Advanced course of computer graphics focused on 3D graphics and realistic rendering. Main topics: lighting models, smooth shading,
ray tracing including acceleration techniques, anti-aliasing, distributed ray tracing, sampling methods, textures, Monte-Carlo methods, radiosity methods: hierarchical radiosity, adaptive mesh
subdivision.
Labs: modules for JaGrLib library in Java language.
Continuity: Computer Graphics III (PGR010).
Last update: doc. RNDr. Pavel Töpfer, CSc. (31.01.2018)
Přednáška je určena pro vážnější zájemce o počítačovou grafiku, pokrývá moderní oblasti 3D grafiky (syntéza obrazu): světelné
modely a stínování, rekurzivní sledování paprsku včetně vylepšených a urychlených variant, textury, vyhlazování a vzorkování,
využití metod Monte-Carlo při realistickém zobrazování, radiační metody výpočtu osvětlení. V rámci cvičení se vytvářejí moduly do
knihovny JaGrLib v jazyce Java.
Literature - Czech
Last update: prof. Pavel Pelikán (02.05.2005)
Glassner A.: Principles of Digital Image Synthesis, Addison- Wesley, 1995
Foley, Van Dam, Feiner, Hughes: Computer Graphics, Principles and Practice in C, Addison-Wesley, 1995
Glassner A.: An Introduction to Ray Tracing, Academic Press, 1991
Žára J., Sochor J., Beneš B. a Felkel P.: Moderní počítačová grafika, 2. vydání, Computer Press, 2004
Syllabus -
Last update: prof. Pavel Pelikán (18.05.2004)
1. shading and shadows:
light-object interaction, Phong, Torrance-Sparrow and Strauss lighting models, constant and smooth shading: Gouraud shading, Phong shading, shadow algorithms
2. ray tracing:
ray casting, principles of recursive ray tracing, ray-object intersection algorithms (simple solids, CSG tree, surfaces of revolution, ..)
5. distributed ray tracing (Monte-Carlo methods):
principle, soft shadows, soft reflections and refractions, depth of field, motion blurr, color light difraction, sampling issues
6. ray-tracing acceleration:
adaptive control of tracing depth, adaptive supersampling, bounding volumes, uniform and adaptive space subdivision, mailbox technique, bit vectors, generalized rays
7. radiosity methods:
physical background, form-factors computation, hemicubes, Monte-Carlo form-factors, (adaptive) patch subdivision, shooting with sorting versus gathering, overshooting
Last update: doc. RNDr. Pavel Töpfer, CSc. (31.01.2018)
1. stínování:
základní model osvětlení, Phongův a Straussův model, fyzikální modely, konstantní a spojité stínování: interpolace barvy (Gouraud) a normály (Phong).
2. rekurzivní sledování paprsku:
vrhání paprsku, základní princip rekurzivního sledování paprsku, výpočet průsečíku s jedno- duchými geometrickými tělesy, s CSG tělesem, ...
3. vyhlazování (anti-aliasing) a vzorkování:
princip vyhlazování, vzorkovací metody a jejich porovnání: pravidelný rastr, náhodné vzorkování, roztřesení (jittering), Poissonovo diskové rozdělení a inkrementální algoritmus jeho výpočtu, 'N věží', adaptivní zjemňování a jeho kritéria.
4. textury:
plošné a prostorové textury, procedurální nebo uložené v tabulce, náhodné textury, konstrukce šumové funkce.
5. distribuované sledování paprsku (Monte-Carlo):
princip, použití pro výpočet měkkých stínů, rozmazaných odrazů a lomů, napodobení hloubky ostrosti kamery, rozmazání pohybem a difrakce světla.
6. urychlovací metody sledování paprsku:
redukce počtu paprsků (adaptivní řízení hloubky sledování, adaptivní vyhlazování), rychlejší výpočet průsečíku paprsku se scénou (obalová tělesa, 'prořezávání' CSG stromu, prostorové třídění: uniformní a adaptivní dělení, schránky (mailbox), úspora paměti bitovými vektory), zobecněné paprsky
7. radiační metoda výpočtu osvětlení:
základní schema, konfigurační faktory a jejich přibližný výpočet pomocí polokrychlí (hemicube) nebo metodou Monte-Carlo, zdokonalení a urychlení: dělení ploch na elementy, automatické adaptivní dělení, vystřelování energie, hybridní metody.
