Grafica (C.d.S. Informatica) A.A.2008/09
Modulo "Geometric Modelling"
Scopo
Dare i fondamenti della grafica 3D al calcolatore, sviluppando
i concetti di modellazione geometrica con curve e superfici
e di resa realistica.
Contenuto
Modulo Geometric Modeling:
Modellazione con curve e superfici NUBS e NURBS in forma parametrica.
Strumenti per la modellazione di forma, rappresentazione di curve e superfici
geometriche classiche, tecniche automatiche di progettazione di forme.
Algoritmi di rendering realistico (ray-tracing).
Il corso prevede l'utilizzo del sistema
sistema XCModel per la modellazione e resa di curve e superfici NURBS e la
visione/utilizzo di alcuni pacchetti commerciali di modellazione.
Lezioni e Argomenti trattati
- Ve.20/02/09, ore 14.30-16.30, aula Pincherle
, Lezione 1.
Presentazione introduttiva su modellazione 3D: primitive di modellazione: Mesh poligonali,
NURBS e Subdivision; definizioni e tecniche di modellazione; sistemi
di modellazione di superfici e solidi; modellazione approssimata ed esatta;
rapresentazione e visualizzazione;
(vedi lucidi: Introduzione alla Modellazione)
- Lu.23/02/09, ore 14.30-16.30, aula Pincherle
, Lezione 2.
Richiami di geometria delle curve: curva in forma parametrica; limite, derivata e integrale;
continuita' C^k, grafico della curva, curva regolare e regolare a tratti, punto semplice di
una curva e curva semplice,
cambio di parametro, prorieta' invarianti per parametrizzazione,
retta tangente, vettore tangente, funzione velocita', lunghezza di una curva, ascissa curvilinea
(parametrizzazione della lunghezza ad arco).
- Ve.27/02/09, ore 14.30-16.30, aula Pincherle
, Lezione 3.
Vettore normale e binormale,
vettore curvatura, curvatura e raggio di curvatura, torsione.
Curve in forma parametrica polinomiali; scelta della base di rappresentazione.
Curve di Bezier; polinomi di Bernstein; proprieta'; algoritmo di de Casteljau;
suddivisione ricorsiva e visualizzazione grafica; joining di curve di Bezier.
(vedi lucidi: Curve di Bezier)
- Lu.31/03/08, ore 16.00-19.00, aula Pincherle
, Lezione 4.
Ancora su joining di curve di Bezier: join C^0, C^1, G^1, ecc.;
difficolta' di modellazione di forme complesse.
Funzioni spline (NUBS) a nodi multipli; spazio e dimensioni; partizione estesa e base
delle B-spline Normalizzate: definizione via formula ricorrente,
valutazione via formula ricorrente; ordine e numero nodi;
proprieta' e loro grafico, funzioni B-spline e loro supporto; B-spline non nulle in un intervallo
nodale.
(vedi Dispensa: Modellazione Geometrica con Curve)
- Ve.06/03/09, ore 14.30-16.30, aula Pincherle
, Lezione 5.
Proprieta' delle B-spline: supporto locale; non negative; partizione dell'unita'; variation
diminishing. Formule per le derivate. Relazione fra numero di CP, ordine e numero nodi; esempi.
Curve NUBS: esempi e parametri; nodi aggiuntivi coincidenti, punto iniziale e finale, esempi.
- Lu.09/03/09, ore 14.30-16.30, aula Pincherle
, Lezione 6.
Proprieta': guscio convesso globale e locale, controllo locale della curva,
invarianza per trasformazioni affini; approssimazione di forma della poligonale di controllo;
derivata di una curva NUBS, vettori tangenti agli estremi, CP consecutivi coincidenti,
CP consecutivi allineati, curve chiuse e periodiche. Curve NUBS di interpolazione.
- Ve.13/03/09, ore 14.30-16.30, aula Pincherle
, Lezione 7.
Visionato pacchetto XCCurv di XCModel per la gestione di curve NUBS 2D.
Knot-Insertion: algoritmo di inserzione di un nodo, esempio.
- Lu.16/03/09, ore 14.30-16.30, aula Pincherle
, Lezione 8.
Tool knot-insertion: inserzione multipla (valutazione, splitting e valutazione
vettore tangente); inverse knot insertion e altre applicazioni;
knot-refinement globale.
Definizione di funzione NURBS; spazio NURBS e funzioni base RB-spline.
- Ve.20/03/09, ore 14.30-16.30, aula Pincherle
, Lezione 9.
Generalizzazione delle proprieta` viste per NUBS a NURBS; curva NURBS;
definizione geometrica di curva NURBS 2D (proiezione di curve NUBS 3D);
significato geometrico dei coefficienti pesi.
Rappresentazione quadratica razionale delle sezioni coniche;
determinazione della NURBS arco di cerchio.
Determinazione della NURBS cerchio (rappresentazione a 9 punti).
Demo con XCCurv.
- Lu.23/03/09, ore 14.30-16.30, aula Pincherle
, Lezione 10.
Funzioni NUBS bivariate prodotto tensoriale, funzioni B-spline bivariate,
superfici NUBS in forma parametrica, griglia dei punti di controllo.
Superfici come schema bidirezionale di curve NUBS 3D. Propieta' delle superfici NUBS.
- Ve.27/03/09, ore 14.30-16.30, aula Pincherle
, Lezione 11.
Superfici periodiche; knot-refinement per superfici e sue applicazioni: valutazione,
valutazione tangenti, splitting.
Presentazioni delle funzionalita' del pacchetto XCSurf di XCModel;
dimostrazione su curve 3D e superfici. Ambienti di modellazione Numeric e Interactive;
(vedi Dispensa: Modellazione Geometrica con Superfici)
- Lu.30/03/09, ore 14.30-16.30, aula Pincherle
, Lezione 12.
Superfici NURBS; funzioni RB-spline bivariate. Proprieta'.
Invarianza per proiezione prospettica e utilizzo nella rappresentazione grafica.
Superficie bilineare coem combinazione affine di segmenti; rappresentazione
come NURBS; combinazione affine di curve NURBS e rappresentazione NURBS
della superficie. Superfici da curve: cilindrica (o per estruzione) e cilindrica
generalizzata (rigata).
- Ve.03/04/09, ore 14.30-16.30, aula Pincherle
, Lezione 13.
Superfici di rivoluzione; progettazione di superfici classiche come cilindro, cono,
sfera, toro, ecc.
Superfici swinging (generalizzazione di rivoluzione); rivoluzione e swinging con curve 3D.
Superfici skinning o per interpolazione di curve.
Superfici sweeping.
- Ve.17/04/09, ore 14.30-16.30, aula Pincherle
, Lezione 14.
Demo con il pacchetto XCSurf su costruzione di superfici da curve: extruding, revolution, swinging,
skinning e sweeping. Sull'ambiente di modellazione interattiva in XCSurf;
Modellazione dinamica mediante Albero di Costruzione;
(vedi lucidi: Albero di Costruzione)
- Lu.20/04/09, ore 14.30-16.30, aula Pincherle
, Lezione 15.
Superfici NURBS trimmate: definizione e applicazioni per la composizione solida, per la
composizione di superfici e per la modellazione gerarchica.
Ancora demo con XCSurf: tubular, inbetween, tecniche di deformazione (Bending, Twisting e Tapering),
modellazione gerarchica.
- Ve.24/04/09, ore 14.30-16.30, aula Pincherle
, Lezione 16.
Modellazione Gerarchica e Multirisoluzione;
(vedi lucidi: Modellazione_gerarchica)
Introduzione al ray-tracing per la resa realistica di scene 3D: modello di
illuminazione globale, albero dei raggi, ricorsione e test di arresto.
- Lu.27/04/09, ore 14.30-16.30, aula Pincherle
, Lezione 17.
Intersezione raggio/superfici NURBS e NURBS trimmate; tecniche di accelerazione del ray-tracing;
texture mapping, texture 3D, antialiasing.
(vedi lucidi: Ray-Tracing)
Presentazione della libreria descriptor per la creazione di uno scene-graph mediante codice C;
- Lu.04/05/09, ore 14.30-16.30, aula Pincherle
, Lezione 18.
Ancora sulla libreria descriptor.
(vedi lucidi: descriptor library: lo scene-graph di XCModel 4.0)
Pacchetto XCRayt per il caricamento di
uno scene-graph ed esecuzione del ray-tracer di XCModel.
Esempi di script.c e resa con ray tracing;
- Ve.8/05/09, ore 14.30-16.30, aula Pincherle
, Lezione 19.
Ancora su libreria descriptor e XCRayt per resa realistica via ray-tracing:
(vedi lucidi: XCRayt e XCView)
Descrizione setting parametri camera i parametri di resa; esempi.
Esempi di progetti di Modellazione, Resa e Animazione di anni precedenti;
- Lu.11/05/09, ore 14.30-16.30, aula Pincherle
, Lezione 20.
Esempio di costruzione di una piccola animazione procedurale con script C e libreria
descriptor.
Utilizzo di XCRayt per la creazione di uno scene-graph in maniera interattiva.
- Me.13/05/09, ore 15.30-17.30, aula Pincherle
, Lezione 21.
Introduzione al Photon Mapping; una implementazione in hrayt di XCModel.
(vedi lucidi: Photon Mapping)
Descrizione del progetto di realizzazione del software XCModel.
(vedi lucidi: Progetto XCModel)
- Ve.15/05/09, ore 14.30-16.30, aula Pincherle
, Lezione 22.
Demo con Rhinoceros: visionate primitive e tool di un un pacchetto CAD 3D commerciale;
Assegnato e discusso Progetto_GM
Modellazione e Resa realistica con XCModel ;
Progetto d'esame
-
Modellazione e Resa realistica con XCModel Assegnato il 15/05/2009
Download pacchetti corso
-
README_xcmodel
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xccurvusr.tar.gz
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xcsurfusr.tar.gz
-
modeling_tools.tgz
-
xcraytusr.tar.gz
Siti
-
ucsc links
-
Siti vari
-
Siti OpenGL
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