Napredna računalniška grafika

Opis predmeta

Predavanja:

3D predstavitve

polna telesa, CSG, B-Reps
voksli, posredno upodabljanje, volumetrično upodabljanje
točkovne predstavitve, pretvorba v ploskovne

Upodabljanje

osnove fotometrije in radiometrije, osvetljevanje, odsevanje
napredni modeli osvetljevanja in odsevanja, BRDF, podpovršinsko razprševanje
globalna osvetlitev: enačba upodabljanja, modeli za reševanje
Monte Carlo sledenje poti, Metropolis light transport, mapiranje fotonov

Animacija

interpolacija, kinematika
zajem gibanja, urejanje gibanja, predelava gibanja
dinamika: sistemi delcev in vzmeti, animacija tekočin, toga telesa, mehka telesa
simulacija množic
obrazna animacija

Vaje:

Laboratorijski projekti, na katerih študenti implementirajo lastne rešitve za vizualizacijo in animacijo 3D predmetov.

Cilji in kompetence

Cilj predmeta je, da študenti razumejo matematične in fizikalne aspekte in algoritme, ki so podlaga modernih pristopov v računalniški grafiki (teoretična podlaga), ter da jih znajo aplicirati v svoje programske rešitve (praksa).

Študenti bodo pridobili naslednje kompetence:

Zmožnost kritičnega, analitičnega in sintetičnega razmišljanja
Zmožnost definiranja, razumevanja in reševanja ustvarjalnih profesionalnih izzivov v računalništvu in informatiki
Sposobnost profesionalnega komuniciranja v materinem in tujem jeziku
Sposobnost uporabe pridobljenega znanja za reševanje tehničnih in znanstvenih problemov v računalništvu; sposobnost nadgrajevanja pridobljenega znanja.

Kompetence na področju računalništva in informatike, ki omogočajo nadaljevanje študija na tretji stopnji.

Metode poučevanja in učenja

Predavanja s praktičnimi demonstracijami, izvajanje laboratorijskega projekta pod mentorstvom asistenta.

Predvideni študijski rezultati

Po uspešnem zaključku tega predmeta bo študent:

– razumel delovanj metod neposredne in posredne rekonstrukcije in upodabljanja 3D predmetov

– poznal osnove radiometrije in fotometrije

– razumel delovanje metod za fotorealistično upodabljanje

– razumel in uporabljal verjetnostne metode za numerično integracijo

– razumel in uporabljal metode za numerično reševanje navadnih diferencialnih enačb

– razumel delovanje različnih vrst animacijskih algoritmov

– sposoben analizirati in implementirati napredne metode računalniške grafike na podlagi znanstvene literature

Reference nosilca

LESAR, Žiga, BOHAK, Ciril, MAROLT, Matija. Evaluation of angiogram visualization methods for fast and reliable aneurysm diagnosis. Medical imaging 2015 : image perception, observer performance, and technology assessment : 25-26 February 2015, Orlando, Florida, United States.

2. BOHAK, Ciril, SODJA, Anže, MAROLT, Matija, MITROVIĆ, Uroš, PERNUŠ, Franjo. Fast segmentation, conversion and rendering of volumetric data using GPU. IWSSIP 2014 : proceedings, (International Conference on Systems, Signals, and Image Processing (Print), ISSN 2157-8672), 2014, str. 239-242.

3. MAROLT, Matija. A connectionist approach to automatic transcription of polyphonic piano music. IEEE trans. multimedia. [Print ed.], str. 439-449, ilustr. [COBISS.SI-ID 4203860]

4. MAROLT, Matija. A mid-level representation for melody-based retrieval in audio collections. IEEE trans. multimedia. [Print ed.], Dec. 2008, vol. 10, no. 8, str. 1617-1625, ilustr. [COBISS.SI-ID 6908756]

5. PESEK, Matevž, LEONARDIS, Aleš, MAROLT, Matija. Robust real-time music transcription with a compositional hierarchical model. PloS one, ISSN 1932-6203, Jan. 2017, vol. 12, no. 1, str. 1-21

Temeljni viri in literatura

Matt Phar and Greg Humphreys: Physically Based Rendering: From Theory To Implementation. Morgan Kaufmann, Second Edition, 2010
Rick Parent: Computer Animation: Algorithms and Techniques. Morgan Kaufmann, 3. edition 2012.
John Hughes , Andries van Dam, Morgan McGuire, David F. Sklar, James D. Foley, Steven K. Feiner, Kurt Akeley: Computer Graphics: Principles and Practice. Addison-Wesley Professional; 3. edition, 2013