460-4033/01 – Počítačová grafika II (PG II)

Garantující katedraKatedra informatikyKredity4
Garant předmětuIng. Tomáš Fabián, Ph.D.Garant verze předmětudoc. Ing. Petr Gajdoš, Ph.D.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostvolitelný odborný
Ročník1Semestrletní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2010/2011Rok zrušení2014/2015
Určeno pro fakultyFEIUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
GAJ03 doc. Ing. Petr Gajdoš, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Klasifikovaný zápočet 2+2
kombinovaná Klasifikovaný zápočet 10+4

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Cílem předmětu je doplnit a rozšířit témata, se kterými se mohl posluchač seznámit v předmětu Počítačová grafika I se zaměřením na syntézu obrazu v reálném čase pomocí rasterizace i hybridních přístupů. Důraz je kladen na praktické použití grafických API OpenGL a Vulkan při vytváření programů pro zobrazování 3D scén demonstrujících jednotlivá probíraná témata. Absolvent předmětu dokáže: - definovat afinní a projektivní transformace, - popsat základní části standardního zobrazovacího řetězce, - orientovat se ve struktuře API OpenGL, - konfigurovat jednotlivé parametry grafického rozhraní a vytvářet kód pro jeho programovatelné části v jazyce GLSL, - vytvářet složitější zobrazovací řetězce pokročilých technik (odložené stínování, generování stínů, simulace globálního osvětlení), - systematicky analyzovat a odstraňovat chyby v grafickém výstupu, - kombinovat rasterizaci s technikami rekurzivního sledování paprsků, - vytvářet aplikace pro zobrazování interaktivní 3D grafiky.

Vyučovací metody

Přednášky
Individuální konzultace
Cvičení (v učebně)

Anotace

Náplň tohoto předmětu si klade za cíl rozšířit posluchačovy znalosti získané v předmětu Počítačová grafika I o techniky syntézy obrazu v reálném čase pomocí moderních grafických API stavějících na možnostech soudobých grafických akcelerátorů. Důraz je kladen na popis jednotlivých částí standardního zobrazovacího řetězce, ale rovněž jsou probírány pokročilé hybridní přístupy kombinující rasterizaci s metodami rekurzivního sledování paprsků pro dosažení realistické podoby výsledných obrazů. Teoretické poznatky získané během rozboru dílčích úloh slouží jako základ pro praktickou implementaci konkrétních příkladů na cvičeních. Cvičení tedy úzce korespondují s přednáškami a předpokládá se praktická realizace zmíněných témat v prostředí jazyka C++.

Povinná literatura:

[1] Gordon, V. S., Clevenger, J. Computer Graphics Programming in OpenGL with C++. Mercury Learning & Information, 2nd edition, 2020. [2] Sellers, G., Wright, R. S., Haemel, N. OpenGL Superbible: Comprehensive Tutorial and Reference. Addison-Wesley Professional, 2015, 880 stran, 7th edition, ISBN 978-0672337475. [3] De Vries, J.: Learn OpenGL: Learn modern OpenGL graphics programming in a step-by-step fashion. Kendall & Welling, 2020, 522 stran, ISBN 978-9090332567. [4] Sojka, E.: Počítačová grafika II: metody a nástroje pro zobrazování 3D scén, VŠB-TU Ostrava, 2003, ISBN 80-248-0293-7. [5] Sojka, E., Němec, M., Fabián, T.: Matematické základy počítačové grafiky, VŠB-TU Ostrava, 2011. [6] Stroustrup, B. The C++ Programming Language. Addison-Wesley Professional, 4th edition, 2013.

Doporučená literatura:

[1] Pharr, M., Jakob, W., Humphreys, G.: Physically Based Rendering, Third Edition: From Theory to Implementation, Morgan Kaufmann, 2016, 1266 stran, ISBN 978-0128006450. [2] Haines, E., Akenine-Möller, T. (ed.): Ray Tracing Gems: High-Quality and Real-Time Rendering with DXR and Other APIs. Apress, 2019, 607 stran, ISBN 978-1484244265. [3] Shirley, P., Morley, R. K.: Realistic Ray Tracing, Second Edition, AK Peters, 2003, 235 pages, ISBN 978-1568814612. [4] Akenine-Möller, T., Haines, E., Hoffman, N.: Real-Time Rendering, Fourth Edition, AK Peters, 2018, 1198 pages, ISBN 978-1351816151.

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

Podmínky udělení zápočtu: Řešitelská skupina odevzdá projekt, který bude řešit zadané téma. Jeho funkční část bude prezentována v rámci cvičení v zápočtovém týdnu. Každý bude mít krátkou prezentaci na zvolené téma z oblasti počítačové grafiky.

E-learning

Další požadavky na studenta

Předpokládá se, že má student znalosti programování v C, C++.

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

Přednášky: Přednášky jsou tematicky rozděleny, přičemž za stěžení se považuje první sada o OpenGL. Získané poznatky jsou pak dále aplikovány v rámci zbývajících přednášek. Základní prvky OpenGL - Úvod do OpenGL – historie vzniku, srovnání s DirectX, vysvětlení datových toků, syntaxe příkazů, programová rozhraní pro OpenGL - Základní tvary, display listy, vertex arrays a VBO (Vertext Buffer Object) - Souřadné systémy, základní transformace, transformační matice a jejich zásobník, - Světlo, stínování, materiály - Míchání barev, použití mlhy, antialiasing - Bitmapy a obrázky, Textury, Multi-textury, - Framebuffer, renderování do textury - Tessellátory, kvadriky, evaluátory, NURBS Shaders - OpenGL 4+ + GLSL 4+ Vizualizace specifických dat - Datové struktury a jejich reprezentace v OpenGL - Volumetrické renderování - Tvorba komplexní scény, modely terénu - Vizualizace konečných prvků - Vizualizace lékařských dat - Vizualizace chemických struktur Herní engine - Datový model herního engine - Práce s vytvořenými 3D modely + jejich reprezentace v OpenGL - Bone systémy, L-systémy - Částicové systémy a jejich vizualizace - Fyzikální modely, nVidia PhysX Virtuální realita - VRML, X3D - Stereoprojekce Cvičení: Cvičení korespondují s přednáškami. Počítačové laboratoře: Cvičení budou korespondovat s přednáškami. Budou se řešit konkrétní úlohy z probrané oblasti. Požaduje se dobrá znalost C++,C# nebo Javy. Primárním jazykem je C++.

Podmínky absolvování předmětu

Kombinovaná forma (platnost od: 2010/2011 zimní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Klasifikovaný zápočet Klasifikovaný zápočet 100  51
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2014/2015 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2014/2015 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T059) Mobilní technologie P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2014/2015 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2014/2015 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T059) Mobilní technologie K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2013/2014 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2013/2014 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2013/2014 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T059) Mobilní technologie P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2013/2014 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T059) Mobilní technologie K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2012/2013 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2012/2013 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2012/2013 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T059) Mobilní technologie P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2012/2013 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T059) Mobilní technologie K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2011/2012 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2011/2012 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2011/2012 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T059) Mobilní technologie P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2011/2012 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T059) Mobilní technologie K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T059) Mobilní technologie P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T059) Mobilní technologie K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku