Teaching

Summer Term 2016

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Lecture: Grundlegende Programmiertechniken (German)

V2+U2
Lecture Time & Place: Tue. 10:00-12:00 c.t. LB 107
Instructor: Prof. Dr. J. Krüger
Exercise Time & Place: tba
Exercise Supervisor: Contact at gpt@uni-due.de (A. Krekhov)
Course Language: German
Audience: Bachelor

Zusammenfassung: Anhand der Programmiersprache Java werden grundlegende Programmiertechniken in einer objektorientierten, modernen Sprache besprochen. Inhalte im Einzelnen: - Einführung und grundlegende Struktur von Programmen - Lexikalische Elemente, Datentypen und Variablen, Ausdrüke und Anweisungen - Objektorientierte Programmierung: Klassen, Methoden, Vererbung, Interfaces, Abstrakte Klassen - Standard und Utilityklassen - Generische Datentypen & Anwendung von Standardtypen - Ausnahmebehandlung - Ein- und Ausgabe mittels Streams - Graphische Oberflächen (Einführung) - Einfürung in die Ereignisbehandlung - Anwendung der JSDK Utility Programme (Javadoc etc.).

Lecture: Datenstrukturen und Algorithmen (German)

V4+U2
Lecture Time & Place:
Mon. 14:00-16:00 c.t. LX 1203, Wed. 14:00-16:00 c.t. LX 1203

Instructor: Prof. Dr. J. Krüger
Exercise Time & Place: tba
Exercise Supervisor: Contact at dsa@uni-due.de (A. Waschk)
Course Language: German
Audience: Bachelor

Zusammenfassung: Die Studierenden sollen den Algorithmenbegriff erläutern und Algorithmen durch schrittweise Verfeinerung entwickeln können. Weiter sollen sie wichtige Klassen von Algorithmen aufzählen und erklären können. Die Studierenden kennen wichtige Komplexitätsklassen und können die Komplexität eines Algorithmus abschätzen. Weiter können sie die Bedeutung von Datenstrukturen benennen und wichtige Datenstrukturen aufzählen, erklären und spezifizieren. Die Studierenden können Datenstrukturen und Algorithmen implementieren.

Vorläufige Klausurergebnisse: [Check here]

Vorläufige Klausurergebnisse Wintersemester: [Check here]

Lecture: Scientific Visualization

V2+U2
Lecture Time & Place: Mon. 10:00-12:00 c.t. LC 137
Instructor: Prof. Dr. J. Krüger
Exercise Time & Place: Mon. 12:00-14:00 c.t. LE 120
Exercise Supervisor: K.-M. Schorer
Course Language: English
Audience: Master

Abstract: The focus of this introductory course is on discussing efficient techniques to visually represent large-scale data sets from simulation and measurement. Starting with a brief introduction on the data generation processes the visualization pipeline, data structures, mapping techniques and special rendering techniques for scientific data will be discussed. Various examples will be given to outline the benefits of visualization techniques in practical applications. A particular focus is put on interactive methods using GPU-based techniques. Topics include:

  • History of Visualization Methods, from ancient wall paintings to GPU accelerated rendering
  • Data Sources
    • Simulation: basics of finite element discretization to GPU-based methods
    • Measurements: physical details of computed tomography to accelerated reconstruction
  • Data Representation: interpolation techniques, from data to meshes
  • Filtering: various filtering methods and their hardware acceleration
  • Scalar Volumes
    • the basics of direct volume rendering
    • GPU accelerated volume rendering I: slicing and ray-casting
    • GPU accelerated volume rendering II: ray guided volume rendering and out-of-core techniques
    • indirect volume rendering
    • unstructured data
  • Flow Visualization
    • glyph based methods
    • geometric methods
    • GPU-based particle tracing
    • texture-based methods I: LIC
    • texture-based methods II: Explicit Frequency Control
    • feature based methods
  • Virtual Reality

Lecture: Advanced Image Synthesis

V3+U1
Lecture Time & Place:
Tue. 14:00-16:00 c.t. LE 120, Thu. 9:00-10:00 c.t. LE 105

Instructor: Prof. Dr. J. Krüger
Exercise Time & Place: Thu. 8:00-9:00 c.t. LE 105
Exercise Supervisor: A. Schiewe
Course Language: English
Audience: Master

Abstract: This lecture deals with the fundamentals of photorealistic and interactive image synthesis. In particular, we discuss techniques to achieve interactive frame rates for the realistic rendering of complex models and scenes using GPU accelerated techniques. Selected graphics algorithms and their efficient implementation exploiting state-of-the-art graphics hardware through graphics APIs will be demonstrated. We focus on dedicated parts of the graphics pipeline and we review the functionality provided by consumer class graphics accelerators including programmable vertex-, geometry- and fragment shaders. In addition, we discuss the governing equations in physics based light transport and we demonstrate effective solution methods for the simulation of global illumination. Topics include:

  • Interactive image synthesis
    • Graphics APIs & hardware, OpenGL, DirectX, Vulkan and CUDA
    • Fixed function & programmable graphics pipeline
    • Introduction to General-purpose computation on graphics hardware (GPGPU)
    • Lighting
      • Local lighting models
      • GPU implementation
    • Environment Mapping
    • GPU Shadowing techniques
      • Projective Shadows
      • Shadow Volumes
      • Shadow Maps
    • Transparent Objects:
      • (depth) sorting with implementations on graphics hardware
      • Order independent transparency & depth peeling on GPUs
  • Physics based rendering
    • Radiometric quantities, rendering equation
    • Raytracing / path tracing
    • Radiosity
    • Irradiance volumes
    • Precomputed radiance transfer (PRT)
    • Ambient Occlusion with focus on GPU-based interactive methods
  • Special topics:
    • GPU friendly High quality terrain rendering & synthesis
    • Rendering of fur and hair
    • Scenegraph APIs
    • Acceleration structures and culling techniques
    • Human visual perception and high dynamic range imaging (HDRI)
    • REYES
    • Image compression techniques

Lab Course (Praxisprojekt): Health-Tracking

Kick-off & Registration Meeting: Tue., April 12. 16:00, Room LE 335
Time & Place: tba
Instructors: Dr.-Ing. Aysegül Dogangün (Personal Analytics), Dr. Katrin Nachbar (Personal Analytics), Prof. Dr. J. Krüger & K.-M. Schorer
Course Language: German
Audience: Bachelor

Zusammenfassung: Das Ziel des Projektes ist es, das Schlaf-, Bewegungs- und Ernährungsverhalten von Personen und ihrer Lebensumwelt zu erfassen und aus gesundheitlicher Sicht zu bewerten. Zu den technischen und methodischen Aufgabenstellungen zählt, geeignete Hardware zu nutzen oder zu bauen, zu vernetzen, Apps zu programmieren, Probanden zu finden, Daten zu sammeln, auszuwerten und zu visualisieren. Die Studierenden konzipieren hierzu eigenständig ein Projekt, setzen dieses um und stellen die Ergebnisse in Form einer Posterpräsentation dar. Es handelt sich bei dem Praxisseminar um ein Kooperationsprojekt des Lehrstuhls für Hochleistungsrechnen mit der Nachwuchsforschergruppe Personal Analytics. Die Aufgaben und Fragestellungen werden in Teams (2-3 Personen) bearbeitet und durch den Lehrstuhl und die interdisziplinäre Forschergruppe Panalytics betreut. Teilnehmende Studierende sollten großes Engagement zeigen und sich für die Projektidee der Quantifizierung von gesundheitsrelevanten Parametern begeistern. Erwünscht sind Spaß am Experimentieren mit verschiedener Hardware und der Entwicklung innovativer Softwarelösungen.

Lab Course (Forschungsprojekt): Morphable Controller

Anmeldung: eine kurze Mail an Andrey Krekhov genügt
Instructors: Prof. Dr. J. Krüger & A. Krekhov
Course Language: German
Audience: Master

Wir suchen motivierte Studenten für das Erfinden eines neuen VR-Eingabegerätes. Ziel ist es, bei Spielern das Gefühl des "being there" zu steigern - beispielsweise durch geschickte Gewichtsverlagerung innerhalb dieser Hardware. Zum Umfang des Projekts gehört die Konzeption, Anfertigung, Programmierung sowie die anschließende Evaluation des Ergebnisses.

Seminar: How to Deliver an Engaging Speech - Eine Einführung in elementare Vorbereitungs- und Vortragstechniken

Instructors: Prof. Dr. J. Krüger & team
Course Langugage: English or German
Audience: Bachelor & Master

Abstract: In addition to the scientific content in this seminar we will put special emphasis on the presentation. To improve the presentation skills of the participants we will start the seminar with simpe topics, record short talks from each participant, and analyze the presentation. Students then give a seminar talk on their chosen topic.

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