Název:

Základy počítačové grafiky

Zkratka:IZG
Ak.rok:2017/2018
Semestr:letní
Studijní plán:
ProgramOborRočníkPovinnost
IT-BC-3BIT2.povinný
Vyučovací jazyk:čeština
Informace pro zapsané:http://www.fit.vutbr.cz/study/courses/IZG/private/
Kredity:6 kreditů
Ukončení:zápočet+zkouška (písemná)
Výuka:
hod./sempřednáškasem./cvičenílab. cvičenípoč. cvičeníjiná
Rozsah:39001313
 zkouškatestycvičenílaboratořeostatní
Body:521201818
Garant:Španěl Michal, Ing., Ph.D., UPGM
Přednášející:Havel Jiří, Ing., Ph.D., UPGM
Španěl Michal, Ing., Ph.D., UPGM
Cvičící:Behúň Kamil, Ing., UPGM
Klíma Ondřej, Ing., UPGM
Kula Michal, Ing., UPGM
Milet Tomáš, Ing., UPGM
Najman Pavel, Ing., UPGM
Veľas Martin, Ing., UPGM
Fakulta:Fakulta informačních technologií VUT v Brně
Pracoviště:Ústav počítačové grafiky a multimédií FIT VUT v Brně
Nahrazuje:
Základy počítačové grafiky (ZPG), UPGM
Rozvrh:
DenVýukaTýdenMístnostOdDoPSKSk-odSk-do
ČtpřednáškavýukyE11210:0012:501BIAxxxx
ČtpřednáškavýukyE11210:0012:501BIBxxxx
ČtpřednáškavýukyE11210:0012:502BIA
ČtpřednáškavýukyE10410:0012:502BIA
ČtpřednáškavýukyE10510:0012:502BIA
ČtpřednáškavýukyE11210:0012:503BITxxxx
ČtpřednáškavýukyE10410:0012:501BIAxxxx
ČtpřednáškavýukyE10410:0012:501BIBxxxx
ČtpřednáškavýukyE10510:0012:501BIAxxxx
ČtpřednáškavýukyE10510:0012:501BIBxxxx
ČtpřednáškavýukyE11215:0017:501BIAxxxx
ČtpřednáškavýukyE11215:0017:501BIBxxxx
ČtpřednáškavýukyE11215:0017:502BIB
ČtpřednáškavýukyE10415:0017:502BIB
ČtpřednáškavýukyE10515:0017:502BIB
ČtpřednáškavýukyE11215:0017:503BITxxxx
ČtpřednáškavýukyE10415:0017:501BIAxxxx
ČtpřednáškavýukyE10515:0017:501BIAxxxx
ČtpřednáškavýukyE10415:0017:501BIBxxxx
ČtpřednáškavýukyE10515:0017:501BIBxxxx
 
Cíle předmětu:
  Získat přehled v oblasti základních principů rovinné (2D) a prostorové (3D) počítačové grafiky. Seznámit se základními algoritmy a metodami tvorby grafického zobrazení vektorových objektů ve 2D a 3D scénách, především: rasterizace 2D objektů; ořezávání a vyplňování 2D oblastí; transformace objektů; řešení viditelnost, osvětlení, stínování a texturování 3D objektů. Seznámit s principem a použitím hlavních 2D a 3D grafických rozhraní. Naučit se získané znalosti implementovat a používat v reálných grafických aplikacích.
Anotace:
  Přehled základních principů počítačové grafiky (vektorová, rastrová) a jejich důsledků pro tvorbu reálných grafických aplikací. Specifikace základních operací rovinné (2D) a prostorové (3D) počítačové grafiky. Specifikace principů a použití hlavních grafických rozhraní. Metody a algoritmy pro: rasterizaci úseček, kružnic a křivek (Bezier, B-spline, NURBS), ořezávání polygonů, vyplňování vektorových i rastrových uzavřených oblastí. Metody a algoritmy pro: transformaci objektů ve 2D a 3D, řešení viditelnosti, osvětlení, stínování, texturování. Metody fotorealistického zobrazení 3D scén. Metody geometrické reprezentace 3D objektů. Zpracování obrazu jako vícerozměrného signálu, antialiasing.
Získané dovednosti, znalosti a kompetence z předmětu:
  
  • Studenti porozumí základním principům rovinné (2D) a prostorové (3D) počítačové grafiky.
  • Studenti porozumí základním principům a použití hlavních grafických rozhraní.
  • Seznámí se s 2D algoritmy pro rasterizaci a ořezávání objektů a vyplňování oblastí.
  • Seznámí se s 3D algoritmy pro transformace objektů, řešení viditelnosti, osvětlení, stínování a texturování.
  • Seznámí se s metodami pro fotorealistické zobrazení 3D scén.
  • Seznámí se s metodami geometrické reprezentace 3D objektů.
  • Naučí se principům zpracování obrazů jako vícerozměrného signálu a antialiasingu.
  • Naučí se vytvářet grafické aplikace pro zobrazení rastrových i vektorových dat.
Dovednosti, znalosti a kompetence obecné:
  
  • Student se naučí řešit jednoduché problémy, individuálně i v týmu, formou domácích úkolů.
  • Zdokonalí se v praktickém užívání programátorských a ladících nástrojů jakož i v praktickém užívání programovacího jazyků C/C++.
Osnova přednášek:
 
  1. Úvod do současné počítačové grafiky, základní principy zobrazování (rastrový / vektorový).
  2. Barvy a barevné modely. Redukce barevneho prostoru, barevný a monochromatický obraz.
  3. Generování základních objektů v rastru, antialiasing.
  4. Vyplňování uzavřených oblastí.
  5. Ořezání ve 2D.
  6. Transformace ve 2D.
  7. Křivky v počítačové grafice.
  8. Základní principy 2D  grafických API, minimalistické 2D kreslítko.
  9. Reprezentace 3D objektů.
  10. Základy vykreslování 3D scény, 3D transformace a projekce. Řešení viditelnosti 3D objektů.
  11. Lokální osvětlovací modely a spojité stínování ploch. Textury a texturování.
  12. Základy fotorealistického zobrazování, raytracing a radiozita.
  13. Moderní počítačová grafika a principy 3D grafických API, vykreslovací řetězec. Úvod do OpenGL.
Osnova numerických cvičení:
 
  1. Úvod do cvičení (knihovna SDL, nástroje, kompilace).
  2. Grafické formáty, redukce barevného prostoru obrazu.
  3. Generování základních objektů v rastru.
  4. Zobrazování 2D spline křivek.
  5. Vyplňování uzavřených objektů ve 2D.
  6. 3D transformace.
  7. Základy OpenGL.
Osnova ostatní - projekty, práce:
 Samostatně řešený projekt vztahující se k problematice předmětu.
Literatura referenční:
 
  • Foley, J., D., et al., Computer Graphics: Principles and Practise, Addison-Wesley, 1992
  • Watt, A., 3D Computer Graphics, Addison-Wesley, 1993
  • Watt, A., Watt, M., Advanced Animation and Rendering Techniques: Theory and Practise, Addison-Wesley, 1992
  • Watt, A., Policarpo, F., The Computer Image, Addison-Wesley, 1998
  • Thalmann, N., M., Thalmann, D., Computer Animation: Theory and Practise (Second Revised Edition), Springer-Verlag, 1990
Literatura studijní:
 
  • Žára, J., Beneš, B., Felkel, P., Moderní počítačová grafika, ComputerPress, 1999
  • Žára, J., Počítačová grafika - principy a algoritmy, GRADA, 1992
  • Materiály k přednáškám "Základy počítačové grafiky", http://www.fit.vutbr.cz/study/course-l.php?id=92
Průběžná kontrola studia:
  
  • Projekt - 18 bodů.
  • Plnění úkolů na cvičeních, 6 x 3 bodů - 18 bodů.
  • Půlsemestrální písemka - 12 bodů.
  • Závěrečná písemná zkouška - 52 bodů.
  • Minimum pro závěrečnou písemku je 20 bodů.
  • Hranice pro úspěšné absolvování předmětu podle pravidel ECTS - 50 bodů.
Podmínky zápočtu:
  
Pro získání zápočtu a tím pro připuštění ke zkoušce musí student získat celkově nejméně 20 bodů dohromady z projektu, cvičení a půsemestrální písemky. Pokud však bude odhalena nedovolená spolupráce na projektech (plagiátorství), zápočet nebude udělen a dále bude zváženo zahájení disciplinárního řízení.