UINA335 Comp. Geometry and Computer Graphics II

Filozoficko-přírodovědecká fakulta v Opavě
léto 2018
Rozsah
2/2/0. 6 kr. Ukončení: zk.
Vyučující
doc. RNDr. Luděk Cienciala, Ph.D. (přednášející)
doc. RNDr. Luděk Cienciala, Ph.D. (cvičící)
Garance
doc. RNDr. Luděk Cienciala, Ph.D.
Ústav informatiky – Filozoficko-přírodovědecká fakulta v Opavě
Předpoklady
UINA334 Comp. Geom. and Comp. Graph. I
Počítačová grafika ve 2D.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Follows the subject Computational Geometry and Computer Graphics I. Content of the course is in 3D computer graphics, basic algorithms, basic geomterie used in computer graphics.
Osnova
  • 1. Základy prostorové grafiky - Stavební kameny hraniční reprezentace: polygonální reprezentace - zmenšování počtu trojúhelníků, vyjádření a základní vlastnosti parametrických ploch - Beziérovy plochy, B - spline plochy, sada obrysů rovnoběžných řezech - reprezentace kontur, implicitní plochy - implicitní funkce, směšovací funkce a koeficient ci, zobrazování implicitních ploch.

    2. Reprezentace těles: hraniční reprezentace těles - vrcholy, hrany a stěny, hranová reprezentace, jednoduchá plošková reprezentace, strukturovaná plošková reprezentace, šablonování - přímkové plochy, rotační šablonování, vyčíslení obsazenosti prostoru a oktalové stromy, konstruktivní geometrie těles - CSG primitiva, převod CSG stromu do jiných reprezentací.

    3. Objemová reprezentace těles a vícerozměrná data: mřížky - dimenzionalita domény a typ vzorků, rozlišení dat, trojrozměrné objekty a data v diskrétní mřížce - základní objemové elementy (voxel a buňka), topologie, digitální topologie a spojitost, vícerozměrná data a neskalární vzorky, převod trojrozměrných objemových dat na trojúhelníky - algoritmus Marching Cubes, algoritmus Marching Tetrahedra, algoritmus Dividing Cubes.

    4. Procedurální modelování: fraktální geometrie - fraktální dimenze, fraktál, lineární deterministické fraktály, statistické fraktály, statistické fraktály ve vyšších dimenzí, obrysy pobřeží, hory, oblaka, kameny a fraktální planety, systémy částic.

    5. Promítání: rovnoběžné promítání, středové promítání, pohledový objem, pohledové transformace.

    6. Světlo: teorie světla, osvětlovací model - fyzikálně založené osvětlovací modely, empirické osvětlovací modely, lom světla, osvětlení v objemové reprezentaci a systémech částic - odvození integrálu pro zobrazování objemů, světelné zdroje - bodový zdroj, zdroj rovnoběžného světla, plošný zdroj, reflktor, tabulka, obloha, stínování - konstantní stínování, Gouraudovo stínování, Phongovo stínování.

    7. Řešení viditelnosti: předzpracování dat, liniové algoritmy viditelnosti, rastrové algoritmy viditelnosti - paměť hloubky, řádková paměť hloubky, malířův algoritmus, dělení obrazovky, zobrazování prostorových grafů, zobrazování objemů, - metody nehledající povrch, jednoduché zobrazení povrchu, zobrazení povrchu normálou.

    8. Stíny - dělení povrchu, stínové těleso, stínová paměť hloubky.
Literatura
    doporučená literatura
  • Klawonn, F. Introduction to Computer Graphics: Using Java 2D and 3D. Springer, 2012. ISBN 9781447127321. info
  • Sarfraz, M. Interactive Curve Modeling: With Applications to Computer Graphics, Vision and Image Processing. Springer, 2010. ISBN 9781849966634. info
  • Mark de Berg a kol. Computational Geometry: Algorithms and Applications. Springer, 2008. ISBN 9783540779735. info
  • Agoston, K., M. Computer Graphics and Geometric Modelling: Implementation & Algorithms. Springer, 2005. ISBN 9781852338183. info
  • Egerton, P. A., Hall, W. S. Computer Graphics - Mathematical first steps. Pearson Education, 1999. info
  • ŽÁRA, J., BENEŠ, B., FENKEL, P. Moderní počítačová grafika. Brno Computer Press, 1998. ISBN 80-7226-049-9. info
  • Hudec, J. Algoritmy počítačové grafiky. Praha, ČVUT, 1997. info
  • Granát, L., Selechovský, H. Počítačová grafika. Praha, ČVUT, 1995. info
  • Drs, L., Ježek, F., Novák, J. Počítačová grafika. Praha, ČVUT, 1995. info
  • Sobota, B. Počítačová grafika a jazyk C. České Budějovice, KOOP, 1995. info
  • Žára, J., Sochor, J. Algoritmy počítačové grafiky. ČVUT Praha, 1993. info
  • Skála, V. Světlo, barvy a barevné systémy v počítačové grafice. Praha, ČVUT, 1993. info
  • Drdla, J. Metody modelování křivek a ploch v počítačové geometrii. Olomouc, UP, 1992. info
  • Slavík, P. Metody zpracování grafické informace. Praha, ČVUT, 1992. info
  • Poláček, J., Ježek, G., Kopincová, E. Počítačová grafika. Praha, 1991. info
  • Heinz-Otto Leitgen, Peter H. Richter. The Beauty of Fractals. Springer, 1986. ISBN 9783540158516. info
  • Drs, L. Plochy ve výpočetní technice. Praha, ČVUT, 1984. info
Výukové metody
Přednáška s aktivizací
Přednáška s analýzou videozáznamu
Metody hodnocení
Zkouška
Vyučovací jazyk
Angličtina
Informace učitele
Informace týkající se podmínek udělení zápočtu:
- Student prezenčního studia píše v rámci cvičení dva zápočtové testy bodované maximálně 30 body za každý test.
o 1. test se skládá ze 3 částí:
- Část teoretická (10 bodů)
- Část početní (10 bodů)
- Část praktická (10 bodů)
o 2. test se skládá ze 2 částí:
- Část teoretická (20 bodů)
- Část praktická (10 bodů)
o Nutnou podmínkou pro možnost vykonání testu je přihlášení na příslušný termín konání zápočtového testu na stránkách: http://axpsu.fpf.slu.cz/~cie10ui/index.php.
- V rámci semestru mohou studenti získat prémiové body (maximálně však 10 bodů) za odevzdání praktické úlohy v den konání cvičení, na kterém byla úloha zadána nebo za řešení složitější početní úlohy.
- Každý student zpracovává zadaný projekt, který je ohodnocen maximálně 30 body.
o Odevzdání projektu je nutnou podmínkou pro udělení zápočtu.
o Na vybraný projekt se mohou přihlásit nejvýše dva studenti prezenčního studia druhý týden příslušného semestru akademického roku a to na stránkách:
http://axpsu.fpf.slu.cz/~cie10ui/index.php.
o Nejzazší termín odevzdání projektu je zápočtový týden příslušného semestru. Za každý další započatý týden se maximální počet bodů, které student může za projekt získat, snižuje o 50 procent.
o Součástí projektu je i uživatelská příručka, kde jsou popsány použité postupy, algoritmy.
- Pro udělení zápočtu je nutné celkem získat (2 testy + projekt) 55 bodů.
Informace týkající se zkoušky:
- Ze zkouškové písemky je možné získat 70 bodů.
o Pro úspěšné vykonání je potřeba získat minimálně 35 bodů.
- Známka je stanovena součtem bodů za zkoušku a bodů, které student získal v rámci semestru.
- Stupnice:
Hodnocení Body
A 160 147
B 146 133
C 132 119
D 118 105
E 104 91
F 90 0
Další komentáře
Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
Předmět je zařazen také v obdobích léto 2019, léto 2020, léto 2021, léto 2022, léto 2023, léto 2024, léto 2025.