Fakultät Informatik

Group 1

History of Computer Games

Florian Seppi

Abstract - Der Vortrag ist eine Zusammenfassung der Anfänge der Branche der Computerspiele, sowie eine Schilderung der historischen Entwicklung. Vorgestellt werden Meileinsteine in Bezug auf Verkaufserfolg, ferner wird die Entwicklung der Technik sowie Hardware von den 50er Jahren bis zur Gegenwart thematisiert und an Beispielen besprochen.

Supervisor

 Ismail Demir

Material

Presentation Slides, Workout

 

 

Game Engines

Alexander Bielski

Abstract - Die Art und Weise wie Computer-Spiele entwickelt werden und wozu diese fähig sind, hängt zu einem großen Teil von der Entwicklung und Verbesserung von Game Engines ab. Dieses Proseminar beschäftigt sich mit der Geschichte der Game Engines und liefert dem Leser zudem einen Ausblick auf zu erwartende Veränderungen in der Zukunft. Dabei wird die Vergangenheit der Game Engines anhand von Beispielen, beginnend mit dem ersten Auftreten von Game Engines in der Zeit der Video Arcade Games, sowie der Motivation für deren Entwicklung erläutert und bis in die Gegenwart fortgesetzt. Eine Prognose für vorraussichtliche Entwicklungen wird sowohl konzeptionell, als auch anhand zweier Beispiele erstellt.

Supervisor

 Matthäus Chajdas

Material

Presentation Slides, Workout

 

 

3D Graphics APIs

Sven Bizu

Abstract - 3D Application Programming Interfaces bieten dem Programmierer eine Abstraktionsschicht und ermöglichen ihm den direkten Zugriff auf die Grafikkarte.Es wird zwischen Low- und Highlevel APIs unterschieden.

Supervisor

 Marc Treib

Material

Presentation Slides, Workout

 

 

Shading, Lighting

Manuel Hornung

Abstract - Der Vortrag "Shading und Lighting" beschäftigt sich mit den in lokalen Beleuchtungsmodellen üblichen Herangehensweisen, in einer Szene im 3D-Raum das Verhalten von Licht auf Oberflächen möglichst realistisch nachzuahmen. Behandelt werden verschiedene Arten von Lichtquellen, unterschiedliche Beleuchtungsmodelle, übliche Shading-Verfahren und einige Texturierungsmodelle.

Supervisor

 Marc Rautenhaus

Material

Presentation Slides, Workout

 

 

Shadowing

Michael Kern

Abstract - Schatten  sind ein wichtiges Hilfsmittel zur korrekten Interpretation der Szene und zur Erhaltung der dreidimensionalen Tiefe auf dem Bildschirm. Daher werden für heutige Games Verfahren benötigt, die diese Schatten zur Laufzeit möglichst effizient und von hoher Qualität realisieren können. Diese Arbeit geht speziell auf drei Methoden und deren Vor- und Nachteile ein, die in Spielen Anwendung finden. Dazu zählen, neben den anfänglichen Projective Shadows, vor allem Shadow Volumes und die von fast allen heutigen Spielen verwendete Technik des Shadow Mapping und deren Verbesserungen.

Supervisor

 Stefan Auer

Material

Presentation Slides, Workout

 

 

Advanced Lighting & Shading (PRT)

Alejandro Rueda

Abstract - Licht ist eines der schönsten Phänomene, die die Natur uns beobachten lässt. Aber wie in den meisten Fällen, steckt hinter dieser visueller Schönheit eine große Komplexität, welche sich nicht leicht modellieren lässt. Insbesondere betrifft dieses Problem Bereiche wie Videospiele, die eine interaktive Framerate brauchen. Das Thema dieser Präsentation ist PRT (Precomputed Radiance Transfer), eine Möglichkeit um diese Komplexität in Echtzeit für realistische Szenen zu approximieren. Insbesonders wird diffuser PRT behandelt, eine der verschiedene Implementierungen, die sich hinter der Hauptidee (Precomputation) verbergen.

Supervisor

 Marc Treib

Material

Presentation Slides, Workout

 

 

Scene Management: Visibility, Culling & Scenegraphs

Bianca Tost

Abstract - Scene-Management beschreibt die Verwaltung von Szenen in Form von hierarchischer Strukturierung als Szenengraphen und Aussortierung von Objekten, die vom Standpunkt des Betrachters aus nicht sichtbaren sind, damit diese nicht von der Grafikkarte gerendert werden müssen. Hierfür gibt es verschiedene Culling-Techniken. Zudem wird zur Bestimmung und Darstellung von vom Betrachter aus sichtbaren Objekten häufig der z- Buffer-Algorithmus verwendet, der Objekte mit Hilfe von Informationen über ihre Entfernung zum Beobachter zeichnet.

Supervisor

 Florian Reichl

Material

Presentation Slides, Workout

 

 

Point Dynamics (Particle Systems)

Dominik Münch

Abstract - Fast jedem, der schon einmal ein Computerspiel gespielt hat oder einen Animationsfilm gesehen hat, ist schon ein Partikelsystem vor die Augen gekommen. Dass die Idee dahinter schon 30 Jahre alt ist, wissen dahingegen nur die wenigsten. Dieser Vortrag soll eine Einführung in die Welt der Partikelsysteme geben.

Supervisor

 Florian Reichl

Material

Presentation Slides, Workout

 

 

Rigid Body Motion

Timm Hoffmeister

Abstract - Eine grundlegender Baustein jeder Game-Engine ist die Physik-Engine. Vor allem ein Bestandteil der Physikengine leistet einen wichtigen Beitrag zum Gameplay und ist aus modernen Computerspielen nicht mehr wegzudenken: die Starrkörper-Simulation. Hier treffen viele Bereiche zusammen: Physik, insbesondere die drei Newtonschen Gesetzte, Numerik zur Berechnung diskreter Lösungen und Informatik zur effizienten Implementierung eines Algorithmus.

Supervisor

 Dr. K. Bürger

Material

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Deformable Objects (Spring-Mass Systems)

Andreas Preg

Abstract - Starre Körper gibt es in der Realität nicht. Trotzdem basieren die meisten Computerspiele auf starren Körpern. Mit der steigenden Rechengeschwindigkeit privater Computer ist es aber möglich geworden deformierbare Körper zu simulieren und nicht durch starre Körper zu approximieren. Das ist ein großer Schritt in Richtung Realismus. Das Masse-Feder-System ist für die Simulation am besten geeignet, weil es sehr schnell ist und wenig Ressourcen verbraucht, dieses wird ausführlich behandelt. Anschließend werden numerische Verfahren vorgestellt, die zur Simulation des Masse-Feder-Systems verwendet werden können.

Supervisor

 Dr. C. Dick

Material

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Forward/Inverse Kinematics

Philipp Kaiser

Abstract - Computerspiele werden immer realistischer und komplexer in der Animation von Charakteren, so enthalten Spiele der neusten Generation mehrere Tausend verschiedene Animationen.  Forward und Inverse Kinematics sind Techniken, die zur Berechnung von Bewegungen in Mehrkörpersystemen dienen. Diese Arbeit behandelt die Unterschiede sowie die Verwendung beider Techniken in der Spieleentwicklung. Dabei wird ein Einblick in den mathematischen Hintergrund gegeben und einige Verfahren zur Berechnung vorgestellt.

Supervisor

 Tobias Pfaffelmoser

Material

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Collision Detection - Broad Phase & Acceleration Structures

Philipp Hübner

Abstract - Detecting all collisons among a 3D scene is a challenging task because enumerating all pairs leads to quadratic complexity. Hence a two-phase approach is used: a broad phase followed by a narrow phase. The purpose of the broad phase is to find a set of potentially colliding object pairs. Therfore spatial data structures such as bounding volume hierachies or spatial partitioning schemes are used to detect pairs of objects that are adjacent to each other or that are placed in the same subspace.

Supervisor

 Florian Ferstl

Material

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Collision Detection - Narrow Phase & Continuous Time

Dennis Kraft

Abstract - Die Narrow Phase der Collision Detection führt akkurate Kollisionstests zwischen zwei Objekten durch. Des weiteren wird die Kollisionszeit sowie die Kontaktfläche zwischen den Objekten ermittelt. Ausgehend vom Gilbert-Johnsen-Keerthi  Algorithmus werden in diesem Vortrag verschiedene, wichtige Kozepte für die Narrow Phase der Collision Detection in einem kontinuierlichen Zeitspektrum vorgestellt. Dazu zählen unter Anderem Swept-Volumes, relative Bewegung, Minkowski Summen, Support Mappings sowie Teilbereiche der Konvexen Analysis und Linearen Optimierung.

Supervisor

 Florian Ferstl

Material

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Collision Response

Marvin Aulenbacher

Abstract - Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Auflösung von Kollisionen in Game Engines. Ziel ist es dem Leser einen kurzen Einblick in verschiedene Möglichkeiten der Kollisionsbehandlung zu geben.Am Anfang werden Grundbegriffe und Gleichungen der Mechanik eingeführt, die für die Kollisionsbehandlung essenziell sind.  Danach wird das Grundproblem beschrieben und im Laufe der Arbeit zwei verschiedene Möglichkeiten vorgestellt. Der erste Ansatz erfolgt über den Impuls. Nach und nach wird die Komplexität gesteigert, indem die Gleichungen durch Rotations - und Reibungsenergie erweitert werden.  Der zweite Ansatz behandelt eine der Möglichkeiten, Kollisionen anhand von Kraft-Ansätzen aufzulösen. Hier wird die Penalty Force Method vorgestellt. Am Ende erfolgt eine Bewertung beider Verfahren, sowie die Gegenüberstellung der  jeweiligen Vor– und Nachteilen.

Supervisor

 Tobias Pfaffelmoser

Material

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3D Path Finding

Rebekka Seltmann

Abstract - Als Teilgebiet der Künstlichen Intelligenz hat 3D Pathfinding einen hohen Stellenwert in der heutigen Spieleentwicklung. 3D Pathfinding beschäftigt sich mit der Suche nach der besten Route zwischen zwei Punkten unter gegebenen Gesichtspunkten. Interessante Aspekte sind die Untersuchung der zu Grunde liegenden Landschaft sowie die verwendeten Algorithmen.

Supervisor

 Dr. K. Bürger

Material

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MMO Games State Prediction (e.g. dead reckoning)

Ivan Bratoev

Abstract - MMOs (Massive Multiplayer Online Spiele) und Multiplayer Spiele werden heutzutage immer populärer. Dieser Seminarvortrag beleuchtet die grundlegenden Prinzipien von Online-Komponenten solcher Spielen und diskutiert Probleme, die auch heutzutage auftreten können. Weiterhin werden mehrere Möglichkeiten gezeigt,um diese Probleme zu vermeiden, zu korrigieren oder unbemerkbar zu machen.

Supervisor

 Dr. K. Bürger

Material

Presentation Slides, Workout

 

 

Procedural Terrain Generation

Ferdinand von den Eichen

Abstract - Im vorliegenden Vortrag werden verschiedene Techniken der prozeduralen Terrain-Generierung vorgestellt. Zuerst werden Techniken, die auf dem Heightfield-Ansatz basieren entwickelt. Dafür wird im Detail der Diamond-Square Algorithmus erläutert. Im folgenden werden komplexere Terrainstrukturen mithilfe von Dichtefunktionen erzeugt. Schließlich werden verschiedene Techniken des Post-Processing von prozeduralem Terrain vorgestellt, darunter Glättung und Erosion durch hydraulische Einflüße. Zum Abschluß des Vortrags wird Proto-Texturierung mit und ohne Alpha-Maske als eine mögliche Form der Erstellung prozeduraler Texturen erläutert.

Supervisor

 Stefan Auer

Material

Presentation Slides, Workout

 

 

Computer AI: Winning Strategies & Behaviour Modelling

Markus Schlaffer

Abstract - Der Vortrag beschäftigt sich mit der Simulation künstlicher Intelligenz in Computerspielen. Es werden wichtige Techniken und dazugehörige Modellierungen zur Entscheidungsfindung von autonomen Agenten vorgestellt und die Umsetzung in verschiedenen Spielen und Spielegenres  genauer untersucht.

Supervisor

 Ismail Demir

Material

Presentation Slides, Workout

 

 

Non-Photorealistic Rendering

Jonas Hou

Abstract - Non-Photorealistic Rendering (NPR) ist ein Bereich der Computergrafik, welcher der Erzeugung von realitätsfernen Bildern dient. Die Methoden sind dadurch motiviert, den ästhetischen oder praktischen Wert eines Bildes zu steigern. Cel Shading, der relevanteste Aspekt aus NPR für Videospiele,  ist ein Grafikstil, um Bilder wie Comics oder Cartoons erscheinen zu lassen. Merkmale des Cel Shading sind eine gestuften Schattierung und Konturenlinien.

Supervisor

 Marc Rautenhaus

Material

Presentation Slides, Workout