Název:

Výtvarná informatika

Zkratka:VIN
Ak.rok:2014/2015
Semestr:letní
Studijní plán:
ProgramOborRočníkPovinnost
IT-MGR-2MBI-volitelný
IT-MGR-2MBS-volitelný
IT-MGR-2MGM1.volitelný
IT-MGR-2MIN-volitelný
IT-MGR-2MIS-volitelný
IT-MGR-2MMI-volitelný
IT-MGR-2MMM-volitelný
IT-MGR-2MPV-volitelný
IT-MGR-2MSK-volitelný
Vyučovací jazyk:čeština
Kredity:5 kreditů
Ukončení:zkouška (písemná)
Výuka:
hod./sempřednáškasem./cvičenílab. cvičenípoč. cvičeníjiná
Rozsah:2600026
 zkouškatestycvičenílaboratořeostatní
Body:5100049
Garant:Čadík Martin, doc. Ing., Ph.D., UPGM
Přednášející:Čadík Martin, doc. Ing., Ph.D., UPGM
Staudek Tomáš, Mgr., Ph.D., UPGM
Fakulta:Fakulta informačních technologií VUT v Brně
Pracoviště:Ústav počítačové grafiky a multimédií FIT VUT v Brně
 
Cíle předmětu:
  Cílem je získat přehled o možnostech a principech současných metod výpočetní fotografie (http://cphoto.fit.vutbr.cz/) a seznámit se s principy matematiky a informatiky ve výtvarném umění, seznámit se s příklady aplikovaného počítačového umění, jeho historií, současnými tendencemi i výhledy do budoucna, naučit se praktickým dovednostem z oblasti výtvarné informatiky a prakticky realizovat výtvarnou tvorbu s pomocí počítače (http://artgorithms.droppages.com).
Anotace:
  Současné digitální kamery již obraz nejen zachycují, současné kamery obraz také počítají. Metody výpočetní fotografie využívají algoritmů počítačové grafiky, zpracování obrazu a počítačového vidění k tomu, aby rozšířily možnosti klasické i digitální fotografie. V rámci předmětu VIN uvedeme nejzajímavější metody výpočetní fotografie, které umožňují např. rozšířit hloubku ostrosti obrazu, zvýšit expoziční pružnost fotoaparátu, nebo omezit pohybové neostrosti. Následuje úvod do výtvarné informatiky, počítačová tvorba v kontextu zobecněné estetiky, stručná historie počítačového umění ve světě i doma, esteticky nosné funkce (periodické funkce, cyklické funkce, spirální křivky, superformule), výtvarné algoritmy s náhodnými parametry (generátory pseudonáhodných čísel s různým rozložením, kombinace generátorů), bezkontextová grafika a výtvarné automaty, geometrické substituce (iterace transformací, graftály), esteticky nosné proporce (zlatý řez v matematice a umění), fraktální grafika (dynamika v komplexní proměnné, 3D řezy kvaternionů, Lindenmayerovy přepisovací gramatiky, křivky vyplňující prostor, iterované systémy afinních transformací, modelování terénu apod.), chaotické atraktory (diferenciání rovnice), matematické uzly (topologie, grafy, prostorové transformace), periodické mozaiky (grupy symetrií, vlysy, rozety, zámkové ornamenty), neperiodické mozaiky (hierarchické, spirální, aperiodické dláždění), exaktní estetika (numerická krása, matematické hodnocení proporcí, kompozice a estetické informace).
Požadované prerekvizitní znalosti a dovednosti:
  Výtvarné cítění, základní matematické znalosti, základní znalosti principů počítačové grafiky, počítačového vidění, zpracování obrazu a klasické fotografie.
Získané dovednosti, znalosti a kompetence:
  Studenti se seznámí s principy matematiky a informatiky ve výtvarném umění, seznámí se s příklady aplikovaného počítačového umění, jeho historií, současnými tendencemi i výhledy do budoucna, naučí se praktickým dovednostem z oblasti výtvarné informatiky a dokáží prakticky realizovat výtvarnou tvorbu s pomocí počítače.
Osnova přednášek:
 
  1. Výpočetní fotografie: úvod do výpočetní fotografie, metody, principy.
  2. HDR - obrazy s vysokým dynamickým rozsahem: úvod do technologie HDR a mapování tónů, možnosti a limity.
  3. Cesty k matematickému umění: Prolínání vědy a umění od historie po současnost.
  4. Zobecněná estetika: Výtvarné formy matematického umění.
  5. Výtvarník u počítače: Od analogových oscilogramů k virtuální realitě.
  6. Estetické funkce I: Od sinu a cosinu k superformuli.
  7. Estetické funkce II: Generovaná grafika a rytmus algoritmů.
  8. Estetické proporce: Zlatý řez v matematice, umění a designu.
  9. Graftály: Systémy větvení a modely forem růstu přírody.
  10. Fraktály I: Iterované transformace a křivky vyplňující prostor.
  11. Matematické uzly: Od keltských motivů k algoritmickým sochám.
  12. Ornamenty a mozaiky I: Symetrie, periodické mozaiky a zámkové ornamenty.
  13. Exaktní estetika: Matematické hodnocení tvarů, barev a kompozice.
Osnova počítačových cvičení:
 Cvičení sledují témata přednášek a jsou vedena formou výtvarné dílny (pro cvičení jsou připraveny ukázkové programy).
Osnova ostatní - projekty, práce:
 Letterismus a ASCII art, Digitální improvizace, Generovaná grafika, Kvantování funkcí, Chaotické atraktory, Bezkontextová grafika, Nelineární transformace, Fraktály kvaternionů, Fraktální krajina, Uzlování, Zámkové mozaiky, Islámský ornament, Digitální koláž, Grafický plakát
Literatura referenční:
 
  • Shirley, P., Marschner, S.: Fundamentals of Computer Graphics. CRC Press. 2009.
  • Szeliski, R.: Computer Vision: Algorithms and Applications, Springer. 2010.
  • Bradski, G. and Kaehler, A.: Learning OpenCV: Computer Vision with the OpenCV Library, O'Reilly. 2008.
  • Bentley, P. J.: ;Evolutionary Design by Computers. Morgan Kaufmann, 1999.
  • Bruter, C. P.: Mathematics and Art. Springer Verlag, 2002.
  • Deussen, O., Lintermann, B.: Digital Design of Nature: Computer Generated Plants and Organics. X.media.publishing, Springer-Verlag, Berlin, 2005.
  • Grünbaum, B., Shephard, G. C.: Tilings and Patterns. W. H. Freeman, San Francisco, 1987.
  • Lord, E. A., Wilson, C. B.: The Mathematical Description of Shape and Form. John Wiley & Sons, 1984.
  • Kapraff, J.: Connections: The Geometric Bridge Between Art and Science. World Scientific Publishing Company; 2nd edition, 2002.
  • Livingstone, C.: Knot Theory. The Mathematical Association of America, Washington D.C., 1993.
  • Mandelbrot, B.: The Fractal Geometry of Nature. W. H. Freeman, New York - San Francisco, 1982.
  • Paul, Ch.: Digital Art (World of Art). Thames & Hudson, 2003.
  • Peitgen, H. O., Richter, P. H.: The Beauty of Fractals. Springer-Verlag, Berlin, 1986.
  • Pickover, C. A.: Computers, Pattern, Chaos and Beauty. St. Martin's Press, New York, 1991.
  • Stiny, G., Gips, J.: Algorithmic Aesthetics; Computer Models for Criticism and Design in the Arts. University of California Press, 1978.
  • Todd, S., Latham, W.: Evolutionary Art and Computers. Academic Press Inc., 1992.
Literatura studijní:
 
  • Adams, C. C.: The Knot Book. Freeman, New York, 1994.
  • Barnsley, M.: Fractals Everywhere. Academic Press, Inc., 1988.
  • Emmer, M., ed.: Mathematics and Culture II: Visual Perfection. Mathematics and Creativity. Springer Verlag, 2005.
  • Emmer, M., ed.: The Visual Mind II. The MIT Press, 2005.
  • Glasner, A. S.: Frieze Groups. In: IEEE Computer Graphics & Applications, pp. 78-83, 1996.
  • Moon, F.: Chaotic and Fractal Dynamics. Springer-Verlag, New York, 1990.
  • Ngo, D. C. L et al. Aesthetic Measure for Assessing Graphic Screens. In: Journal of Information Science and Engineering, No. 16, 2000.
  • Peterson, I.: Fragments of Infinity: A Kaleidoscope of Math and Art. John Wiley & Sons, 2001.
  • Prusinkiewicz, P., Lindenmayer, A.: The Algorithmic Beauty of Plants. Springer-Verlag, New York, 1990.
  • Schattschneider, D.: Visions of Symmetry (Notebooks, Periodic Drawings, and Related Work of M. C. Escher). W. H. Freeman & Co., New York, 1990.
  • Sequin, C. H.: Procedural Generation of Geometric Objects. University of California Press, Berkeley, CA, 1999.
  • Spalter, A. M.: The Computer in the Visual Arts. AddisonťWeslley Professional, 1999.
  • Turnet, J. C., van der Griend, P. (eds.): History and Science of Knots. World Scientific, London, 1995.
Kontrolovaná výuka:
  Kontrolovaná výuka zahrnuje přednášky, individuální projekty z výtvarné dílny a závěrečnou zkoušku ve formě vlastní aplikace pro kreativní grafiku. Závěrečná zkouška má dva možné opravné termíny.
Průběžná kontrola studia:
  Projekty z výtvarné dílny - až 49 bodů (10 hodnocených prací po ~5 bodech):
3 body: technická náročnost
2 body: estetická kvalita.
Závěrečná zkouška - až 51 bod (aplikace pro kreativní grafiku):
~15 bodů: originalita myšlenky
~20 bodů: programátorská náročnost
~15 bodů: kvalita rozhraní