čeština

5

Studenti získají znalosti z oblasti počítačové grafiky a budou ovládat implementaci grafických a multimediálních operací v jazyce OpenGL.

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia.

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Řešení zadaného projektu 15 bodů
Test ve cvičeních 7 bodů
Úlohy ve cvičeních 8 bodů
Zkouška 70 bodů

1. Historie, základní pojmy, standardní zobrazovací režimy.
2. Barevné modely a barevné prostory.
3. Obraz a jeho reprezentace, vzorkování a kvantování, kosinová a waveletová transformace.
4. Principy 2D grafiky, křivky a jejich vlastnosti, algoritmy rasterizace.
5. Principy 3D grafiky, plochy a jejich vlastnosti. Geometrické transformace scény v homogenních souřadnicích.
6. Mapování a komprese textur, pixelové interpolace.
7. Komprese kvadrantovým stromem, kódování délkou sledu, Huffmanovo kódování, LZ77.
8. Predikční kódování. Metody ztrátové komprese, JPEG.
9. Standardy pro kódování zvuku s redukcí dat, subpásmové a percepční kódování, principy. MPEG-1 Audio, MPEG-2 Audio BC, AAC, AC-3, SBR, MPEG Surround.
10. Standardy pro kódování videa s redukcí dat, principy, kompenzace pohybu, odstupňované profily. ITU H.261, H.263, H.264, MPEG-1, 2, 4, 7.
11. Multimediální procesory a rozšiřování instrukčního souboru, proudové zpracování instrukcí, cache, technologie SIMD. Technologie MMX, 3DNow!, SSE, Altivec.
12. Čtení a zpracování s více přístupy. Procesory pro všeobecné použití, multi-threading, hyper-threading, architektura multi-core.
13. Architektury moderních GPU, vertex a pixel shadery. GPU jako paralelní systém pro výpočty, technologie DirectX, GPGPU, CUDA. Paralelizace.

Seznámit studenty s obvodovou podporou a implementací grafických a multimediálních operací, a dále s využitím jazyků OpenGL a DirectX k zpracování obrazové informace. Využití moderních technologií Intel pro implementaci zpracování multimediálních signálů.

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

Rao K.R., Hwang J.J.: Techniques & Standards for Image, Video & Audio Coding, Prentice Hall, 1996 (EN)
Heath, S. Multimedia & Communications Technology. Oxford: Focal Press, 1996. ISBN 0-240-51460-2 (EN)
Žára, Beneš, Sochor, Felkel: Moderní počítačová grafika. Druhé vydání. Computer Press, 2005. ISBN 80-251-0454-0 (CS)
Sayood, K.: Data Compression, 2nd ed. Academic Press, 2000. ISBN 1-55860-558-4 (EN)
Hanzo, L. Cherriman, P., Streit, J.: Video Compression and Communications, 2nd ed. John Wiley & Sons, Ltd, 2007. ISBN 978-0-470-51849-6 (EN)
Smékal, Z., Sysel, P. Signálové procesory. Sdělovací technika, Praha, 2006. ISBN 80-86645-08-8. (CS)
Coelho, R., Hawash, M.: DirectX, RDX, RSX, and MMX Technology. Addison Wesley, 1998. ISBN 0-201-30944-0 (EN)
Kaufman, Rendering, Visualization and Rasterization Hardware. Springer-Verlag, 1993. ISBN 3-540-56787-9 (EN)
Leiterman, J. C.: Learn Vertex and Pixel Shader Programming with DirectX 9. Wordware Publishing, Inc., 2004. ISBN 1-55622-287-4 (EN)

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

26 hod., povinná

1. Úvod do OpenGL, knihovny GLUT a GLU, instalace GLUT, základní práce s okny a vymazání pixel bufferu.
2. Základy vykreslování v OpenGL, 2D scéna, body, čáry, vertexy, práce s barevnou informací, tloušťky, vysvětlení transformací a transformační matice.
3. Schéma komunikace mezi uživatelem a prostředím, obsluha myši, klávesnice, jednoduché grafické uživatelské rozhraní ve formě menu, samostatně animovaná scéna bez zásahu uživatele, vysvětlení principu double buffering.
4. Zadání projektů, bitmapová grafika, výpis textu, display listy, vertex arrays
5. Základní vykreslování ve 3D grafice s jednoduchým stínováním, překrývání stěn, řešení problému pomocí tzv. malířova algoritmu a z-bufferu, normály stěn a základy osvětlení.
6. Phongův osvětlovací model a jeho výpočetní složky, světelné zdroje. Pokročilé 3D-texturování, mipmapping, blending. Vysvětlení principu některých efektů.
7. Intel Integrated Performance Primitives (IPP) - Úvod do programování. Vzájemné převody nejpoužívanějších barevných prostorů (RGB, YCbCr, HLS, stupně šedi), gama korekce.
8. Intel Integrated Performance Primitives (IPP)
9. Intel Threading Building Blocks (TBB)
10. Programování DirectX - část Direct3D pro modelování 3D scén – vertex shadery a pixel shadery, rozdíly oproti OpenGL
11. Programování DirectX - část DirectSond pro práci s audiosignály – přehrávání audiosignálů, plug-in moduly a práce s nimi, manažer grafů filtrů
12. Programování DirectX - část DirectShow pro práci s videem – přehrávání videa a práce s videosignálem, systém kodeků, streaming