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Physically-based Simulation in Computer Graphics (PhysSim)5 ECTS (englische Bezeichnung: Physically-based Simulation in Computer Graphics)
Modulverantwortliche/r: Tobias Günther Lehrende:
Tobias Günther
Startsemester: |
WS 2022/2023 | Dauer: |
1 Semester | Turnus: |
jährlich (WS) |
Präsenzzeit: |
60 Std. | Eigenstudium: |
90 Std. | Sprache: |
Englisch |
Lehrveranstaltungen:
Empfohlene Voraussetzungen:
Es wird empfohlen, folgende Module zu absolvieren, bevor dieses Modul belegt wird:
Interaktive Computergraphik (SS 2022)
Algorithmik kontinuierlicher Systeme (SS 2022)
Computergraphik-VU (WS 2021/2022)
Inhalt:
Over the past decades, computer graphics became a vital component of the entertainment industry. Whether in regards to video games, animation movies, or visual effects in live action productions, computer animation brings virtual worlds to life. Thereby, physically-based simulations are required to reach the necessary degree of realism. Based on differential equations and numerical methods to solve them, this lecture will cover a series of algorithms used to implement physically-based simulations. Among others, we are concerned with:
kinematics and dynamics of motion (generalized coordinates),
numerical time integration techniques (explicit and implicit time integration),
rigid bodies (simulation, collision detection and response),
deformable objects (mass-spring-systems, finite-elements and thin shells),
grid-based fluid simulation (fractional step method),
particle-based fluid simulation (smoothed particle hydrodynamics and viscosity),
hybrid fluid simulation (fluid implicit particle FLIP, liquid-air interfaces),
adding detail to smoke, fire (vorticity confinement, wavelet turbulence),
shallow water waves and oceans
This practical course consists of lectures, programming exercises, and a group programming project.
Lernziele und Kompetenzen:
Students learn how to:
apply numerical time integration methods at practical examples
derive and analyze the properties of equations of motion
set appropriate boundary conditions
compare numerical solvers regarding stability, accuracy and performance
describe different techniques for rigid body, deformable, and fluid simulations
implement the algorithms in C++
Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan: Das Modul ist im Kontext der folgenden Studienfächer/Vertiefungsrichtungen verwendbar:
- Computational Engineering (Master of Science)
(Po-Vers. 2016w | TechFak | Computational Engineering (Master of Science) | Gesamtkonto | Wahlpflichtbereich Informatik | Physically-based Simulation in Computer Graphics)
- Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2010 | TechFak | Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Bachelor of Science) | Gesamtkonto | Technische Wahlmodule | Physically-based Simulation in Computer Graphics)
- Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Master of Science)
(Po-Vers. 2008 | TechFak | Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Master of Science) | Gesamtkonto | Wahlpflichtbereich Informatik | Physically-based Simulation in Computer Graphics)
- Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Master of Science)
(Po-Vers. 2013 | TechFak | Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Master of Science) | Gesamtkonto | Wahlpflichtbereich Informatik | Wahlpflichtbereich Informatik | Physically-based Simulation in Computer Graphics)
- Informatik (Bachelor of Arts (2 Fächer))
(Po-Vers. 2010 | TechFak | Informatik (Bachelor of Arts (2 Fächer)) | Vertiefung Informatik I und II | Vertiefungsmodul Graphische Datenverarbeitung | Physically-based Simulation in Computer Graphics)
- Informatik (Bachelor of Arts (2 Fächer))
(Po-Vers. 2013 | TechFak | Informatik (Bachelor of Arts (2 Fächer)) | Vertiefung Informatik I und II | Vertiefungsrichtung Graphische Datenverarbeitung | Physically-based Simulation in Computer Graphics)
- Informatik (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2009s | TechFak | Informatik (Bachelor of Science) | Wahlpflichtbereich (5. und 6. Semester) | Wahlpflichtmodule | Vertiefungsrichtung Graphische Datenverarbeitung | Physically-based Simulation in Computer Graphics)
- Informatik (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2009w | TechFak | Informatik (Bachelor of Science) | Gesamtkonto | Wahlpflichtbereich (5. und 6. Semester) | Wahlpflichtmodule | Vertiefungsrichtung Graphische Datenverarbeitung | Physically-based Simulation in Computer Graphics)
- Informatik (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2022w | TechFak | Informatik (Bachelor of Science) | Gesamtkonto | Wahlpflichtbereich (Wahlpflichtmodule aus mind. 2 Vertiefungsrichtungen) | Vertiefungsrichtung Graphische Datenverarbeitung | Physically-based Simulation in Computer Graphics)
- Informatik (Master of Science)
(Po-Vers. 2010 | TechFak | Informatik (Master of Science) | Gesamtkonto | Wahlpflichtbereich | Säule der anwendungsorientierten Vertiefungsrichtungen | Vertiefungsrichtung Graphische Datenverarbeitung | Physically-based Simulation in Computer Graphics)
- Mathematik (Bachelor of Science)
(Po-Vers. | NatFak | Mathematik (Bachelor of Science) | Module des Nebenfachs | Nebenfach Informatik | Vertiefungsmodule | Vertiefungsrichtung Graphische Datenverarbeitung | Physically-based Simulation in Computer Graphics)
- Mathematik (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2019w | NatFak | Mathematik (Bachelor of Science) | weitere Module der Bachelorprüfung | Module des Nebenfachs | Nebenfach Informatik | Vertiefungsmodule | Vertiefungsrichtung Graphische Datenverarbeitung | Physically-based Simulation in Computer Graphics)
Studien-/Prüfungsleistungen:
Physically-based Simulation in Computer Graphics (Prüfungsnummer: 33851)
(englischer Titel: Visual Computing in Medicine)
- Prüfungsleistung, variabel, Dauer (in Minuten): 90, benotet, 2.5 ECTS
- Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %
- weitere Erläuterungen:
Klausur in elektronischer Form mit einem Anteil im Antwort-Wahl-Verfahren
- Prüfungssprache: Englisch
- Erstablegung: WS 2022/2023, 1. Wdh.: SS 2023
1. Prüfer: | Tobias Günther |
Tutorials to Physically-based Simulation in Computer Graphics (Prüfungsnummer: 33852)
- Studienleistung, Übungsleistung, unbenotet, 2.5 ECTS
- weitere Erläuterungen:
Übung/Praktikum: 50% der Programmierpunkte
Umfang: ca. fünf freiwillige Programmieraufgaben zur Vorbereitung und ein praktisches Teamprojekt über die Dauer von 2 Monaten
- Prüfungssprache: Englisch
- Erstablegung: WS 2022/2023, 1. Wdh.: SS 2023
1. Prüfer: | Tobias Günther |
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UnivIS ist ein Produkt der Config eG, Buckenhof |
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