Grafik und Animationssysteme
K2002

1. In der Computer Graphik werden die Freiformflächen- und die Festkörpermodellierung unterschieden. Erläutern Sie diese beiden Modellierungsformen!


2. In der Computer Animation werden die Begriffe Szene und Frame verwendet.
a) Erläutern Sie die beiden Begriffe und zeigen Sie Zusammenhänge auf!


b) In welchen Schritten der Filmerstellung spielen Frames eine Rolle? Begründen Sie Ihre Antwort!
Bei der Animation, und bei der Endfilmwiedergabe.

3.bei der Erstellung eines computergenerierten Animationsfilms müssen zur Aufwandskalkulation die eigene Arbeitszeit und die anfallende Rechenzeit einbezogen werden.
Von welchen Faktoren sind diese Zeiten abhängig?


4. Bei der Erstellung von Zeichentrickfilmen, aber auch bei der Computer Animation, kommen unterschiedliche Animationsprinzipien zum Einsatz.
Nennen Sie zwei Prinzipien, die natürliche Bewegung von Körpern unterstützen sollen, und erläutern Sie diese!


5. Bei der visuellen Wahrnehmung des Menschen unterscheidet man die rezeptive und die perzeptive Ebene.
a) Erklären Sie den Unterschied zwischen den beiden Ebenen!

b) Nennen Sie je Ebene eine zugehörige Sehfunktion und erläutern Sie diese!


6. Bei der symetrischen Farbmischung werden u.a. das RGB- und das HSV- Modell verwendet.
a) Erläutern Sie die Modelle und Ihre Unterschiede!

b) Welche Modelle setzen Graphikwerkzeuge wie 3D Studio Max ein?


7. Bei der Festkörpermodellierung können verschiedene Repräsentationsschemata für 3D-Modelle zum Einsatz kommen.
a) Nennen Sie zwei Repräsentationsschemata und erläutern Sie die Unterschiede?

b) Welches Repräsentationsschemata ist Ihrer Meinung nach ein in Animationswerkzeugen sehr häufig eingesetztes Schema?
 Begründen Sie Ihre Antwort!


8. Bei der 3D-Festkörpermodellierung werden für einige Repräsentationsschemata regularisierte Boole'sche Mengenoprationen nicht eingesetzt werden? Begründen Sie Ihre Antwort!


9. Die Euler-Poincare-Formel wird zur Überprüfung der toplogischen Gültigkeit von Körpern eingesetzt.
a) Erläutern Sie die Aussage:
Die Euler-Poincare-Formel ist eine notwendige, aber nicht hinreichende Bedingung für die toplogische Gültigkeit eines Körpers. Geben Sie ein Beispiel für diesen Sachverhalt!

b) Ist folgende Aussage korrekt?
Ist die Euler-Poincare-Formel nicht erfüllt, stellt die Oberfläche kein Polygonnetz dar.
Geben Sie ein Beispiel für diesen Sachverhalt!


10. Die verallgemeinerte Euler-Poincare-Formel lautet v-e+f-(l-f)-2(s-g)=0
a) Wie viele Knoten, Kanten, Facetten, Schleifen, Schalen und Geschlechter besitzt ein Hohlzylinder mit einer zusätzlichen Bohrung von außen auf die Mittelachse? Erfüllt er die allgemeine Euler-Poincare-Formel? Begründen Sie Ihre Aussage!


b) Können Sie für Aufgabe 10a) auch die vereinfache Form der Euler-Poincare-Formel v-e+f=2 verwenden? Begründen Sie Ihre Antwort!


11. Um Körper zu modellieren, stehen unterschiedliche Objekte und Funktionen in den Modellierungs- und Animationswerkzeugen zur Verfügung. Was verstehen Sie unter
a) Solid Shapes?
b) Extrudieren? in die Länge ziehen, eine 2D zu 3D Transformation
c) einem Spline? Ist ein 2D Objekt in einem 3D Raum
d) einem regulären Polygon? Alle Seiten des Polygons besitzen die gleiche Länge
e) Maps? so nennt man die Texturen

12. Im untenstehenden Bild sehen Sie vier verschiedene Koordinatensysteme. Bestimmen Sie die Transformationen M1<-2, M2<-3 und M3<-4


13. Um einen Ausschnitt aus einer 3D-Szene auf einem Bildschirm darzustellen, wird der zugehörigen Bildraum (Betrachtungspyramide) ermittelt. Welche Kriterien bestimmen den Bildraum?


14. Bezierkurven besitzen die Eigenschaft, dass die Kontrollpunkte eines Kurvensegmentes die konvexe Hülle definieren.
a) Für welche Algorithmen bei der Bildgenerierung ist diese Aussage von Wichtigkeit?
Begründen Sie Ihre Antwort!
Für das Clipping, man kann dann genau sagen ob ein Objekt, drin, draußen oder zum teil drin ist.

b) Durch welche Steuerparameter wird ein Kurvensegment einer Bezierkurve beschrieben?
Durch die Kontrollpunkte und die .....???

15. Was bewirkt die Erhöhung der Segmentanzahl bei durch Oberflächen dargestellten Körperobjekten?
Mehr Polygone, wenn das Objekt abgerundet ist, dann eine Rundere Form.

16. Sie möchten eine Fläche modellieren und aus dieser einen Berg formen. Beschreiben Sie Ihr Vorgehen!
1) Einfache Textur mit einem Relief
2) Einfache Textur FFD-Objekt oder jedes Einzelne Segment verschieben.

17. Sie erstellen einen Animationsfilm und haben bereits die Objekte für die statische 3D-Szene modelliert. Sie möchten nun die Dynamik ergänzen. Wie gehen Sie vor, um die Animationssequenz zu definieren?
Beschreiben Sie Ihre Vorgehen!

18. Auch das Kameraobjekt in einer 3D-Szene kann animiert werden. Nennen Sie zwei verschiedene Animationsmöglichkeiten für Kameraobjekte und erläutern Sie Ihre Einsatzformen!


19. Ein Graphikwerkzeug wie 3D Studio Max bietet verschiedene Lichtobjekte zur Be- und Ausleuchtung einer Szene an. Nennen Sie zwei Lichtobjekttypen und erläutern Sie ihre Wirkung!


20. Sie haben in Ihrer modellierten Szene nur diffus reflektiertes Licht. Macht es Sinn, für das Rendering als Berechnungsmethode das Ray-Tracing einzusetzen? Begründen Sie Ihre Antwort!


21. Sie werden von Ihrem Vorgesetzten aufgefordert, ein Softwarewerkzeug für die Erstellung von computergenerierten Animationsfilmen zu beschaffen.
a) Welche Rahmenbedingungen klären Sie im Vorfeld ab?


b) Wie gehen Sie bei der Vorbereitung der Beschaffung vor?