460-2021/01 – Základy počítačové grafiky (ZPG)

Garantující katedra	Katedra informatiky	Kredity	6
Garant předmětu	Ing. Martin Němec, Ph.D.	Garant verze předmětu	Ing. Martin Němec, Ph.D.
Úroveň studia	pregraduální nebo graduální	Povinnost	volitelný odborný
Ročník	3	Semestr	zimní
		Jazyk výuky	čeština
Rok zavedení	2010/2011	Rok zrušení	2020/2021
Určeno pro fakulty	FEI	Určeno pro typy studia	bakalářské

Výuku zajišťuje
Os. čís.	Jméno	Cvičící	Přednášející
NEM03	Ing. Martin Němec, Ph.D.

Rozsah výuky pro formy studia
Forma studia	Zp.zak.	Rozsah
prezenční	Zápočet a zkouška	2+2
kombinovaná	Zápočet a zkouška	10+0

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Cílem předmětu je seznámit posluchače se základy počítačové grafiky. Získat přehled v oblasti základních principů 2D a zejména 3D počítačové grafiky. Posluchači se během semestru seznámí se základním principem grafické karty a zobrazovacího řetězce. Postupně budou prezentovány základními algoritmy používanými v počítačové grafice. Výsledkem bude projekt, na kterém studenti demonstrují získané znalosti, který bude umožňovat zobrazovat 3D scénu, pohybovat kamerou, objekty, nastavovat světla, barvy, textury, doplnit scénu o stíny, průhlednost, normál mapy apod.

Vyučovací metody

Přednášky
Semináře
Individuální konzultace
Cvičení (v učebně)
Projekt

Anotace

Předmět si klade za cíl seznámit posluchače se základními možnostmi moderních grafických karet a s jejich použitím v oblasti počítačové grafiky. V předmětu jsou posluchači seznamováni zejména s grafickou knihovnou OpenGL. Důraz je kladen zejména na předvedení standartního zobrazovacího řetězce (rendering pipeline) v moderním OpenGL (verze 3.3++).

Povinná literatura:

[1] Němec M.: Sylaby přednášek Základy počítačové grafiky. [2] Sojka E., Němec M., Fabián T.: Matematické základy počítačové grafiky, http://mi21.vsb.cz. [3] Khronos Group, OpenGL: the industry’s foundation for high performance graphics,2020. See http://www.opengl.org/. [4] Khronos Group, OpenGL Overview - The Khronos Group Inc, 2020. See https://www.khronos.org/opengl/.

Doporučená literatura:

[1] J. Žára, B. Beneš, J. Sochor, P. Felkel:Moderní počítačová grafika (2. vydání),Computer Press, 2005, ISBN 80-251-0454-0. [2] J. de Vries, Learn OpenGL: Learn Modern OpenGL Graphics Programming in a Stepby-step Fashion. Kendall & Welling, 2020. [3] S. Shekar, C++ Game Development By Example: Learn to build games and graphics with SFML, OpenGL, and Vulkan using C++ programming. Packt Publishing, 2019.

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

Vypracovaní souboru úloh zadaných na cvičení. Vypracování projektu.

E-learning

Další požadavky na studenta

Další požadavky na studenta nejsou kladeny.

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

Přednášky: 1. Úvod, rastrový a vektorový popis (bod, vektor, přímka, souřadný systém), generování objektů v rastru (interpolace). 2. Grafický hardware, funkční schéma (rendering pipeline). Úvod do standardního zobrazovacího řetězce (OpenGL). 3. Reprezentace 3D objektů (polygonální, CSG, procedurální reprezentace). Topologie. Formáty (OBJ apod.). 4. Transformace v PG (translace, rotace, změna měřítka), homogenní souřadný systém. 5. Promítání (perspektiva vs. ortogonální promítání), kamera, ořezání (clipping), rasterizace. 6. Barva, lidské oko, barevné modely, světlo (bodové, reflektor, směrové, plošné). Míchání barev (blending). 7. Osvětlení, intenzita osvětlení, lokální osvětlovací modely (Lambert, Phong), globální osvětlovací modely, BRDF, radiozita, ray-tracing, ambient occlusion, stínování. 8. Textury v OpenGL, texturovací jednotky, texel. UV mapování. 9. Řešení viditelnosti (z-buffer, malířův algoritmus). Skybox, skydome. 10. Optická iluze nerovnosti (bump mapping, normal mapping). Displacement mapping. 11. Stíny v počítačové grafice. Shadow mapping. 12. Úvod do křivek a ploch (Bézierova křivka a plocha). Na cvičeních budou probírána témata teoreticky vysvětlená na přednáškách. Cvičení: 1. Opakování matematika, matice apod. Projekt C++, link knihoven. 2. Úvod do moderního OpenGL. Struktura projektu. 3. Objekty v OpenGL, VBO, IBO, glDrawElements, glDrawArrays. 4. Pohledové a projekční transformace (MVP). 5. Shadery (vertex, fragment). 6. Phongův osvětlovací model. 7. Načtení textury (OpenCV), uv-mapování. 8. Viditelnost, skybox, skydome. 9. Normal mapping. 10. Výpočet stínů, Stínové mapy. 11. Pohyb pro křivce. 12. 3D tisk.

Podmínky absolvování předmětu

Prezenční forma (platnost od: 2012/2013 zimní semestr, platnost do: 2020/2021 letní semestr)

Název úlohy	Typ úlohy	Max. počet bodů (akt. za podúlohy)	Min. počet bodů	Max. počet pokusů
Zápočet a zkouška	Zápočet a zkouška	100 (100)	51
Zápočet	Zápočet	45 (45)	20
Zápočtový projekt	Semestrální projekt	45	20
Zkouška	Zkouška	55 (55)	10	3
Písemná zkouška	Písemná zkouška	25	10
Ústní zkouška	Ústní zkouška	30	10

Rozsah povinné účasti: povinná účast na všech laboratorních cvičeních

Zobrazit historii

Podmínky absolvování předmětu a účast na cvičeních v rámci ISP:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rok	Program	Obor/spec.	Forma	Jazyk výuky	Konz. stř.	Ročník	Typ povinnosti
2020/2021	(B2647) Informační a komunikační technologie	(1103R031) Výpočetní matematika	P	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2020/2021	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2601R013) Telekomunikační technika	P	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2020/2021	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2612R025) Informatika a výpočetní technika	P	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2020/2021	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2612R059) Mobilní technologie	P	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2020/2021	(B2647) Informační a komunikační technologie	(1103R031) Výpočetní matematika	K	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2020/2021	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2601R013) Telekomunikační technika	K	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2020/2021	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2612R025) Informatika a výpočetní technika	K	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2020/2021	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2612R059) Mobilní technologie	K	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2019/2020	(B2647) Informační a komunikační technologie	(1103R031) Výpočetní matematika	P	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2019/2020	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2601R013) Telekomunikační technika	P	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2019/2020	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2612R025) Informatika a výpočetní technika	P	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2019/2020	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2612R059) Mobilní technologie	P	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2019/2020	(B2647) Informační a komunikační technologie	(1103R031) Výpočetní matematika	K	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2019/2020	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2601R013) Telekomunikační technika	K	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2019/2020	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2612R025) Informatika a výpočetní technika	K	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2019/2020	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2612R059) Mobilní technologie	K	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2018/2019	(B2647) Informační a komunikační technologie	(1103R031) Výpočetní matematika	P	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2018/2019	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2601R013) Telekomunikační technika	P	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2018/2019	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2612R025) Informatika a výpočetní technika	P	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2018/2019	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2612R059) Mobilní technologie	P	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2018/2019	(B2647) Informační a komunikační technologie	(1103R031) Výpočetní matematika	K	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2018/2019	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2601R013) Telekomunikační technika	K	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2018/2019	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2612R025) Informatika a výpočetní technika	K	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2018/2019	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2612R059) Mobilní technologie	K	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2017/2018	(B2647) Informační a komunikační technologie	(1103R031) Výpočetní matematika	P	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2017/2018	(B2647) Informační a komunikační technologie	(1103R031) Výpočetní matematika	K	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2017/2018	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2601R013) Telekomunikační technika	P	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2017/2018	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2601R013) Telekomunikační technika	K	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2017/2018	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2612R025) Informatika a výpočetní technika	P	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2017/2018	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2612R025) Informatika a výpočetní technika	K	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2017/2018	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2612R059) Mobilní technologie	P	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2017/2018	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2612R059) Mobilní technologie	K	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2016/2017	(B2647) Informační a komunikační technologie	(1103R031) Výpočetní matematika	P	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2016/2017	(B2647) Informační a komunikační technologie	(1103R031) Výpočetní matematika	K	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2016/2017	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2601R013) Telekomunikační technika	P	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2016/2017	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2601R013) Telekomunikační technika	K	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2016/2017	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2612R025) Informatika a výpočetní technika	P	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2016/2017	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2612R025) Informatika a výpočetní technika	K	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2016/2017	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2612R059) Mobilní technologie	P	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2016/2017	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2612R059) Mobilní technologie	K	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2015/2016	(B2647) Informační a komunikační technologie	(1103R031) Výpočetní matematika	P	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2015/2016	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2601R013) Telekomunikační technika	P	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2015/2016	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2612R025) Informatika a výpočetní technika	P	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2015/2016	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2612R059) Mobilní technologie	P	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2015/2016	(B2647) Informační a komunikační technologie	(1103R031) Výpočetní matematika	K	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2015/2016	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2601R013) Telekomunikační technika	K	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2015/2016	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2612R059) Mobilní technologie	K	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2015/2016	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2612R025) Informatika a výpočetní technika	K	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2014/2015	(B2647) Informační a komunikační technologie	(1103R031) Výpočetní matematika	P	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2014/2015	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2601R013) Telekomunikační technika	P	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2014/2015	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2612R025) Informatika a výpočetní technika	P	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2014/2015	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2612R059) Mobilní technologie	P	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2014/2015	(B2647) Informační a komunikační technologie	(1103R031) Výpočetní matematika	K	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2014/2015	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2601R013) Telekomunikační technika	K	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2014/2015	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2612R025) Informatika a výpočetní technika	K	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2014/2015	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2612R059) Mobilní technologie	K	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2013/2014	(B2647) Informační a komunikační technologie	(1103R031) Výpočetní matematika	P	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2013/2014	(B2647) Informační a komunikační technologie	(1103R031) Výpočetní matematika	K	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2013/2014	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2601R013) Telekomunikační technika	P	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2013/2014	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2601R013) Telekomunikační technika	K	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2013/2014	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2612R025) Informatika a výpočetní technika	P	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2013/2014	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2612R025) Informatika a výpočetní technika	K	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2013/2014	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2612R059) Mobilní technologie	P	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2013/2014	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2612R059) Mobilní technologie	K	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2012/2013	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2612R025) Informatika a výpočetní technika	P	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2012/2013	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2612R025) Informatika a výpočetní technika	K	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2012/2013	(B2647) Informační a komunikační technologie	(1103R031) Výpočetní matematika	P	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2012/2013	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2601R013) Telekomunikační technika	P	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2012/2013	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2612R059) Mobilní technologie	P	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2012/2013	(B2647) Informační a komunikační technologie	(1103R031) Výpočetní matematika	K	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2012/2013	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2601R013) Telekomunikační technika	K	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2012/2013	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2612R059) Mobilní technologie	K	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2011/2012	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2612R025) Informatika a výpočetní technika	P	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2011/2012	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2612R025) Informatika a výpočetní technika	K	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2011/2012	(B2647) Informační a komunikační technologie	(1103R031) Výpočetní matematika	P	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2011/2012	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2601R013) Telekomunikační technika	P	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2011/2012	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2612R059) Mobilní technologie	P	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2011/2012	(B2647) Informační a komunikační technologie	(1103R031) Výpočetní matematika	K	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2011/2012	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2601R013) Telekomunikační technika	K	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2011/2012	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2612R059) Mobilní technologie	K	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2010/2011	(B2647) Informační a komunikační technologie	(1103R031) Výpočetní matematika	P	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2010/2011	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2601R013) Telekomunikační technika	P	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2010/2011	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2612R025) Informatika a výpočetní technika	P	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2010/2011	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2612R059) Mobilní technologie	P	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2010/2011	(B2647) Informační a komunikační technologie	(1103R031) Výpočetní matematika	K	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2010/2011	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2601R013) Telekomunikační technika	K	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2010/2011	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2612R025) Informatika a výpočetní technika	K	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán
2010/2011	(B2647) Informační a komunikační technologie	(2612R059) Mobilní technologie	K	čeština	Ostrava	3	volitelný odborný	stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název bloku	Akademický rok	Forma studia	Jazyk výuky	Ročník	Z	L	Typ bloku	Vlastník bloku

Hodnocení Výuky