Wie kommt das Bild auf den Bildschirm? - Einstieg in die Computergrafik

Animierte Buttons bei Smartphones, visuelle Effekte in Computerspielen oder auch die Wetterkarten in Nachrichtensendungen: In der heutigen Welt ist ein Tag ohne Computergrafik kaum vorstellbar. Daher beschäftigt sich dieses Modul mit einem Teilbereich der Computergrafik, der Shaderprogrammierung. Shader sind auf der Grafikkarte vorgebaute kleine Recheneinheiten, welche auf 3D-Szenen angewendet werden können um diese zu ändern und mit Effekten zu versehen.

Zu Beginn beschäftigen sich die Teilnehmerinnen und Teilnehmer des Moduls mit den Grundlagen der Darstellung von Objekten als Dreiecksnetze. Die Form, Ausrichtung und Position von Objekten lässt sich über sogenannte Koordinatentransformationen beeinflussen, daher werden diese in einem interaktiven Lernprogramm thematisiert. Nun können die Schülerinnen und Schüler bereits Objekte auf dem Monitor darstellen, aber etwas wichtiges für ansprechende Darstellungen fehlt noch: Farbe. Die Rot-Grün-Blau-Farbdarstellung (RGB) wird dazu über eine RGB-LED-Schaltung explizit thematisiert um die Erfahrung zu bieten, wie Farben auf dem Monitor dargestellt werden.

In der ganzen Zeit wenden die Schülerinnen und Schüler ihr erlerntes Wissen bei der Programmierung kleinerer Shaderprogramme an. Den Sinn und die Mächtigkeit der Shaderprogramme sollen dann die zwei Abschlussaufgaben zeigen. Die erste fordert und fördert selbstständiges Arbeiten indem ein Programm zur lokalen Beleuchtung erstellt werden soll. Die zweite Aufgabe bietet einen besonderen Anreiz, da das Thema 3D-Stereoskopie sehr aktuell ist. Die Schülerinnen und Schüler erstellen dazu ein Programm, welches einen Tiefeneindruck über Rot-Cyan-Brillen hervorrufen kann.