Název:

Základy počítačové grafiky

Zkratka:IZG
Ak.rok:2011/2012
Semestr:letní
Studijní plán:
ProgramOborRočníkPovinnost
IT-BC-1HBCH-volitelný
IT-BC-3BIT2.povinný
IT-MGR-1HMGH-volitelný
Vyučovací jazyk:čeština
Kredity:6 kreditů
Ukončení:zápočet+zkouška (písemná)
Výuka:
hod./sempřednáškasem./cvičenílab. cvičenípoč. cvičeníjiná
Rozsah:39001313
 zkouškatestycvičenílaboratořeostatní
Body:52180030
Garant:Kršek Přemysl, doc. Ing., Ph.D., UPGM
Přednášející:Kršek Přemysl, doc. Ing., Ph.D., UPGM
Španěl Michal, Ing., Ph.D., UPGM
Cvičící:Hulík Rostislav, Ing., UPGM
Maršík Lukáš, Ing., UPGM
Mrnuštík Michal, Ing., UPGM
Svoboda Pavel, Ing., UPGM
Ševcovic Jiří, Ing., UPGM
Šolony Marek, 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
 
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 grafických rozhraní, Win32 API a OpenGL. Naučit se je implementovat a používat v reálných grafických aplikacích.
Anotace:
Přehled základních principů počítačové grafiky (vektorová, rastrová) a jejich důsledků pro tvorbu reálných grafických aplikace. Specifikace základních operací rovinné (2D) a prostorové (3D) počítačové grafiky. Specifikace principů a použití hlavních grafických rozhraní, Win32 API a OpenGL. 2D metody a algoritmy pro: rasterizaci úseček, kružnic a křivek (Bezier, B-spline, NURBS), ořezávání čárových objektů, vyplňování vektorových i rastrových uzavřených oblastí. 3D metody a algoritmy pro: transformaci objektů, 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.
  • Porozumí základním principům a použití hlavních grafických rozhraní, Win32 API a OpenGL.
  • Seznámí se s 2D algoritmy pro rasterizaci a ořezávání objektů a vyplňování oblastí.
  • Seznámí se s 3D algoritmy pro transformaci 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).
    Barevný obraz a barevné modely.
    Redukce barevneho prostoru, monochromatický obraz.
  2. Generování základních objektů v rastru.
    Vyplňování uzavřených oblastí.
  3. Ořezání ve 2D.
  4. Transformace ve 2D a 3D.
  5. Křivky v počítačové grafice.
  6. Reprezentace 3D objektů.
  7. Řešení viditelnosti 3D objektů.
  8. Lokální osvětlovací modely a spojité stínování ploch.
    Raytracing a radiosita.
  9. Textury a texturování, fraktály.
  10. Obraz jako vícerozměrný signál, antialiasing.
  11. Základní principy grafických API.
  12. Základy OpenGL I.
  13. Základy OpenGL II.
Osnova numerických cvičení:
  1. Úvod do cvičení (prostředí GLUT, 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:
  1. Foley, J., D., et al., Computer Graphics: Principles and Practise, Addison-Wesley, 1992
  2. Watt, A., 3D Computer Graphics, Addison-Wesley, 1993
  3. Watt, A., Watt, M., Advanced Animation and Rendering Techniques: Theory and Practise, Addison-Wesley, 1992
  4. Watt, A., Policarpo, F., The Computer Image, Addison-Wesley, 1998
  5. Thalmann, N., M., Thalmann, D., Computer Animation: Theory and Practise (Second Revised Edition), Springer-Verlag, 1990
Literatura studijní:
  1. Žára, J., Beneš, B., Felkel, P., Moderní počítačová grafika, ComputerPress, 1999
  2. Žára, J., Počítačová grafika - principy a algoritmy, GRADA, 1992
  3. 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 půslemestrální písemky. Pokud však bude odhalena nedovolená spolupráce na projektech (plagiátorství), zápočet nebude udělen a dále bude zváženo zahájení disciplinárního řízení.