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Kommendes Semester

Programmierpraktikum Computergrafik

6.664

Dozenten

Prof. Dr. Marcel Campen

Beschreibung

Dieses Programmierpraktikum findet semesterbegleitend ab Oktober 2024 statt. Es wird einen wöchentlichen Termin geben (Wochentag und Zeit wird noch gemeinsam abgestimmt), an dem die Betreuer anwesend sind, der bisherige Fortschritt und die nächsten Schritte besprochen werden, und Hilfestellung gegeben werden kann.

In diesem Programmierpraktikum entwickeln und bauen wir eine ZEICHENMASCHINE.

Konkret geht es dabei um sogenannte "Continuous Line Art" oder "Scribble Art", das künstlerische Zeichnen eines Bildes durch einen einzelnen zusammenhängenden Stiftzug über eine Schreibfläche, etwa ein Blatt Papier. Beispiele für solche Bilder finden sich etwa in den folgenden Artikeln: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/cgf.12761 (Fig. 1, Fig. 14), https://graphics.rwth-aachen.de/media/papers/351/paper_resampled_600.pdf (Fig. 8).

Am Ende des Programmierpraktikums soll eine Maschine, bestehend aus Hardware und Software, stehen, die zu einem beliebigen gegebenen Eingabepixelbild ein solches "Kunstwerk" tatsächlich anfertigen kann, auch großformatig auf einem Whiteboard an der Wand. Eigene Bilder nach Wahl können dabei als Testbeispiele fungieren. Zum Einsatz kommen werden dabei Motoren, die über kleine Seilwinden einen Stift, eingespannt in eine Halterung, über die Zeichenfläche bewegen können.

Die Teilnehmenden dieses Programmierpraktikums werden sich zur Erreichung dieses gemeinsamen Ziels in Sub-Teams organisieren, um sich (größtenteils parallel) den folgenden Teilaufgaben anzunehmen:

- Implementieren eines Algorithmus, der zu einem gegebenen Eingabepixelbild einen geeigneten Stiftpfad (etwa in Form eines Bézier-Splines) berechnet, der den gewünschten Bildeindruck vermittelt. Verschiedene Literaturabhandlungen zu diesem Thema können dabei zur Inspiration herangezogen werden.

- Implementieren eines Algorithmus, der den so erstellten Stiftpfad in geeigneter Weise in eine Sequenz von koordinierten Motorrotationen umrechnet.

- Entwickeln eines kleinen Mikrocontroller-Programms (auf Arduino-Basis), welches diese Sequenz abspielt und die Motoren entsprechend steuert.

- 3D-Modellieren der (neben den Motoren) nötigen Maschinenteile (Seilwindespulen, Stifthalter, Motorbefestigungen, etc.).

- 3D-Drucken der modellierten Maschinenteile.

- Zusammenbau von Maschine und Steuereinheit.

- Tuning der Soft- und Hardware; experimentelles Maximieren der Zeichengeschwindigkeit unter Beibehaltung angemessener Zeichenqualität; dazu womöglich adaptive Zeichengeschwindigkeitssteuerung, etwa in Abhängigkeit von der lokalen Pfadkrümmung.

Ein vorheriger Besuch der Vorlesung "Computergrafik" wird als Grundlage erwartet.

(Bei mehr als 12 Anmeldungen wird zu Semesterbeginn ggf. noch eine Auswahl stattfinden, etwa unter Einbeziehung der früheren Leistungen im Modul Computergrafik)