Detail předmětu

Počítačová grafika

FIT-PGRAk. rok: 2020/2021

Grafická knihovna OpenGL - reprezentace dat, základy vykreslování, vykreslování grafických primitiv, vlastnosti grafických primitiv, nastavení kamery, materiály, osvětlení, texturování, MIP maping, filtrace, rendering s využitím OpenGL, textury (generování textur, procedurální textury, speciální textury a texturování), zobrazování objemových dat,
vyšší metody sledování paprsku, pokročilé metody radiozity, 2D vektorový a rastrový morfing, globální viditelnost, virtuální realita, simulace a vizualizace částicových systémů, volné deformace, animace měkkých objektů, animace kloubových soustav.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

prof. Ing. Adam Herout, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav počítačové grafiky a multimédií (UPGM)

Výsledky učení předmětu

Studenti se naučí teoretickým východiskům prostorové počítačové grafiky. Seznámí se s nástroji pro modelování grafických scén. Naučí se omezení pro modelování fyzikálních jevů přo šíření světla v počítačové grafice. Naučí se též podstatě moderních algoritmů a metod prostorové počítačové grafiky. Seznámí se i s možnostmi algoritmů moderní počítačové animace. Naučí se strukturu a způsob použití knihovny OpenGL. Získají praktické dovednosti pro vytváření aplikací s využitím počítačové grafiky a počítačové animace.
Studenti se naučí řešit týmové projekty. Zdokonalí se v praktickém užívání programátorských a ladících nástrojů jakož i v praktickém užívání programovcího jazyka C/C++.

Prerekvizity

Základní znalost programování v C/C++, základní principy počítačové grafiky (vektorová, rastrová), základní operace rovinné (2D) a prostorové (3D) počítačové grafiky, principy použití hlavních grafických rozhraní, metody a algoritmy pro rasterizaci úseček, kružnic a křivek, vyplňování uzavřených oblastí, metody a algoritmy pro transformaci objektů, řešení viditelnosti, osvětlení, stínování, texturování.

Způsob a kritéria hodnocení

  • Půlsemestrální test - až 7 bodů
  • Bodovaná počítačová cvičení - až 12 bodů
  • Individuální projekt - až 30 bodů
  • Písemná zkouška - až 51 bodů, min. zisk 20 bodů

Učební cíle

Naučit se teoretickým východiskům prostorové počítačové grafiky. Seznámit se s nástroji pro modelování grafických scén. Naučit se omezení pro modelování fyzikálních jevů přo šíření světla v počítačové grafice. Naučit se podstatě moderních algoritmů a metod prostorové počítačové grafiky. Seznámit se s možnostmi algoritmů moderní počítačové animace. Naučit se strukturu a způsob použití knihovny OpenGL. Získat praktické dovednosti pro vytváření aplikací s využitím počítačové grafiky a počítačové animace.

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

Půlsemestrální test, bodovaná počítačová cvičení a individuální projekt.
Pro získání bodů ze zkoušky je nutné zkoušku vypracovat tak, aby byla hodnocena nejméně 20 body. V opačném případě bude zkouška hodnocena 0 body. Zameškané cvičení je možné nahradit v jiném termínu cvičení s týmž tématem.

Doporučená literatura

Eric Lengyel: Mathematics for 3D Game Programming and Computer Graphics, Third Edition, Cengage Learning PTR; 3rd edition (June 2, 2011), ISBN: 978-1435458864
Foley, J.D., Van Dam, A.: Fundamentals of Interactive Computer Graphics, Addison-Wesley 1983, USA, ISBN 0-201-14468-9
Frank Luna: Introduction to 3D Game Programming with DirectX 12, Mercury Learning & Information; Pap/DVD edition (March 24, 2016), ISBN: 978-1942270065
Graham Sellers , Richard S Wright Jr., et al.: OpenGL Superbible: Comprehensive Tutorial and Reference (7th Edition), Addison-Wesley Professional; 7 edition (July 31, 2015), ISBN 978-0672337475
John F. Hughes: Computer Graphics: Principles and Practice (3rd Edition), Addison-Wesley Professional; 3 edition (July 20, 2013), ISBN: 978-0321399526
Steven J. Gortler: Foundations of 3D Computer Graphics (The MIT Press), The MIT Press (July 13, 2012), ISBN: 978-0262017350
Watt, A., Watt, M.: Advanced Animation and Rendering Techniques, Addison-Wesley 1992, USA, ISBN 0-201-54412-1

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program IT-MGR-2 magisterský navazující

    obor MGM , 1 ročník, zimní semestr, povinný
    obor MBI , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    obor MBS , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    obor MIN , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    obor MIS , 1 ročník, zimní semestr, volitelný
    obor MMI , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    obor MMM , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    obor MPV , 0 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
    obor MSK , 0 ročník, zimní semestr, volitelný

  • Program MITAI magisterský navazující

    specializace NISY , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NADE , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NBIO , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NCPS , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NEMB , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NHPC , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NGRI , 1 ročník, zimní semestr, povinný
    specializace NIDE , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NISD , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NMAL , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NMAT , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NNET , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NSEC , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NSEN , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NSPE , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NVER , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NVIZ , 0 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Tomáš Milet, Ph.D.
prof. Ing. Adam Herout, Ph.D.

Osnova

  1. Grafická knihovna OpenGL - reprezentace dat, základy vykreslování
  2. Grafická knihovna OpenGL - vykreslování grafických primitiv, vlastnosti grafických primitiv, nastavení kamery
  3. Grafická knihovna OpenGL - materiály, osvětlení
  4. Grafická knihovna OpenGL - texturování, MIP maping, filtrace
  5. Grafická knihovna OpenGL - pokročilé techniky, shadery
  6. Globální viditelnost; Level of Detail
  7. Zobrazování a zpracování objemových dat
  8. Realistické zobrazování - Ray Tracing
  9. Realistické zobrazování - Radiozita, Částicové metody, Sledování cest
  10. Textury (generování textur, procedurální textury, speciální textury a texturování)
  11. Body jako elementy scény
  12. 2D vektorový a rastrový morphing; Animace - částicové systémy
  13. Virtuální a rozšířená realita

Cvičení na počítači

6 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Adam Herout, Ph.D.
Ing. Petr Dobeš

Osnova

  1. 2D kreslení, 3D objekty, Nastavení kamery
  2. Stínování, Osvětlení, Materiály, Texturování
  3. Animace, Selection buffer, Stencil buffer

Projekt

7 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Petr Dobeš
prof. Ing. Adam Herout, Ph.D.

Osnova

  1. Individuálně zadávané projekty / Týmové projekty