Počítačová grafika II – aktuální informace (2018/2019)

Přednáška se koná každý ČTVRTEK OD 12:20 v posluchárně S9 (Malá Strana)
(anglická verze se koná ve čtvrtek od 9:00 v S9)

Cvičení se konají v termínu:

Čtvrtek 15:40, SW2 (od 7. 3. 2019 jednou za 14 dnů – střídá se proti anglické skupině, viz SIS)

Nezávazný plán přednášky

Přednáška 1 (21. 2. 2019)

Úvod, základy ray-tracingu a stínování

Obsah přednášky, literatura, opakování stínování (Phongův model odrazu, Gouraudovo a Phongovo stínování), základy Ray-tracingu (až do anti-alias).

Přednáška 2 (28. 2. 2019)

Další modely odrazu, BRDF obecně

Obecné koncepty BRDF, Fresnelovy funkce, mikroploškové modely až před Cook-Torrance.

Přednáška 3 (7. 3. 2019)

Modely odrazu světla – dokončení

Mikroploškové modely: Cook-Torrance, Oren-Nayar, hledání lepších distribučních funkcí D(h) a geometrických faktorů G, Lafortune lobe model, Schlick's improvements

Cvičení 1 (7. 3. 2019)

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 4 (14. 3. 2019)

Výpočet průsečíků paprsku se scénou

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. Průsečíky s aproximačními plochami (Bezier): dělení, Newtonova metoda.

Přednáška 5 (21. 3. 2019)

Urychlovací metody pro R-T

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 2 (21. 3. 2019)

Architektura paprskového zobrazovače II (Intersection, ISolid, IReflectanceModel, IMaterial), opakování ICamera, CS-script pro definice scény (projekt 048rtmontecarlo-script) 360°/180° panoramata, výroba panoramatu

Task 022: 360°/180° panoramatická kamera

Přednáška 6 (28. 3. 2019)

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 (4. 4. 2019)

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 3 (4. 4. 2019)

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

Úloha 021: Vrstevnatý model odrazivosti Weidlich-Wilkie

Přednáška 8 (11. 4. 2019)

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 (18. 4. 2019)

Pro nemoc se nekonala

Přednáška 10 (25. 4. 2019)

Úvod do radiometrie

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.

Přednáška 11 (2. 5. 2019)

Radiační metoda

Radiační metoda opakování, Form-factors, řešení soustavy pro radiositu.

Cvičení 4 & 5 (2. 5. 2019)

Animace scény v RT, ITimeDependent, AnimatedRayScene, 046cameranim, apod. Definice scén a animací pomocí CS-scriptů. Ukázka kódování videa z jednotlivých snímků.
Opakování: Intersection, ISolid. Bounding Volume Hierarchies.

Úloha 062: Animace RT scény s panoramatickou kamerou

Task 089: Efektivní implementace fraktální vločky

Přednáška 12 (9. 5. 2019)

Obecné Monte Carlo

Monte Carlo kvadratura: úvod, primární a sekundární odhad, rozptyl, vzorkování po částech, vzorkování podle důležitosti, kombinované odhady, náhodné procházky, ruská ruleta, odhad příští události (NEE), ..

Přednáška 13 (16. 5. 2019)

Monte Carlo rendering

Zobrazovací rovnice (Kajiya), path-tracing (sledování náhodných cest), obousměrné sledování paprsku, NEE, příklady.

Cvičení 6 (16. 5. 2019)

Textury (ITexture), šumové textury, normálové mapy.

Úloha 097: Pomerančová kůra

Úloha 117: Hashování pro šumové funkce

Přednáška 14 (23. 5. 2019)

Monte Carlo rendering II

Ukázka odevzdaných animací.
MC-rendering: co se nestihlo, [Dualita v teorii zobrazování, ukázky z duální radiosity], Photon-mapping.