Physically-based Simulation in Computer Graphics (PhysSim)5 ECTS
(englische Bezeichnung: Physically-based Simulation in Computer Graphics)

Lehrveranstaltungen:

• • Physically-based Simulation in Computer Graphics
    (Vorlesung, Tobias Günther, Do, 10:15 - 11:45, 00.151-113)
  • Tutorials to Physically-based Simulation in Computer Graphics
    (Übung, Tobias Günther, Di, 14:15 - 15:45, 00.151-113)

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:

1. 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)

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