Detail předmětu

Moderní počítačová grafika

FEKT-LGMPAk. rok: 2018/2019

Předmět se věnuje počítačové grafice a modelování. Cílem je představit modelování scén počítačem jak po teoretické tak po praktické stránce. Témata pokrývají široký rozsah od barevných modelů přes teorii 3D modelování pomocí polynomů až po implementaci na konkrétních procesorech, včetně paralelizace a využití možností GPU.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

prof. Mgr. Pavel Rajmic, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav telekomunikací (UTKO)

Výsledky učení předmětu

V rámci přednášek studenti získají znalosti z oblasti počítačové grafiky teoretického charakteru a cvičení slouží k praktickým zkušenostem - implementace výpočtů a modelování pomocí knihovny OpenGL a specializovaných technologií Intel.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia Teleinformatika. Znalost zpracování signálu výhodou.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují tutoriály a cvičení na počítači. Předmět využívá e-learning (Moodle). Student odevzdává celkem sedm samostatných projektů.

Způsob a kritéria hodnocení

Samostatné úkoly 40 bodů
Zkouška 60 bodů, minimum 20 bodů

Osnovy výuky

Barevné modely a barevné prostory.
Obraz a jeho reprezentace, vzorkování a kvantování.
Organizace obrazové paměti, zobrazovací režimy.
Fourierova, kosinová a waveletová transformace.
Principy 2D grafiky, křivky a jejich vlastnosti, algoritmy rasterizace.
Principy 3D grafiky, plochy a jejich vlastnosti.
Geometrické transformace scény v homogenních souřadnicích.
Osvětlování, stínování, viditelnost.
Mapování a komprese textur, pixelové interpolace.
RLE, Huffmanovo kódování, LZ77, LZW, predikční kódování, JPEG, JPEG2000, SPIHT.
Formáty čísel, aritmetika procesoru.
Multimediální procesory a rozšiřování instrukčního souboru, proudové zpracování instrukcí, cache, technologie SIMD. Technologie MMX, 3DNow!, SSE, Altivec.
Graphic pipeline, vertex a pixel shadery. Architektury moderních GPU. GPU jako paralelní systém. CUDA.

Učební cíle

Seznámit studenty s obvodovou podporou a implementací grafických a multimediálních operací, a dále s využitím jazyka OpenGL k zpracování obrazové informace. Využití moderních technologií Intel pro implementaci zpracování multimediálních signálů.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

přednášky jsou nepovinné
počítačová cvičení jsou povinná
odevzdání samostatného projektu je povinné

Základní literatura

RAJMIC, P.; SCHIMMEL, J. Moderní počítačová grafika. Brno: Vysoké učení technické v Brně, 2013. ISBN: 978-80-214-4906- 0.
Žára, J., Beneš, B., Sochor, J., Felkel, P. Moderní počítačová grafika. 2. přepracované vydání. Brno: Computer Press, 2004. 609 s. ISBN 80-251-0454-0 (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-ML magisterský navazující

    obor ML-TIT , 2 ročník, letní semestr, volitelný oborový

  • Program IBEP-VY magisterský navazující

    obor VY-IBP , 1 ročník, letní semestr, volitelný oborový
    obor VY-IBP , 2 ročník, letní semestr, volitelný oborový

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1 ročník, letní semestr, volitelný oborový

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Mgr. Pavel Rajmic, Ph.D.

Osnova

Barevné modely, 2D grafika.
3D grafika, složitost, grafické akcelerátory.
Obrazová paměť, grafické procesory.
Paralelizace geometrického a rasterizačního stupně.
Architektura SGI, mapování a komprese textur, pixelové interpolace.
Kvantování a predikční kódování.
Kosinová a waveletová transformace.
Kompenzace pohybu, podpásmové kódování.
Huffmanovo a aritmetické kódování, RLE.
Komprese dat, LZ 77, LZ 78, Burrows-Wheelerova transformace.
JPEG, ITU-T H.261, MPEG-1.
MPEG-2, -4, -7.
Multimediální procesory, instrukční soubory. Hrací konzoly.

Cvičení na počítači

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Mgr. Pavel Rajmic, Ph.D.

Osnova

Úvod do OpenGL a GLUT.
2D Grafika, display listy.
Transformace, úvod do 3D grafiky.
Animace, fog.
Texturování, mipmapping.
Bezierovy plochy.
NURBS a quadriky.