460-4078/01 – Počítačová grafika I (PG I)

Garantující katedraKatedra informatikyKredity4
Garant předmětuIng. Tomáš Fabián, Ph.D.Garant verze předmětuIng. Tomáš Fabián, Ph.D.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinně volitelný
Ročník1Semestrzimní
Odkaz na webJazyk výukyčeština
Rok zavedení2015/2016Rok zrušení
Určeno pro fakultyFEIUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
FAB038 Ing. Tomáš Fabián, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 2+2
kombinovaná Zápočet a zkouška 10+0

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Cílem předmětu je prohloubení znalostí počítačové grafiky. Po absolvování předmětu posluchač porozumí základním principům moderních metod fotorealistického zobrazování scény. Vybrané metody bude též umět naimplementovat.

Vyučovací metody

Přednášky
Cvičení (v učebně)

Anotace

Předmět volně navazuje na úvodní kurz Základy počítačové grafiky a pokrývá základy fotorealistické syntézy obrazu. Jsou probírána zejména tato témata: metoda sledování paprsku, osvětlovací modely, modely odrazu světla od povrchu (BRDF), renderovací rovnice, základy metody Monte Carlo pro simulaci transportu světla, urychlování výpočtu, vyhlazování obrazu. Předmět zahrnuje cvičení, během kterých jsou témata probírána na přednáškách prakticky realizována formou implementace programů k zápočtu.

Povinná literatura:

1. Sojka, E.: Počítačová grafika II: metody a nástroje pro zobrazování 3D scén, VŠB-TU Ostrava, 2003 (ISBN 80-248-0293-7). 2. Sojka, E., Němec, M., Fabián, T.: Matematické základy počítačové grafiky, VŠB-TU Ostrava, 2011.

Doporučená literatura:

1. Pharr, M., Jakob, W., Humphreys, G.: Physically Based Rendering, Third Edition: From Theory to Implementation, Morgan Kaufmann, 2016, 1266 pages, ISBN 978-0128006450. 2. Shirley, P., Morley, R. K.: Realistic Ray Tracing, Second Edition, AK Peters, 2003, 235 pages, ISBN 978-1568814612. 3. Akenine-Moller, T., Haines, E., Hoffman, N.: Real-Time Rendering, Third Edition, AK Peters, 2008, 1045 pages, ISBN 978-1568814247. 4. Dutré, P.: Global Illumination Compendium, 2003, 68 pages.

Způsob průběžné kontroly znalostí během semestru

Podmínky udělení zápočtu: Vypracování úloh zadaných na cvičení.

E-learning

Další požadavky na studenta

Další požadavky na studenta nejsou kladeny.

Minimální znalostní požadavky

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

Přednášky: 1. Fyzikální a matematické základy syntézy obrazu (světlo, radiometrické a fotometrické veličiny, transformace, souřadné systémy, barevné systémy). 2. Model kamery. 3. Metoda sledování paprsku (Ray Tracing), výpočet průsečíků těles s paprskem. 4. Základní typy materiálů, modely odrazu světla, textury. 5. Mikroploškové modely (Cook-Torrance, Oren-Nayar), obecné BRDF. 6. Vzorkování a anti-aliasing. 7. Urychlovací metody, akcelerační datové struktury a paralelizace. 8. Renderovací rovnice (Kajiya) a její řešení pomocí metod Monte Carlo. 9. Metoda sledování cest (Path Tracing), techniky snižování rozptylu (vzorkování po částech a podle důležitosti, ruská ruleta, next event estimation, přímé osvětlení). 10. Zdroje světla (vzorkování, image based lighting) 11. Obousměrné sledování cest (Bi-directional Path Tracing), metoda fotonových map. 12. Spektrální trasování, tone mapping. 13. Další metody fotorealistického zobrazování scén. 14. Další metody modelování a zobrazování těles (hraniční modely, CSG, distance function). Cvičení (PC učebna): 1. Načítání a reprezentace dat, podpůrné knihovny (např. Embree, OptiX). 2. Implementace jednoduché kamery. 3. Základní ray casting (A. Appel). 4. Implementace difuzních materiálů a Phongova osvětlovacího modelu. 5. Rozšíření materiálů o kovové povrchy (reflexe) a dielektrické materiály (refrakce a útlum), Whittedův rekurzivní ray tracing. 6. Supersampling, gama korekce. 7. Akcelerace výpočtu. 8. Základní path tracing. 9. Urychlování konvergence, implementace vybraných BRDF. 10. Vzorkování zdrojů světla. 11. Dokončení implementace základního path traceru. 12. Úprava grafického výstupu ray traceru (tone mapping). 13. Rezerva na dopracování jednotlivých úloh. 14. Ukázka výsledných obrázků, zápočet.

Podmínky absolvování předmětu

Prezenční forma (platnost od: 2015/2016 zimní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 45  20
        Zkouška Zkouška 55  6
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramOborSpec.FormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2018/2019 (N2647) Informační a komunikační technologie (1103T031) Výpočetní matematika P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2018/2019 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2018/2019 (N2647) Informační a komunikační technologie (1103T031) Výpočetní matematika K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2018/2019 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2017/2018 (N2647) Informační a komunikační technologie (1103T031) Výpočetní matematika P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2017/2018 (N2647) Informační a komunikační technologie (1103T031) Výpočetní matematika K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2017/2018 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2017/2018 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2016/2017 (N2647) Informační a komunikační technologie (1103T031) Výpočetní matematika P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2016/2017 (N2647) Informační a komunikační technologie (1103T031) Výpočetní matematika K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2016/2017 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2016/2017 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2015/2016 (N2647) Informační a komunikační technologie (1103T031) Výpočetní matematika P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2015/2016 (N2647) Informační a komunikační technologie (1103T031) Výpočetní matematika K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2015/2016 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2015/2016 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku