Základy počítačové grafiky - NPGR003

• Anglický název: Introduction to Computer Graphics
• Zajišťuje: Katedra softwaru a výuky informatiky (32-KSVI)
• Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
• Platnost: od 2022
• Semestr: zimní
• E-Kredity: 5
• Rozsah, examinace: zimní s.:2/2, Z+Zk [HT]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: vyučován
• Jazyk výuky: čeština, angličtina
• Způsob výuky: prezenční
• Další informace: http://cgg.mff.cuni.cz/lectures/npgr003.cz.php
• Garant: prof. Dr. techn. Alexander Wilkie; RNDr. Josef Pelikán
• Vyučující: RNDr. Josef Pelikán; Mgr. Lucia Tódová; prof. Dr. techn. Alexander Wilkie
• Třída: Informatika Bc.; Informatika Mgr. - učitelské studium informatiky; Informatika Mgr. - Softwarové systémy
• Kategorizace předmětu: Informatika > Počítačová grafika a geometrie
• Je korekvizitou pro: NPGR017

Anotace

čeština

Přednáška pokrývá základy 2D i 3D počítačové grafiky: systém lidského vidění, barvy a jejich reprezentace, reprodukce barev, půltónování, anti-aliasing, vektorová a rastrová grafika, HDR grafika, základy kódování obrazu, reprezentace 3D scén, 3D transformace a projekce, základní zobrazování 3D scén, výpočet viditelnosti, stínování, základy OpenGL. Přednáška je doplněna cvičeními v počítačové laboratoři. Cvičení se věnují praktickým aspektům předmětu a zadání průběžných zápočtových úkolů.

Poslední úprava: Töpfer Pavel, doc. RNDr., CSc. (31.01.2018)

angličtina

Basic course of 2D and 3D computer graphics - topics: 2D drawing, filling and clipping, introduction to color science, rendering of color images, raster image coding and simple compression methods, raster graphic formats, linear 2D and 3D transformations, projections, 3D scene representation, algorithms for hidden line/surface removal, introduction to OpenGL Labs: programming in C#. Computer graphics curicullum continues with Computer Graphics II (PGR004), Real-time Graphics (PGR019) and Advanced 2D Computer Graphics (PGR007).

Poslední úprava: Pelikán Josef, RNDr. (29.09.2010)

Podmínky zakončení předmětu

čeština

Před účastí na zkoušce je potřeba mít minimálně odeslány všechny úlohy potřebné k získání zápočtu.

Zápočet je možné získat nejpozději k datu uvedeném na stránce

http://cgg.mff.cuni.cz/~pepca/lectures/cv/npgr003.cz.php

(ve školním roce 2017/18 je to 18. 2. 2018).

Na téže stránce lze najít podrobná pravidla pro známkování.

Zápočet se získává za průběžně odevzdávané praktické úlohy, není relevantní

definovat, jestli je to možné dělat opakovaně.

Zkoušku lze skládat opakovaně, dle studijních předpisů, termíny jsou obvykle vypsány

i v následujícím semestru a následujícím zkouškovém období.

Poslední úprava: Pelikán Josef, RNDr. (15.10.2017)

angličtina

Student must have enough lab assignments finished (at least handed in)

before going to an exam.

Lab credit requirements are explained in detail on the page:

http://cgg.mff.cuni.cz/~pepca/lectures/cv/npgr003.en.php

The same URL explains the grading system of the subject.

Exam can be repeated. Lab credit repetition is irrelevant.

Poslední úprava: Pelikán Josef, RNDr. (15.10.2017)

Literatura

čeština

• P. Shirley, M. Ashikhmin, S. Marschner: Fundamentals of Computer Graphics, 3rd edition, A K Peters, 2009

• Foley, Van Dam, Feiner, Hughes: Computer Graphics, Principles and Practice in C, Addison-Wesley, 1995

• Žára J., Sochor J., Beneš B. a Felkel P.: Moderní počítačová grafika, 2. vydání, Computer Press, 2004

Poslední úprava: Töpfer Pavel, doc. RNDr., CSc. (25.05.2022)

angličtina

• P. Shirley, M. Ashikhmin, S. Marschner: Fundamentals of Computer Graphics, 3rd edition, A K Peters, 2009

• Foley, Van Dam, Feiner, Hughes: Computer Graphics, Principles and Practice in C, Addison-Wesley, 1995

• The ČVUT presentation about Fourier transforms: http://people.ciirc.cvut.cz/~hlavac/TeachPresEn/11ImageProc/12FourierTxEn.pdf

Poslední úprava: Töpfer Pavel, doc. RNDr., CSc. (25.05.2022)

Požadavky ke zkoušce

čeština

Zkouška je písemná a ústní (základ je písemný, jen v případě nejasností nebo těsně

kolem hranice známky je možné, že si zkoušející studenta/studentku povolá ke krátkému

ústnímu vysvětlení).

Zkouší se vše, co bylo předneseno na přednáškách a cvičeních, detaily je možné najít na webu:

http://cgg.mff.cuni.cz/~pepca/lectures/npgr003.current.cz.php

http://cgg.mff.cuni.cz/~pepca/lectures/npgr003.slides.cz.php

Hodnocení (známka) se skládá z bodů za cvičení (50-80 bodů) + bodů za zkoušku (0-100 bodů).

Konkrétní hranice známek lze najít na

http://cgg.mff.cuni.cz/~pepca/lectures/cv/npgr003.cz.php

Před zkouškou je potřeba mít minimálně odeslané úlohy na zápočet (takový počet, aby

z něj šlo získat zápočet).

Poslední úprava: Pelikán Josef, RNDr. (15.10.2017)

angličtina

Exam is written and oral (basis is written, there is a possibility to

call a student for short discussion over the answers).

Every topics presented at lectures can be examined (exceptions are mentioned specifically):

http://cgg.mff.cuni.cz/~pepca/lectures/npgr003.current.en.php

http://cgg.mff.cuni.cz/~pepca/lectures/npgr003.slides.en.php

Overall grading is based on lab credit (50-80 points) + exam points (0-100 points).

Grading table - together with further details - can be found on

http://cgg.mff.cuni.cz/~pepca/lectures/cv/npgr003.en.php

Student should earn enough lab credits before going to an exam.

Poslední úprava: Pelikán Josef, RNDr. (15.10.2017)

Sylabus

čeština

• Vidění a barvy: lidský zrakový systém, barvy a jejich vnímání, barevné systémy, skládání barev, gamma-korekce, reprodukce barev, tisk, půltónování a rozptylování

• Vektorová a rastrová grafika: vektorová a rastrová grafika, vlastnosti rastrových obrázků, průhlednost, HDR grafika, základní grafické formáty, SVG formát, kódování obrazu

• Rasterizace: základy kreslicích algoritmů, vyplňování (scanline algoritmus), anti-aliasing

• Základy 3D grafiky: homogenní souřadnice, transformační matice, základní transformace, konstrukce složitějších transformací, projekce a jejich implementace

• Reprezentace 3D scén: povrchový model, trojúhelnékové sítě, hierarchie (scene graph), objemové reprezentace, CSG a vrhání paprsku

• Základy OpenGL: architektura grafické karty, předávání dat do GPU, souřadné soustavy, kreslená primitiva, viditelnost, textury, shadery, ..

• Základy fotorealistické grafiky: příklady algoritmů na viditelnost, lokální model osvětlení (Phong), spojité stínování, princip rekurzivního sledování paprsku

Poslední úprava: Töpfer Pavel, doc. RNDr., CSc. (25.05.2022)

angličtina

• 1. graphic hardware:

vector and raster displays, color palettes, frame-buffers, printers and plotters

• 2. 2D drawing:

line drawing - DDA algorithm, Bresenham algorithm, circle, ellipse, polygonal curve

• 3. 2D filling:

polygon filling - scanline algorithm, flood fill, seed fill, scanline algorithms, hatching

• 4. clipping:

line-clipping algorithms, polygon clipping

• 5. halftoning and dithering:

patterns and their matrix representations, incremental patterns, ordered dither, cluster dither, random dither, error distribution - Floyd-Steinberg, modifications for more output values and color images

• 6. colors:

human color perception, use of color in human-computer interaction, color spaces RGB, HSV, CMY(K), color mixing, RGB<->HSV and RGB->grayscale conversions

• 7. color reproduction:

'true-color' devices, colormaps, 3-3-2 colormap, topological colormaps, color quantization - Heckbert's median cut algorithm, special colormap effects, colormap animation

• 8. 2D raster image representation:

RLE coding, quadtree - coding and decoding algorithms, 'X-transition list', set operations, raster graphic formats

• 9. linear transformations:

homogeneous coordinates, matrix transformation, elementar (atomic) transformations, construction of complex transformations

• 10. projections:

parallel projection - orthogonal and oblique projection, perspective projection, implemetation of projections

• 11. 3D scene representation:

enumeration - cell model, octree, volume representation - CSG tree (rendering by ray-casting), boundary representations - VEFS model, winged edge

• 12. hidden surfaces removal:

floating horizont method, back-face culling, Z-buffer, painter's algorithm, scanline algorithms (Watkins), ..

Poslední úprava: Töpfer Pavel, doc. RNDr., CSc. (25.05.2022)