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

Cílem předmětu je prohloubení základních znalostí počítačové grafiky, se kterými se mohl posluchač seznámit v bakalářském studiu. Po absolvování předmětu posluchač porozumí základním principům moderních metod fotorealistického zobrazování scény. Vybrané metody bude umět popsat, naimplementovat a vytvářet aplikace pro renderování obrazů na základě fyzikálních principů šíření světa, přičemž důraz je kladen především na globální metody. Absolvent předmětu dokáže: - definovat základní struktury a operace používané v počítačové grafice se zaměřením na syntézu obrazu pomocí technik sledování paprsků, - orientovat se v algoritmech rekurzivního sledování paprsků, - formulovat rozdíl mezí lokálními a globálními metodami výpočtu osvětlení, - řešit zobrazovací rovnici metodou Monte Carlo, - navrhovat postupy pro urychlení konvergence stochastických metod, - konstruovat akcelerační struktury pro urychlení průchodu paprsku scénou, - specifikovat rozhodující optické vlastnosti vybraných typů materiálů, - vytvářet výkonné paralelizované aplikace pro fotorealistickou syntézu obrazu.

Předmět volně navazuje na úvodní bakalářský kurz Základy počítačové grafiky a pokrývá hlavní principy fotorealistické syntézy obrazu. Jsou probírána zejména tato témata: metoda sledování paprsku, osvětlovací modely, modely odrazu světla od povrchu (BRDF), zobrazovací rovnice, základy metody Monte Carlo pro simulaci transportu světla, zajištění fyzikální korektnosti výsledků, urychlování výpočtu, vyhlazování obrazu a popis základních optických materiálových modelů. Předmět zahrnuje cvičení, během kterých jsou témata probírána na přednáškách prakticky realizována formou implementace programů k zápočtu. 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++.

[1] Shirley, P., Morley, R. K.: Realistic Ray Tracing, Second Edition, AK Peters, 2003, 235 pages, ISBN 978-1568814612. [2] Akenine-Moller, T., Haines, E., Hoffman, N.: Real-Time Rendering, Third Edition, AK Peters, 2008, 1045 pages, ISBN 978-1568814247. [3] Dutré, P.: Global Illumination Compendium, 2003, 68 pages. [4] Ryer, A. D.: The Light Measurement Handbook, 1997, 64 pages.

Podmínkou udělení zápočtu je odevzdání jednotlivých úloh ze cvičení. Funkčnost jednotlivých částí bude prezentována v rámci cvičení v zápočtovém týdnu. Podmínkou pro udělení zápočtu je zvládnutí těchto úloh s bodovým ziskem minimálně 20 bodů ze 45 možných. Hodnotí se zejména míra pochopení daného problému, správnost implementace algoritmů, funkčnost a vizuální úroveň prezentovaných výsledků. Předpokládá se výborná orientace v odevzdaném zdrojovém kódu. Předmět je ukončen ústní zkouškou s písemnou přípravou.