Graphikprogrammierung in C++

von Martin Groher & Jörg Traub

Typ: Praktikum Grundstudium
Generelle Studienplaneinordnung: BS-INF WA ab 2, INF. prakt. WP ab 2
Anmeldung: Email an Jörg Traub (traub@in.tum.de)
Vorbesprechung: 19.10.2004 16:00-17:00 (MI 02.13.010) - Anwesenheitspflicht für alle Teilnehmer.

Inhalt

C++: Programmer's Weapon of Choice. Insbesondere auf dem Gebiet der Computer Graphik (Game Programming, etc.) wird die Prgrammiersprache 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 (Semesterbeginn bis Weihnachtsferien) werden grundlegende Konzepte der C++ Programiersprache, OpenGL und Team Based Software Engineering behandelt. Themen hierbei sind

1. Präprozessor
2. der C++ Compiler
3. Linker/Einbinden von Bibliotheken
4. Pointer, Felder und Strukturen
5. Standard Template Library
6. Makefiles
7. aktuelle IDEs (Visual Studio/KDevelop)
8. Debuggen
9. Objektorientierung
10. Grundlagen von OpenGL

Im zweiten Abschnitt des Praktikums wird sukzessive eine komplexere Aufgabenstellung erarbeitet. Die hierfür benötigten Programmiertechniken bauen auf den in Abschnitt eins des Praktikums erarbeitet Techniken auf.

Programmierberatung (02.13.008)

• Donnerstag (16:45-17:45) - Martin Groher
• Freitag (9:00-10:00) - Joerg Traub
• Freitag (11:00-12:00) - Tobias Sielhorst ab 12. November

Wöchentlicher Ablauf

• Montag 12:00 – Neues Aufgabenblatt ist online verfügbar.
• Dienstag 16:00-17:00 – Wöchentliches Treffen
• Dienstag-Montag – Implementierung der Aufgaben in Teams
• Monday 12:00 - Abgabe der Aufgaben (CVS commit)

Aufgaben

Datum	Thema	Aufgabe	Merkblatt/Sonstiges
18.01.05	Präsentation der Aufgabe 22 - Abschlussprojekte	Übungsblatt 8
14.12.04	weiteres zu OpenGL	Übungsblatt 7
30.11.04	Szenen, Lighting und Texture Mapping	Übungsblatt 6
16.11.04	3D in OpenGL	Übungsblatt 5
09.11.04	Objektorientierung, 2D in OpenGL, IDEs	Übungsblatt 4	Beispielklassen für Objektorientierung
02.11.04	Pointer, Referenzen, Makefiles kein wöchentliches Treffen	Übungsblatt 3	Merkblatt 3
26.10.04	Funktionen, Attribute, Kontrollstrukturen, CVS	Übungsblatt 2	Merkblatt 2
19.10.04	Header-files, Praeprozessor, Compiler, Linker	Übungsblatt	Merkblatt, Folien

Teams

• Team1 - Zaouia, Abdellatif / Rachid, Benmrhar
• Team2 - Krüger, Florian / Stauder, Ralf
• Team3 - Mei-Chuan, Chen / Pletzer, Benedikt
• Team4 - Lukac, Erik / Skarvan, Oliver / Treml, Jürgen
• Team5 - Friedrich, Torsten / Konrad, Christian / Stadler, Tobias
• Team6 - Manh, Tran Cong / Pan, Xueming
• Team7 - McConnell, John / Ylihärsilä, Kari / Fernandez, Constantino
• Team8 - Heindl, Andreas

Abschlussarbeiten

• Winter Games von Florian Krüger und Ralf Stauder

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 12Uhr
• Mindestens 8 von 9 Aufgaben wurden korekt bearbeitet.
• Aktive Mitarbeit bei den wöchentlichen Treffen.
• Abgabe der Projektaufgabe
• Bestehen eines 10min Testats

Weiterführende Literatur und Tutorials

C++ Tutorials

• Jesse Liberty, C++ in 21 Tagen . Schritt für Schritt zum Programmierprofi, Eine Einführung in C++ aufgegliedert in ein 21-tägiges Programm. Nach diesen 21 Tagen sollte man die grundsätzlichen Konzepte und Paradigmen von C++ verstanden haben
• Bruce Eckel, Thinking in C++ 2nd Edition Ein Einführungsbuch, das elektronisch verfügbar ist!
• SGI: Standard Template Library Programmer's Guide Eine Bibliothek von Containern (z.B. Vektoren, Listen, Stacks), Algorithmen (z.B. heap sort, inner product) und Iteratoren

C++ Referenzen

• Bjarne Stroustrup, The C++ Programming Language Das C++-Buch, der Autor ist der Begründer dieser Programmiersprache

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, 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
• Dave Shreiner, OpenGL Reference Manual Dieses Buch 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

English Version

General content

The course is intended to teach you the basic concepts of C++. All assignments will focus on computer graphics applications. You will be confronted with Preprocessing, compiling, linking, the language itself, version control (CVS), 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 gread 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, and the presentation of the final assigment.

Screenshot von den Winter Games entwickelt von Florian und Ralf