Kód: 2-MPG-102/00

Priebežné hodnotenie: Samostatná práca na domácich úlohách a projektoch

Záverečné hodnotenie: Skúška

Cieľ: Študenti získajú potrebné teoretické základy a schopnosť pracovať so základnými technikami fotorealistickej počítačovej grafiky.

Osnova predmetu:

1. Úvodné informácie
2. Základné pojmy z rádiometrie a fotometrie, tabuľka rádiometrických a fotometrických veličín
3. Interakcia svetla s povrchom, BRDF
4. Fyzikálne založené modely osvetlenia a tieňovacie algoritmy
5. Ray tracing, prienik lúča s objektmi, test bod vs. polygon v 2D
6. Distribuovaný ray tracing, metódy urýchlenia výpočtov v ray tracingu
7. Integrovanie metódami Monte Carlo
8. Generovanie vzoriek pre metódy MC, Multiple Importance Sampling
9. Zobrazovacia rovnica, Path Tracing, Bidirectional Path Tracing
10. Radiačná metóda, výpočet form-faktorov, riešenie sústavy rovníc radiačnej metódy
11. Mapovanie textúr
12. Metódy zobrazovania tieňov

Doplňujúce materiály k prednáškam:

• Základné pojmy z rádiometrie a fotometrie, fotometria a rádiometria, matematika v rádiometrii, dω = sinθ dθ dφ
• Interakcia svetla s povrchom, BRDF
• Physics and Math of Shading (Hoffman)
• Integrovanie metódami Monte Carlo
• Monte Carlo Integration
•  Generovanie vzoriek podľa p(ω), rovnomerné vzorkovanie a vzorkovanie podľa cos(θ)
• Bias in rendering
• Zobrazovacia rovnica, Distribuovaný ray tracing a path tracing, Path Tracing II, Bidirectional Path Tracing
• Bidirectional Path Tracing (Veach: Chapter 10)
•  Od zobrazovacej rovnice k Radiosite
• Radiosity and Relaxation Methods
• Realtime Shadows, Soft Shadows using Penumbra Wedges, Shadow Rendering Techniques: Hard and Soft
• Global Illumination Compendium
• Vzorcovník

Cvičenie zabezpečuje Mgr. Marcel Makovník. Ďalšie informácie nájdete na webstránke cvičenia.

Literatúra:

Žára Jiří,  Beneš Bedřich,  Sochor Jiří, Felkel Petr: Moderní počítačová grafika, Computer Press, 2004
Moller, Haines, Hoffman: Real-Time Rendering, A K Peters, 2018
Hughes, van Dam, McGuire, Sklar, Foley, at all: Computer Graphics: Principles and practice, Addison-Wesley, 2013
Eric Lengyel: Mathematics for 3D Game Programming and Computer Graphics, Cengage Learning PTR, 2011
Pharr, Humphreys: Physically Based Rendering: From Theory To Implementation, Morgan Kaufmann, 2010
Buss Samuel: 3-D Computer Graphics - A Mathematical Introduction with OpenGL,  Cambridge University Press, 2003
Shirley, Ashikhmin, Marschner: Fundamentals of Computer Graphics, A K Peters, 2009
Watt Alan: 3D Computer Graphics, Addison-Wesley, 1999

Na stiahnutie:

• Písmenková textúra

1. Template k 1. projektu - Raycasting bez tieňov a s tlmením svetla
2. Template k 2. projektu - Raytracing bez odrazu/lomu a tieňov, s jedným zdrojom svetla
3. Template k 3. projektu - Raytracing bez odrazu/lomu s tieňmi, ambientným osvetlením a viacerými zdrojmi svetla s tlmením
4. Template k 4. projektu - Raytracing s testom ukončenia trasovania podľa hĺbky rekurzie a minimálnej intenzity lúča