Počítačová grafika II - NPGR004

• Anglický název: Computer Graphics II
• Zajišťuje: Katedra softwaru a výuky informatiky (32-KSVI)
• Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
• Platnost: od 2016 do 2017
• Semestr: letní
• E-Kredity: 5
• Rozsah, examinace: letní s.:2/1, 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: 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 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.

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).

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

Sylabus

čeština

Poslední úprava: 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.

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