460-4078/01 – Počítačová grafika I (PG I)
| Garantující katedra | Katedra informatiky | Kredity | 4 |
| Garant předmětu | Ing. Tomáš Fabián, Ph.D. | Garant verze předmětu | Ing. Tomáš Fabián, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinně volitelný |
| Ročník | 1 | Semestr | zimní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2015/2016 | Rok zrušení | |
| Určeno pro fakulty | FEI | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
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:
Doporučená literatura:
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Podmínky udělení zápočtu:
Vypracování úloh zadaných na cvičení.
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. 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
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích