Detail předmětu

Základy počítačové grafiky

FEKT-BPC-IZGAk. rok: 2020/2021

Přehled základních principů počítačové grafiky (vektorová, rastrová) a jejich důsledků pro tvorbu reálných grafických aplikace. Specifikace základních operací rovinné (2D) a prostorové (3D) počítačové grafiky. Specifikace principů a použití hlavních grafických rozhraní, Win32 API a OpenGL. 2D metody a algoritmy pro: rasterizaci úseček, kružnic a křivek (Bezier, B-spline, NURBS), ořezávání čárových objektů, vyplňování vektorových i rastrových uzavřených oblastí. 3D metody a algoritmy pro: transformaci objektů, řešení viditelnosti, osvětlení, stínování, texturování. Metody fotorealistického zobrazení 3D scén. Metody geometrické reprezentace 3D objektů. Zpracování obrazu jako vícerozměrného signálu, antialiasing.<br>

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

doc. Ing. Michal Španěl, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Fakulta informačních technologií (FIT)

Výsledky učení předmětu

Vědomosti a dovednosti orientované na předmět:<ul><li>Studenti porozumí základním principům rovinné (2D) a prostorové (3D) počítačové grafiky.</li><li>Porozumí základním principům a použití hlavních grafických rozhraní, Win32 API a OpenGL.</li><li>Seznámí se s 2D algoritmy pro rasterizaci a ořezávání objektů a vyplňování oblastí.</li><li>Seznámí se s 3D algoritmy pro transformaci objektů, řešení viditelnosti, osvětlení, stínování a texturování.</li><li>Seznámí se s metodami pro fotorealistické zobrazení 3D scén.</li><li>Seznámí se s metodami geometrické reprezentace 3D objektů</li><li>Naučí se principům zpracování obrazů jako vícerozměrného signálu a antialiasingu.</li><li>Naučí se vytvářet grafické aplikace pro zobrazení rastrových i vektorových dat.</li></ul>

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni středoškolského studia.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

<ul><li>Opravované domácí úlohy, 6 x 5 bodů - 30 bodů</li><li>Půlsemestrální písemná zkouška - 20 bodů</li><li>Závěrečná písemná zkouška - 50 bodů
</li><li>Hranice pro úspěšnou zkoušku podle pravidel ECTS - 50 bodů</li></ul>

Osnovy výuky

1. Úvod do současné počítačové grafiky, základní principy zobrazování (rastrový / vektorový). Barevný obraz a barevné modely. Redukce barevneho prostoru, monochromatický obraz.
2. Generování základních objektů v rastru. Vyplňování uzavřených oblastí.
3. Ořezání ve 2D.
4. Transformace ve 2D a 3D.
5. Křivky v počítačové grafice.
6. Reprezentace 3D objektů.
7. Řešení viditelnosti 3D objektů.
8. Lokální osvětlovací modely a spojité stínování ploch. Raytracing a radiosita.
9. Textury a texturování, fraktály.
10. Obraz jako vícerozměrný signál, antialiasing.
11. Základní principy grafických API.
12. Základy OpenGL I.
13. Základy OpenGL II.

Učební cíle

Základní charakteristika podle ECTS:

Získat přehled v oblasti základních principů rovinné (2D) a prostorové (3D) počítačové grafiky. Seznámit se základními algoritmy a metodami tvorby grafického zobrazení vektorových objektů ve 2D a 3D scénách, především: rasterizace 2D objektů; ořezávání a vyplňování 2D oblastí; transformace objektů; řešení viditelnost, osvětlení, stínování a texturování 3D objektů. Seznámit s principem a použitím hlavních grafických rozhraní, Win32 API a OpenGL. Naučit se je implementovat a používat v reálných grafických aplikacích.<br>

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

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Základní literatura

Beneš, B., Sochor, J., Felkel, P., Žára, J.: Moderní počítačová grafika, 2. vydání, ComputerPress, 2005 (CS) (CS)

Doporučená literatura

Course slides and lecture recordings (EN)
Hughes, John F., et al., Computer Graphics: Principles and Practice, Third Edition, Addison-Wesley, 2014
Materiály k přednáškám "Základy počítačové grafiky" (CS)
Watt, Alan H., 3D Computer Graphics, 3rd Edition, Addison-Wesley, 1999.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-AMT bakalářský 0 ročník, letní semestr, volitelný

  • Program BPC-AUD bakalářský

    specializace AUDB-TECH , 0 ročník, letní semestr, volitelný
    specializace AUDB-ZVUK , 0 ročník, letní semestr, volitelný

  • Program BPC-EKT bakalářský 0 ročník, letní semestr, volitelný
  • Program BPC-IBE bakalářský 0 ročník, letní semestr, volitelný
  • Program BPC-MET bakalářský 0 ročník, letní semestr, volitelný
  • Program BPC-SEE bakalářský 0 ročník, letní semestr, volitelný
  • Program BPC-TLI bakalářský 0 ročník, letní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Přemysl Kršek, Ph.D.

Osnova

&lt;ol&gt;&lt;li&gt;Úvod do současné počítačové grafiky, základní principy zobrazování (rastrový/vektorový). Barevný obraz a barevné modely. Redukce barevneho prostoru, monochromatický obraz.&lt;/li&gt;&lt;li&gt;Generování základních objektů v rastru. Vyplňování uzavřených oblastí. &lt;/li&gt;&lt;li&gt;Ořezání ve 2D.&lt;/li&gt;&lt;li&gt;Transformace ve 2D a 3D.&lt;/li&gt;&lt;li&gt;Křivky v počítačové grafice.&lt;/li&gt;&lt;li&gt;Reprezentace 3D objektů.&lt;/li&gt;&lt;li&gt;Řešení viditelnosti 3D objektů.&lt;/li&gt;&lt;li&gt;Lokální osvětlovací modely a spojité stínování ploch. Raytracing a radiosita.&lt;/li&gt;&lt;li&gt;Textury a texturování, fraktály.&lt;/li&gt;&lt;li&gt;Obraz jako vícerozměrný signál, antialiasing.&lt;/li&gt;&lt;li&gt;Základní principy grafických API.&lt;/li&gt;&lt;li&gt;Základy OpenGL I.&lt;/li&gt;&lt;li&gt;Základy OpenGL II.&lt;/li&gt;&lt;/ol&gt;

Cvičení na počítači

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Michal Španěl, Ph.D.

Osnova

Úvod do cvičení (prostředí GLUT, nástroje, kompilace).
Grafické formáty, redukce barevného prostoru obrazu.
Generování základních objektů v rastru.
Zobrazování 2D spline křivek.
Vyplňování uzavřených objektů ve 2D.
3D transformace.
Základy OpenGL.

Projekt

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Michal Španěl, Ph.D.

Osnova

Samostatné domácí práce.