecksnetze: Knotenlisten, Kantenlsiten, Dreiecksstreifen
- Pipeline geometrischer Transformation, affin -projektiv,
Vertex-Abbildung mit homogenen 4x4 Matrizen, Transformation von
Normalen
- hierarchische Modellierung: Matrix-Stacks, Szenengraphen
- Projektionen
- Division bei nichtlinearer Verkürzung und homogene Koordinaten
- Abbildung in Projektionsrichtung:
numerische Probleme und Near/Far Clipping Planes, Field-of-View
- Normalisierungstransformation: View-Frustrum in Einheitswürfel
- Clipping in homogenen Koordinaten
- Klassifikation von Projektionen: perspektivisch (Fluchtpunkte) -
parallel (recht-/schiefwinklig)
- Verdeckungsberechnung
- Culling vs. Bildraumverfahren, Back-Face-Culling
- Tiefensortierung, Painter's Algorithmus, BSP-Trees
- z-Buffer-Verfahren, Scanline-Interpolation der z-Werte
- Beleuchtungsberechnung
- Lichtquelle - Objekt, diffuse/spekulare Reflexion
- Beleuchtungsmodelle: lokal - global (Raytracing - Radiosity),
physikalisch-basiert/Software-Simulation -
heuristisch/Hardware-beschleunigt
- Phong-Modell: ambient, diffus, spekular, Materialfarben
- Schattierungsverfahren; flat, Gouraud, Phong
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