Virtuelle Welten im Computer erstellen

* Der Termin ist vorläufig. Der tatsächliche Termin wird den Teilnehmer*innen der AG voraussichtlich Anfang September 2023 per Email bekannt gegeben.

Wir wollen uns damit beschäftigen, wie man interaktive Computergrafik zum Eintauchen in virtuelle Welten erstellen kann. Hierbei erweist sich die Programmiersprache JavaScript als besonders naheliegend, da sie einerseits durch die Verwendung von WebGL relativ leistungsfähige Grafik, die auf der GPU läuft, erlaubt und sich darüber hinaus mithilfe der Laufzeitumgebung Node.js ein Gameserver erstellen lässt, der die 3D-Szenarien auf einfache Weise in Multiplayer Welten verwandelt. Diese können dann im lokalen Netzwerk oder auch im Internet gehostet und über einen Browser aufgerufen werden. Ziel soll es dabei sein, mithilfe der Programmbibliotheken p5.js und Three.js eine Gameengine für 3D-Multiplayer Spiele zu erstellen, die dann als Grundlage für eine beliebige Realisierung eines konkreten Spiels dienen kann. In diesem Zusammenhang wollen wir uns auch mit professionellen Entwicklungsumgebungen wie der Unreal Engine beschäftigen. Um rechenaufwändige 3D Szenarien zu entwerfen, ist die Programmierung sogenannter Pixelshader interessant. Dies sind Programme, die zwar direkt auf der Grafikkarte laufen, aber innerhalb der JavaScript-Umgebung aufgerufen werden. Hierfür kommt eine eigene Programmiersprache GLSL zum Einsatz. Diese verwendet eine C-artige Syntax und besteht im Wesentlichen aus Methoden, die es einem ermöglichen, Rechnungen der analytischen Geometrie, wie man sie ab der zehnten Klasse im Mathematikunterricht lernt, sehr elegant durchzuführen. Es ist absolut eindrucksvoll, wie schnell man durch Berechnung der Farben eines jeden Pixels mithilfe der Formeln der analytischen Geometrie zu ansprechenden, zum Teil fotorealistischen Grafiken kommt. Einige Programmierkenntnisse, wie sie ab Klasse 8 im NWT und IMP Unterricht vermittelt werden und ein grundlegendes Interesse an Mathematik sind dabei Voraussetzung.