Detail předmětu

Počítačová grafika

FIT-PGRAk. rok: 2021/2022

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.

Základní literatura

Grapham Seelers, Richard Wright Jr., Nicholas Haemel: OpenGL Superbible: Comprehensive Tutorial and Reference, Addison-Wesley Professional; 7th edition (July 21, 2015) (EN)
Tomas Akenine-Möller, Eric Haines, Naty Hoffman: Real-Time Rendering, A K Peters/CRC Press; 4th edition (August 6, 2018) (EN)
Steve Marchner, Peter Schirley: Fundamentals of Computer Graphics, A K Peters/CRC Press; 5th edition (September 30, 2021) (EN)

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
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
Sochor, J., Žára, J.: Algoritmy počítačové grafiky, lectures EF ČVUT, Prague 1994, ISBN 80-251-0454-0
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 MBI , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    obor MBS , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    obor MGM , 1 ročník, zimní semestr, povinný
    obor MIN , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    obor MIS , 1 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 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 NGRI , 1 ročník, zimní semestr, povinný
    specializace NHPC , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    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
    specializace NISY do 2020/21 , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NISY , 0 ročník, zimní semestr, volitelný

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
Ing. Tomáš Milet, Ph.D.

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.
Ing. Tomáš Milet, Ph.D.

Osnova

  1. Individuálně zadávané projekty / Týmové projekty