Grafica

Fonfamenti di Computer Graphics (modulo 2) (C.d.S. Magistrale in Ingegneria Informatica) A.A.2017/18

(2^ semestre, 2^ anno)
Esame orale
CFU 2
Docente Prof. Giulo Casciola

Scopo
Dare i fondamenti della grafica 3D al calcolatore, tra cui i concetti di modellazione poligonale e resa in tempo reale. Modellazione e rappresentazione grafica di scene 3D mediante opportuni software.

Contenuto
Modellazione con curve di Bezier e curve Spline/nurbs; modellazione con superfici Spline/nurbs. Algoritmi di rendering realistico (ray-tracing).

Testi Consigliati

Peter Shirley, Fundamentals of Computer Graphics, AK Peters (2005);
Samuel R. Buss, 3D Computer Graphics: A mathematical introduction with OpenGL, Cambridge University Press (2003);
Max K. Agoston, Computer Graphics and Geometric Modeling: Implementation and Algorithms, Springer (2004).
Max K. Agoston, Computer Graphics and Geometric Modeling: Mathematics, Springer (2005).

Orario delle Lezioni

Le lezioni inizieranno il 10 maggio con il seguente orario:
Gi. 10/5 ore 14.00-18.00 Aula Tonelli (Dip.Matematica)
Ve. 11/5 ore 15.30-17.30 Aula Pincherle (Dip.Matematica)
Gi. 17/5 ore 14.00-17.00 Aula Tonelli (Dip.Matematica)
Ve. 18/5 ore 15.30-17.30 Aula Pincherle (Dip.Matematica)
Gi. 24/5 ore 14.00-17.00 Aula Tonelli (Dip.Matematica)
Ve. 25/5 ore 15.30-17.30 Aula Pincherle (Dip.Matematica)

Lezioni e Argomenti trattati

Gi.10/05/18, ore 14.00-18.00, Aula Tonelli , Lezione 1.
Curve Bezier/spline/nurbs (vedi lucidi: Curve nella Computer Graphics). Esempi e demo con il sistema di modellazione di curve XCCurve di XCModel.
Superfici di Bezier/spline prodotto tensoriale, mesh da superficii (tassellazione) (vedi lucidi: Superfici nella Computer Graphics).
Ve.11/05/18, ore 15.30-17:30, Aula Pincherle , Lezione 2.
Superfici nurbs, superfici da curve (per estrusione, rigate, per rivoluzione, per swinging). Esempi e demo con il sistema di modellazione di superfici XCSurf di XCModel. Repository di superfici nurbs; vedi anche pagina web del progetto di XCModel e la 3D WEB App per visionare modelli murbs in formato IGES e XCModel.
Gi.17/05/18, ore 14.00-17.00, Aula Tonelli , Lezione 3.
Direct Illumination vs Indirect Illumination; Ray Tracing; da modello di illuminazione Locale modello di illuminazione Globale; raggi ombra, raggi riflessi e raggi trasmessi; albero dei raggi; schema ricorsivo e adaptive tree depth control; trasparenza e modello di Kay; intersezione raggio/superficie vs intersezione raggio/triangolo; tecniche di accelerazione del ray tracing; Antialising e Adaptive Supersampling. (vedi lucidi: Ray Tracing).
Libreria descriptor per la generazione dello scene graph; caricamento superfici, definizione e setting attributi, definizione luci, definizione camera, setting di texture, applicazione di attributi agli oggetti, trasformazioni geometriche. (vedi lucidi: descriptor library (lo scene graph di XCModel)).
Ve.18/05/18, ore 15.30-17:30, Laboratorio Multimediale , Lezione 4.
Utilizzo della 3D WEB App per visionare e interrogare modelli nurbs. Scaricati, scompattati e compilati i pacchetti messi a disposizione. Esempio di generazione di uno scene graph; esempio di rendering con rayt tracing; esempio di visualizzazione dell'immagine ottenuta. Esaminato file con parametri di vista (.vw) e file con argomenti per il ray tracing (.arg). Modifica scene graph, parametri e argomenti e nuove rese. Provato esempio scena teapot. Modificare scena chess per avere un rendering con alcuni pezzi in primo piano e i rimanenti riflessi.
Gi.24/05/18, ore 14.00-17.00, Laboratorio Multimediale , Lezione 5.
Ripreso esempio scena teapot con cube-texture; sostituito table.db con cubo.db e applicata cube-texture (texture 3D procedurale). Scaricato e installato pacchetto xcraytdev.tar.gz; scaricato e scompattato archivio models.tgz con esempi di scene. Descrizione parametri di resa (file .arg). Descrizione file statistiche (file .sta). Scena esempio teapot_bump con bump-texture (esempio di bump-mapping); domain-texture per superficie nurbs. Esempi di rendering con differenti profondità dei raggi: 1,2,3,ecc. Problemi del raytracing: luci non riflesse da specchi (vedi esempio mirrors), ombre di oggetti trasparenti (vedi esempio lens).
Ve.25/05/18, ore 15.30-17:30, Aula Pincherle , Lezione 6.
Global Illumination (indirect illumination); Photon Mapping: Photon Tracing + Ray Tracing; equazione di randering, radianza, modello corpuscolare della luce, k-dtree, roulette russa, esempi. XCRayt con photon mapping, esempi. Visionate alcune immagini di scene 3D ottenute con ray tracing. (vedi lucidi: Global Illumination (indirect illumination)).

Fine delle Lezioni.