Course detail

Moderní počítačová grafika

FEKT-MPC-MPGAcad. year: 2021/2022

Předmět se věnuje počítačové grafice a 3D modelování. Cílem je představit modelování scén počítačem jak po teoretické tak po praktické stránce. Témata pokrývají široký rozsah od barevných modelů přes 3D modelování pomocí polynomů a sítí vrcholů až po implementaci, včetně využití možností GPU.

Language of instruction

čeština

Number of ECTS credits

6

Mode of study

Not applicable.

Guarantor

prof. Mgr. Pavel Rajmic, Ph.D.

Department

Ústav telekomunikací (UTKO)

Výsledky učení předmětu

V rámci přednášek studenti získají znalosti z oblasti počítačové grafiky teoretického charakteru a cvičení slouží k nabytí praktických zkušeností -- zejména se jedná o implementaci 2D a 3D modelů pomocí knihovny OpenGL.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia Teleinformatika. Znalost zpracování signálu výhodou.

Co-requisites

Not applicable.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky a cvičení na počítači. Předmět využívá e-learning (Moodle). Student odevzdává jeden samostatný projekt.

Způsob a kritéria hodnocení

Řešení zadaného projektu: max. 25 bodů
Test ve cvičeních: max. 12 bodů
Úlohy ve cvičeních: max. 3 bodů
Zkouška: max. 60 bodů, minimum 20 bodů

Osnovy výuky

1. Barevné modely a barevné prostory. Reprezentace obrazu v počítači: formáty čísel, paměť, režimy.
2. 2D grafika: křivky, navazování křivek, polynomy, Bézierovy kubiky.
3. 2D grafika: racionální Bézierovy kubiky, NURBS. Rasterizace úsečky, kružnice, elipsy a Bézierovy křivky.
4. 3D grafika: polygony, sítě, subdivisions, Catmull-Clark, T-splines.
5. 3D grafika: parametrická definice plátu, navazování plátů, Bézierovy bikubiky, NURBS.
6. 3D grafika: homogenní souřadnice, geometrické transformace, projekce, perspektiva.
7. Osvětlovací modely, stínování, vržení stínu.
8. Viditelnost. Globální zobrazovací modely.
9. Textury a jejich mapování. Bitmapové textury. Komprese textur, interpolace v texturách, aliasing. Procedurální textury.
10. Grafické procesory, graphic pipeline. Paralelizace a CUDA.

Work placements

Not applicable.

Učební cíle

Seznámit studenty s 3D modelováním, počínaje definicí objektů, přes jejich manipulaci a interakci s uživatelem, až po implementaci na grafických procesorech. Seznámit posluchače s knihovnou OpenGL a naučit studenty využít OpenGL k vytvoření a zpracování 3D obrazové informace.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

přednášky jsou nepovinné
počítačová cvičení jsou povinná
odevzdání samostatného projektu je povinné

Recommended optional programme components

Not applicable.

Prerequisites and corequisites

Not applicable.

Basic literature

Žára, J., Beneš, B., Sochor, J., Felkel, P.: Moderní počítačová grafika. Druhé vydání. Computer Press, 2005. ISBN 80-251-0454-0 (CS)
RAJMIC, P.; SCHIMMEL, J. Moderní počítačová grafika. Brno: Vysoké učení technické v Brně, 2013. ISBN: 978-80-214-4906- 0. (CS)

Recommended reading

Foley, J.D., van Dam, A., Feiner, S.K., Hughes, J.F.: Computer Graphics, Principles and Practice, Addison Wesley, 1990 (EN)

Elearning

eLearning: currently opened course

Classification of course in study plans

  • Programme MPC-AUD magisterský navazující

    specialization AUDM-ZVUK , 1 year of study, letní semester, povinně volitelný

  • Programme MPC-IBE magisterský navazující 2 year of study, letní semester, povinně volitelný
  • Programme MPC-TIT magisterský navazující 1 year of study, letní semester, povinně volitelný

Type of course unit

 

Přednáška

26 hod., optionally

Teacher / Lecturer

prof. Mgr. Pavel Rajmic, Ph.D.

Syllabus

2D grafika: křivky, navazování křivek, polynomy, Bézierovy kubiky
2D grafika: racionální Bézierovy kubiky, NURBS. Rasterizace úsečky, kružnice, elipsy a Bézierovy křivky.
3D grafika: polygony, sítě, subdivisions, Catmull-Clark, T-splines
3D grafika: parametrická definice plátu, navazování plátů, Bézierovy bikubiky, NURBS
3D grafika: homogenní souřadnice, geometrické transformace
3D grafika: projekce, perspektiva.
Osvětlovací modely, stínování, vržení stínu.
Viditelnost. Globální zobrazovací modely.
Textury a jejich mapování. Bitmapové textury.
Komprese textur, interpolace v texturách, aliasing. Procedurální textury.
Reprezentace obrazu v počítači: formáty čísel, paměť, režimy reprezentace, barevné modely a prostory
Grafické procesory, graphic pipeline. Paralelizace a CUDA.

Cvičení na počítači

26 hod., compulsory

Teacher / Lecturer

Ing. Ondřej Mokrý, Ph.D.

Syllabus

Úvod do OpenGL: popis systému, instalace a zprovoznění GLUT, práce s okny; události, systém obsluhy, onDisplay, onReshape. Základy vykreslování: vertex a způsoby vykreslování, 2D – body, čáry, vyplněné útvary, vykreslování křivek sledem úseček.
Základy vykreslování ve 2D: vlastnosti vertexu – definice barev, množiny souřadnic a vlastností – vertex arrays. Komunikační prostředky – klávesnice, myš, timery (animace bez zásahu uživatele), double buffer, UI – menu
Bézierovy křivky ve 2D a interakce s uživatelem. Práce s bitmapami (obrázky, texty). 3D: vertex arrays, kvadriky.
3D: Bézierovy pláty ve 3D. Subdivisions. Zapojení uživatelské interakce do subdivisions.
3D: Geometrické transformace, transformační matice, jednoduché příklady.
3D: zobrazení, perspektiva, ořezávací algoritmy (malířův, z-buffer), efekty mlhy, Phongův osvětlovací model, normály.
3D: textury a práce s texturami, pokročilé vlastnosti; mipmapping, blending, kvadriky.
3D: graf scény - dědění vlastností a transformací objektů ve 3D, pohyb ve 3D prostoru, Bézierovy pláty.
3D: Vysokoúrovňová animace spojených segmentů
Test -- OpenGL. Úvod do Blenderu.
Blender -- pokračování, modelování 3D útvarů, export modelu, načtení a práce se souborem .obj v rámci OpenGL.
OpenCV -- přístupy k pixelům 2D obrazu. Intel Peformance Primitives: gamma korekce, převody mezi barevnými modely.

Elearning

eLearning: currently opened course