460-2021/03 – Základy počítačové grafiky (ZPG)

Garantující katedraKatedra informatikyKredity4
Garant předmětuIng. Martin Němec, Ph.D.Garant verze předmětuIng. Martin Němec, Ph.D.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostvolitelný odborný
Ročník3Semestrzimní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2019/2020Rok zrušení
Určeno pro fakultyFEIUrčeno pro typy studiabakalářské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
NEM03 Ing. Martin Němec, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 2+2
kombinovaná Zápočet a zkouška 9+9

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 na PC učebně: 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

Kombinovaná forma (platnost od: 2019/2020 zimní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodůMax. počet pokusů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 45  20
        Zkouška Zkouška 55  10 3
Rozsah povinné účasti: Povinná účast na všech laboratorních cvičeních.

Zobrazit historii

Podmínky absolvování předmětu a účast na cvičeních v rámci ISP: Splnění všech povinných úkolů v individuálně dohodnutých termínech.

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2023/2024 (B0613A140014) Informatika INF K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2023/2024 (B0613A140014) Informatika INF P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2023/2024 (B0541A170008) Výpočetní a aplikovaná matematika P čeština Ostrava 3 volitelný odborný stu. plán
2023/2024 (B0541A170008) Výpočetní a aplikovaná matematika K čeština Ostrava 3 volitelný odborný stu. plán
2022/2023 (B0613A140014) Informatika INF K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2022/2023 (B0613A140014) Informatika INF P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2022/2023 (B0541A170008) Výpočetní a aplikovaná matematika K čeština Ostrava 3 volitelný odborný stu. plán
2022/2023 (B0541A170008) Výpočetní a aplikovaná matematika P čeština Ostrava 3 volitelný odborný stu. plán
2022/2023 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 3 volitelný odborný stu. plán
2022/2023 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 3 volitelný odborný stu. plán
2021/2022 (B0613A140014) Informatika INF P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2021/2022 (B0613A140014) Informatika INF K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2021/2022 (B0541A170008) Výpočetní a aplikovaná matematika P čeština Ostrava 3 volitelný odborný stu. plán
2021/2022 (B0541A170008) Výpočetní a aplikovaná matematika K čeština Ostrava 3 volitelný odborný stu. plán
2021/2022 (B2647) Informační a komunikační technologie (1103R031) Výpočetní matematika P čeština Ostrava 3 volitelný odborný stu. plán
2021/2022 (B2647) Informační a komunikační technologie (2601R013) Telekomunikační technika P čeština Ostrava 3 volitelný odborný stu. plán
2021/2022 (B2647) Informační a komunikační technologie (1103R031) Výpočetní matematika K čeština Ostrava 3 volitelný odborný stu. plán
2021/2022 (B2647) Informační a komunikační technologie (2601R013) Telekomunikační technika K čeština Ostrava 3 volitelný odborný stu. plán
2021/2022 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R059) Mobilní technologie P čeština Ostrava 3 volitelný odborný stu. plán
2021/2022 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R059) Mobilní technologie K čeština Ostrava 3 volitelný odborný stu. plán
2021/2022 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 3 volitelný odborný stu. plán
2021/2022 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 3 volitelný odborný stu. plán
2020/2021 (B0613A140014) Informatika INF K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2020/2021 (B0613A140014) Informatika INF P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2020/2021 (B0541A170008) Výpočetní a aplikovaná matematika P čeština Ostrava 3 volitelný odborný stu. plán
2020/2021 (B0541A170008) Výpočetní a aplikovaná matematika K čeština Ostrava 3 volitelný odborný stu. plán
2019/2020 (B0541A170008) Výpočetní a aplikovaná matematika P čeština Ostrava 3 volitelný odborný stu. plán
2019/2020 (B0541A170008) Výpočetní a aplikovaná matematika K čeština Ostrava 3 volitelný odborný stu. plán
2019/2020 (B0613A140014) Informatika INF P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2019/2020 (B0613A140014) Informatika INF K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku

Hodnocení Výuky



2021/2022 zimní