Počítačová grafika II - aktuální informace (2016/2017)

Přednáška se koná každé PONDĚLÍ OD 17:20 v posluchárně S3 (Malá Strana)
(anglická verze se koná od 14:00 v S4)

Cvičení se konají v termínu:

  • Pondělí 15:40, SW1 (od 20. 2. 2017 jednou za 14 dnů, viz SIS)
  • Pátek 10:40, SW2 (od 3. 3. 2017, jednou za 14 dnů, viz SIS)

Nezávazný plán přednášky

Přednáška 1 (20. 2. 2017)

Úvod, základy ray-tracingu a stínování

Obsah přednášky, literatura, opakování základů Ray-tracingu a stínování (Phongův model odrazu).

Cvičení 1 (20. 2. - 3. 3. 2017)

Systém cvičení, za co je zápočet, předvedení programovacího prostředí (jazyk C# a MS Visual Studio), GrCis repository, ukázka ray-castingu a ray-tracingu - 048rtmontecarlo.
Architektura paprskového zobrazovače I (interface a základní třídy: RayScene, IIntersectable, IImageFunction, IRenderer, ISolid, ..)
Ray-tracing in GrCis (PDF slides)

Přednáška 2 (27. 2. 2017)

Další modely odrazu, BRDF obecně

Stínovací modely (Gouraud a Phong), obecné koncepty BRDF

Přednáška 3 (6. 3. 2017)

Modely odrazu světla - dokončení

Mikroploškové modely: Cook-Torrance, Oren-Nayar, hledání lepších distribučních funkcí D(h) a geometrických faktorů G

Cvičení 2 (6. - 17. 3. 2017)

Architektura paprskového zobrazovače II (Intersection, ISolid, IReflectanceModel, IMaterial), opakování ICamera, 360°/180° panoramata, výroba panoramatu

Úloha 022: 360°/180° panoramatická kamera

Přednáška 4 (13. 3. 2017)

Vržené stíny, výpočet průsečíků paprsku se scénou

Stínové mapy, stínový Z-buffer, stínová tělesa (objemové stíny).
Základy výpočtu průsečíků těles s paprskem: Rovinné útvary, konvexní mnohostěn, implicitní a algebraické plochy, obecné a rotační kvadriky, koule (geometrické řešení), toroid, rotační plocha, CSG reprezentace.

Přednáška 5 (20. 3. 2017)

Urychlovací metody pro R-T

Průsečíky s aproximačními plochami (Bezier): dělení, Newtonova metoda. Klasifikace urychlovacích metod, obalová tělesa, výpočet efektivity obalu, hierarchie obalových těles (BVH), jejich efektivita a konstrukce, metody dělení prostoru, uniformní děleni, 3D DDA algoritmus, neuniformní dělení prostoru (oktantový strom, KD-strom), kritéria dělení, průchod adaptivními strukturami.. [Směrové urychlovací metody (směrová krychle, světelný buffer, koherence paprsků, klasifikace paprsků, adresář v průmětně), zobecněné paprsky]

Cvičení 3 (20. - 31. 3. 2017)

Opakování modelů odrazivosti a materiálů (IReflectanceModel, IMaterial), Weidlich & Wilkie: Arbitrarily layered microfacet surfaces.

Úloha 021: Vrstevnatý model odrazivosti Weidlich-Wilkie

Přednáška 6 (27. 3. 2017)

Textury a šumové funkce

Úvod do textur v R-T, 2D a 3D textury, definice tabulkou a předpisem, interpolace v tabulce (bilineární a bikubická), "Bump-texture", stochastické textury - úvod, syntéza šumových funkcí (bílý šum, interpolační a konvoluční metody), Perlinův šum, Lewisova řídká konvoluce, turbulence, použití šumových funkcí v konstrukci textur (dřevo, mramor). Další aplikace šumových funkcí - ukázky (simulace vodni hladiny, simulace a animace plamene).

Přednáška 7 (3. 4. 2017)

Anti-aliasing a vzorkování

Základy vzorkování a anti-aliasingu, vznik aliasu (prostor, čas), Anti-aliasing integrálním průměrováním, přehled vzorkovacích metod (pravidelné a náhodné vzorkování, jittering a semijittering, "N-rooks", Poissonovo diskové rozdělení a Mitchellův alg., deterministické algoritmy), adaptivní vzorkování (rekurzivní metoda, kritéria pro zjemňování), ukázky vzorkovacích algoritmů.

Cvičení 4 (3. - 7. 4. 2017)

Animace scény v RT, ITimeDependent, AnimatedRayScene, 046cameranim, apod. Ukázka kódování videa z jednotlivých snímků.

Úloha 062: Animace RT scény s panoramatickou kamerou
Úloha 089: Efektivní implementace fraktálního tělesa

Přednáška 8 (10. 4. 2017)

Metody Monte-Carlo v R-T

Distribuované sledování paprsku: neostrý odraz a lom světla, měkké stíny, simulace hloubky ostrosti a rozmazání rychlým pohybem, rozklad světla; výpočet odhadu integrálu metodami stochastického vzorkování (ukázky distribuovaného sledování paprsku)

Přednáška 9 (24. 4. 2017)

Úvod do radiometrie, radiační metoda

Základní radiometrické pojmy: vyzařovaný výkon, tok výkonu (radiosita), radiance, iradiance, intenzita; prostorové úhly, funkce odrazivosti BRDF, základní rovnice osvětlení OVTIGRE, diskretizace spojitého problému, soustava lineárních rovnic pro radiosity jednotlivých plošek, výpočet radiosity ve vrcholech, form-factors, řešení soustav

Cvičení 5 (24. - 28. 4. 2017)

Ukázky distribuovaného RT (JaGrLib, GrCis - 049distributedrt, plošný zdroj světla). Distribuce řízená anti-aliasingem: "rank" a "total". Implementace textur (ITexture).

Úloha 097: Pomerančová kůra

Přednáška 10 (15. 5. 2017)

Další vývoj - Monte Carlo rendering

Monte Carlo metody obecně: úvod, primární a sekundární odhad, rozptyl, vzorkování po částech, vzorkování podle důležitosti, kombinované odhady, náhodné procházky, ruská ruleta, NEE, ..

Cvičení 6 (15. - 26. 5. 2017)

Ukázky výpočtu Radiosity (JaGrLib).

Úloha 064: Rozmazání pohybem
Úloha 047: Demo-doplňky do RT

Přednáška 11 (22. 5. 2017)

Monte Carlo rendering II

Ukázka odevzdaných animací. Zobrazovací rovnice (Kajiya), obousměrné sledování paprsku, příklady. [Dualita v teorii zobrazování, ukázky z duální radiosity] Photon-mapping.


Copyright (C) 2001-2017 J.Pelikán, last change: 2017-05-22 12:40:20 +0200 (Mon, 22 May 2017)