Fotorealistická grafika - NPGR004

• Anglický název: Photorealistic Graphics
• Zajišťuje: Katedra softwaru a výuky informatiky (32-KSVI)
• Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
• Platnost: od 2022
• Semestr: letní
• E-Kredity: 5
• Rozsah, examinace: letní 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
• Způsob výuky: prezenční
• Další informace: http://cgg.mff.cuni.cz/lectures/npgr004.cz.php
• Garant: doc. Alexander Wilkie, Dr.; RNDr. Josef Pelikán
• Třída: Informatika Bc.; Informatika Mgr. - Softwarové systémy
• Kategorizace předmětu: Informatika > Počítačová grafika a geometrie

Anotace

čeština

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

Přednáška se věnuje fotorealistické syntéze obrazu: lokální modely odrazu světla, stínování, rekurzivní sledování paprsku (Ray-tracing) včetně vylepšených a urychlených variant, textury, anti-aliasing a vzorkování, Monte-Carlo rendering, zobrazovací rovnice a její řešení (Path-tracing, Photon mapping). Přednáška je doplněna cvičeními v počítačové laboratoři. Cvičení se věnují praktickým aspektům předmětu a zadání průběžných zápočtových úkolů.

angličtina

Poslední úprava: T_KSVI (26.04.2001)

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).

Podmínky zakončení předmětu

čeština

Poslední úprava: RNDr. Josef Pelikán (22.06.2018)

Pred úcastí na zkoušce je potreba mít minimálne odeslány všechny úlohy potrebné k získání zápoctu.

Zápocet je možné získat nejpozdeji k datu uvedeném na stránce

http://cgg.mff.cuni.cz/~pepca/lectures/cv/npgr004.cz.php

(ve školním roce 2017/18 je to 1. 7. 2018).

Na téže stránce lze najít podrobná pravidla pro známkování.

Zápocet se získává za prubežne odevzdávané praktické úlohy, není relevantní

definovat, jestli je to možné delat opakovane.

Zkoušku lze skládat opakovane, dle studijních predpisu, termíny jsou obvykle vypsány

až do zárí.

angličtina

Poslední úprava: RNDr. Josef Pelikán (22.06.2018)

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/npgr004.en.php

The same URL explains the grading system of the subject.

Exam can be repeated. Lab credit repetition is irrelevant.

Literatura

Poslední úprava: 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

Požadavky ke zkoušce

čeština

Poslední úprava: RNDr. Josef Pelikán (22.06.2018)

Zkouška je písemná a ústní (základ je písemný, jen v prípade nejasností nebo tesne

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

ústnímu vysvetlení).

Zkouší se vše, co bylo predneseno na prednáškách a cviceních, detaily je možné najít na webu:

http://cgg.mff.cuni.cz/~pepca/lectures/npgr004.current.cz.php

http://cgg.mff.cuni.cz/~pepca/lectures/npgr004.slides.cz.php

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

Konkrétní hranice známek lze najít na

http://cgg.mff.cuni.cz/~pepca/lectures/cv/npgr004.cz.php

Pred zkouškou je potreba mít minimálne odeslané úlohy na zápocet (takový pocet, aby

z nej šlo získat zápocet).

angličtina

Poslední úprava: RNDr. Josef Pelikán (22.06.2018)

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/npgr004.current.en.php

http://cgg.mff.cuni.cz/~pepca/lectures/npgr004.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/npgr004.en.php

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

Sylabus

čeština

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

Stínování: lokální modely odrazu světla, fyzikálně založené modely, konstantní a spojité stínování

Rekurzivní sledování paprsku (Ray-tracing): vrhání paprsku, princip rekurzivního sledování paprsku, výpočet průsečíků s objekty ve scéně

Vyhlazování (anti-aliasing) a vzorkování: princip vyhlazování, jednotlivé vzorkovací metody, adaptivní zjemňování a jeho kriteria

Textury: 2D a 3D textury, procedurální textury, náhodné textury, konstrukce šumové funkce

Distribuované sledování paprsku (Monte-Carlo): princip, použití pro výpočet měkkých stínů, neostrých odrazů, apod.

Urychlování výpočtu průsečíků: obalová tělesa, obalové hierarchie, prostorové adresáře, urychlovací stromy

Teorie realistického renderingu: základy fotometrie, zobrazovací rovnice, řešení metodami Monte-Carlo (vzorkování podle důležitosti, náhodné procházky, Ruská ruleta, kombinované odhady..)

Praktické metody M-C renderingu: Path-tracing, obousměrný path-tracing, Photon-mapping, ..

angličtina

Poslední úprava: 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, ..)

3. anti-aliasing and sampling:
alias, supersampling (area-sampling), sampling methods: regular grid, jittering, Poisson disk sampling (incremental algorithm), 'N-rooks' sampling, adaptive supersampling, subdivision criteria

4. textures:
2D texture mapping, 3D textures, bump-textures, randomized textures, noise functions (Perlin, Lewis), turbulence synthesis

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