OBSAHOVÁ NÁPLŇ PŘEDNÁŠEK A CVIČENÍ: VÝPOČETNÍ GEOMETRIE A POČÍTAČOVÁ GRAFIKA I
Úvod – počítačová grafika, vektorová a rastrová grafika, interaktivní počítačová grafika, technické prostředky pro počítačovou grafiku – výstupní grafická zařízení (grafické displeje, souřadnicové zapisovače, grafické tiskárny), vstupní grafická zařízení, obrazové adaptéry, grafické procesory), grafické procesory, programové vybavení pro počítačovou grafiku – grafické systémy, rozhraní logického zařízení, grafické soubory. Geometrie – afinní prostor, euklidovský prostor, kartézská soustava souřadnic, shodná zobrazení euklidovského prostoru, shodnosti v E2, shodnosti v E3, podobná zobrazení eukleidovského prostoru, změna měřítka a složené transformace, souřadné systémy a transformace, velikost vektoru a vzdálenost dvojice bodů, skalární součin vektorů, vektorový součin vektorů, smířený součin vektorů, vzdálenost bodu od přímky v rovině, vzdálenost bodu od přímky v prostoru, poloha bodu vůči přímce a úsečce, poloha bodu vůči kružnici a kouli, vzdálenost bodu od roviny, poloha bodu vůči mnohoúhelníku, kružnice zadána třemi body, analytická geometrie. Obraz a jeho reprezentace – digitalizace, kvantování, vzorkování, Fourierův obraz, Shannonův vzorkovací teorém a frekvenčně omezená funkce, konvoluce, alias a antialising, vzorkování s vyšší frekvencí, filtrace, stochastické vzorkování, reprezentace rastrového obrazu, kvadrantový strom, komprese rastrového obrazu – RLE, CCITT, LZW, DCT, FIF, příklady rastrových formátů – PCX, GIF, PNG, TGA. Počítačová grafika v dvojrozměrném prostoru - generování bodů, úseček – DDA algoritmus, Bresenham algoritmus, kresba přerušované čáry, kresba silné čáry, kružnice, elipsa – popis kružnice, elipsy, oblouku, kresba kružnice pomocí úseček, Bresenhamův algoritmus pro kresbu kružnice, rasterizace elipsy, křivky – vyjádření a základní vlastnosti křivek, modelování křivek, interpolační křivky – Fergusonovy kubiky, aproximační křivky – Bézierovy kubiky, Coonsova kubika, spline křivky, kubická spline křivka, generování značek a znaků, písmo, oblasti, vyplňování hranice nakreslené v rastru, sebeprotínající se a vícenásobné hranice, zvyšování rychlosti algoritmů, transformace okno – formát, ořezávání – test polohy bodu, ořezání úsečky, ořezání s pomocí kódů oblastí, postupné půlení úsečky, parametrické ořezávání, ořezání polygonu, transformace barev – omezení barevného prostoru, distribuce zaokrouhlovací chyby, náhodné rozptýlení, maticové rozptýlení.
Literatura:
ŽÁRA, J. - Beneš, B. Moderní počítačová grafika. Praha: Computer Press, 1998. HUDEC, J. : Základy počítačové grafiky. Praha: ČVUT, 1997. ŽÁRA, J. - SOCHOR, J. Algoritmy počítačové grafiky. Praha: ČVUT, 1993. SLAVÍK, P. Metody zpracování grafické informace. Praha: ČVUT, 1992. SOBOTA, B. Počítačová grafika a jazyk C. České Budějovice: KOOP, 1995. SKÁLA, V. Světlo, barvy a barevné systémy v počítačové grafice. Praha: ČVUT, 1993. DRDLA, J. Metody modelování křivek a ploch v počítačové geometrii. Olomouc: UP, 1992. DRS, L. Plochy ve výpočetní technice. Praha: ČVUT, 1984. DRS, L. - JEŽEK, F. - NOVÁK, J. Počítačová grafika. Praha: ČVUT, 1995. GRANÁT, L. - SELECHOVSKÝ, H. Počítačová grafika. Praha: ČVUT, 1980. POLÁČEK, J. , JEŽEK, G. , KOPINCOVÁ, E. Počítačová grafika. Praha, 1991. EGERTON, P. A. , HALL, W. S. : Computer Graphics – Mathematical first steps. Pearson Education, 1999.
Student prezenčního sudia píše v rámci cvičení dva zápočtové testy bodované maximálně 30 body za každou. V rámci semestru mohou studenti získat prémiové body(maximálně však 10 bodů). Každý student zpracovává zadaný projekt, který je ohodnocen maximálně 30 body. K získání zápočtu je zapotřebí celkem získat 55 bodů.
Ze zkouškové písemky je možné získat 70 bodů. Pro úspěšné vykonání je potřeba získ a t 35 bodů. Známka je stanovena součtem bodů za zkoušku a bodů, ketré student získal v rámci semestru.
Hodnocení Prezenční studium Výborně 160 – 137 Velmi dobře 136 - 113 Dobře 112 - 90
OBSAHOVÁ NÁPLŇ PŘEDNÁŠEK A CVIČENÍ: VÝPOČETNÍ GEOMETRIE A POČÍTAČOVÁ GRAFIKA II
Základy prostorové grafiky – Stavební kameny hraniční reprezentace: polygonální reprezentace – zmenšování počtu trojúhelníků, vyjádření a základní vlastnosti parametrických ploch – Beziérovy plochy, B – spline plochy, sada obrysů rovnoběžných řezech – reprezentace kontur, implicitní plochy – implicitní funkce, směšovací funkce a koeficient ci, zobrazování implicitních ploch. Reprezentace těles: hraniční reprezentace těles – vrcholy, hrany a stěny, hranová reprezentace, jednoduchá plošková reprezentace, strukturovaná plošková reprezentace, šablonování – přímkové plochy, rotační šablonování, vyčíslení obsazenosti prostoru a oktalové stromy, konstruktivní geometrie těles – CSG primitiva, převod CSG stromu do jiných reprezentací. Objemová reprezentace těles a vícerozměrná data: mřížky – dimenzionalita domény a typ vzorků, rozlišení dat, trojrozměrné objekty a data v diskrétní mřížce – základní objemové elementy (voxel a buňka), topologie, digitální topologie a spojitost, vícerozměrná data a neskalární vzorky, převod trojrozměrných objemových dat na trojúhelníky – algoritmus Marching Cubes, algoritmus Marching Tetrahedra, algoritmus Dividing Cubes. Procedurální modelování: fraktální geometrie – fraktální dimenze, fraktál, lineární deterministické fraktály, statistické fraktály, statistické fraktály ve vyšších dimenzí, obrysy pobřeží, hory, oblaka, kameny a fraktální planety, systémy částic. Promítání: rovnoběžné promítání, středové promítání, pohledový objem, pohledové transformace. Světlo: teorie světla, osvětlovací model – fyzikálně založené osvětlovací modely, empirické osvětlovací modely, lom světla, osvětlení v objemové reprezentaci a systémech částic – odvození integrálu pro zobrazování objemů, světelné zdroje – bodový zdroj, zdroj rovnoběžného světla, plošný zdroj, reflktor, tabulka, obloha, stínování – konstantní stínování, Gouraudovo stínování, Phongovo stínování. Řešení viditelnosti: předzpracování dat, liniové algoritmy viditelnosti, rastrové algoritmy viditelnosti – paměť hloubky, řádková paměť hloubky, malířův algoritmus, dělení obrazovky, zobrazování prostorových grafů, zobrazování objemů, - metody nehledající povrch, jednoduché zobrazení povrchu, zobrazení povrchu normálou. Stíny – dělení povrchu, stínové těleso, stínová paměť hloubky.
Literatura:
ŽÁRA, J. - Beneš, B. Moderní počítačová grafika. Praha: Computer Press, 1998. HUDEC, J. : Základy počítačové grafiky. Praha: ČVUT, 1997. ŽÁRA, J. - SOCHOR, J. Algoritmy počítačové grafiky. Praha: ČVUT, 1993. SLAVÍK, P. Metody zpracování grafické informace. Praha: ČVUT, 1992. SOBOTA, B. Počítačová grafika a jazyk C. České Budějovice: KOOP, 1995. SKÁLA, V. Světlo, barvy a barevné systémy v počítačové grafice. Praha: ČVUT, 1993. DRDLA, J. Metody modelování křivek a ploch v počítačové geometrii. Olomouc: UP, 1992. DRS, L. Plochy ve výpočetní technice. Praha: ČVUT, 1984. DRS, L. - JEŽEK, F. - NOVÁK, J. Počítačová grafika. Praha: ČVUT, 1995. GRANÁT, L. - SELECHOVSKÝ, H. Počítačová grafika. Praha: ČVUT, 1980. POLÁČEK, J. , JEŽEK, G. , KOPINCOVÁ, E. Počítačová grafika. Praha, 1991. EGERTON, P. A. , HALL, W. S. : Computer Graphics – Mathematical first steps. Pearson Education, 1999.