• 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).

• Le lezioni inizieranno il 22 febbraio con il seguente orario:
  Lu. ore 08.50-10.30 Aula Ercolani 1 (Ex Scuole Ercolani)
  Gi. ore 16.30-18.30 Aula Cremona (Dip.Matematica)
  Ve. ore 14.15-16.00 Aula M1 (Dip.Mineralogia)
  

• Lu.22/02/16, ore 08.30-10.30, Aula E1 , Lezione 1.
  Introduzione al corso: grafica 3D Real Time = modellazione + resa, informazioni generali sugli obiettivi e sul corso dal punto di vista organizzativo. (vedi lucidi: Introduzione al Corso).
• Gi.25/02/16, ore 16.30-18.30, Aula Cremona , Lezione 2.
  Introduzione ad alcune applicazioni della grafica 3D. (vedi lucidi: La Grafica e le sue Applicazioni).
• Ve.26/02/16, ore 14:15-18.00, Aula M1 , Lezione 3.
  Hardware per un sistema grafico interattivo: architettura di un display raster scan, Monitor, Frame Buffer, DPU. Tipi di Frame Buffer, grafica con CPU e RAM e DPU, grafica con GPU; cenni su GPU e GPU programmabili. Software per un sistema grafico interattivo: il problema dell'interattivita`, ciclo di polling, coda degli eventi, paradigma di programmazione ad eventi. (vedi lucidi: Hardware e Software per la Grafica)
• Lu.29/02/16, ore 8:50-10.30, Aula E1 , Lezione 4.
  Sistema X Window: architettura del sistema, X Client, rete, X Server, X Protocol, Xlib, Window Manager, display e screen, connessione X Client e X Server; politica di bufferizzazione e svuotamento buffer. Risorse, proprieta' e atomi, caratteristiche delle window. Gerarchia delle window, mapping e visibility, disegno e graphics context, eventi. Esempio di XClient: derek. (vedi lucidi: XWindow System e codice esempio derek.tgz)
• Gi.3/03/16, ore 16.30-18.30, Aula Cremona , Lezione 5.
  Introduzione alla libreria SDL 2.0 (vedi lucidi: Simple Directmedia Layer). Elementi di programmazione SDL: gestione grafica, eventi, testo, immagini, tempo. Messo a disposizione archivio di semplici programmi da provare e modificare. Visionato un semplice codice per disegno di una scena con gestione del tempo.
• Ve.4/03/16, ore 14:00-16.00, Aula M1 , Lezione 6.
  SDL ed il disegno di linee: algoritmo di linea incrementale, algoritmo di linea di Bresenham (funzione GC_draw_line1); algoritmo di disegno in coordinate floating point (Window e Viewport). Visionati programmi di esempio; assegnati due Esercizi.
• Gi.10/03/16, ore 16.30-18.30, Aula Cremona , Lezione 7.
  Trasformazioni geometriche; richiami, trasformazioni elementari: traslazione, scala, rotazione. Spazio affine: punti, vettori, combinazioni affini, sistema di riferimento, trasformazioni affini, composizione di trasformazioni mediante prodotto di matrici; trasformazioni elementari 3D in coord. omogenee: traslazione, scala, rotazione rispetto agli assi coordinati. Composizione di trasformazioni, trasformazioni inverse. Trasformazioni composte come rotazione e scala rispetto ad un punto.
• Ve.11/03/16, ore 14:00-16.00, Aula M1 , Lezione 8.
  Cambio di sistema di riferimento; due procedure alternative. Definizione dei parametri di vista. Sistema di coordinate cartesiano e sferico. Trasformazione di vista; trasformazioni prospettiche e parallele; determinazione formule per il viewing 3D. Trasformazione di vista con View_Up vector; Visionato programma di esempio (persp_cube_sdl) che implementa la trasformazione di vista visualizzando un cubo; assegnato un Esercizio. (vedi lucidi: Trasformazioni di Vista)
• Gi.17/03/16, ore 16.30-18.30, Aula Cremona , Lezione 9.
  Ancora su Trasformazioni di Vista: tronco di piramide di vista (frustum) e necessita' di clipping 3D. Introduzione agli algoritmi di real-time rendering: hidden-line e hidden-surface. Algoritmo Z-buffer per Hidden-Surface Removal di mesh poligonali; descrizione dell'algoritmo in termini di pseudocodice e significato del buffer Z (vedi lucidi: Real-Time Rendering).
  Introduzione alla coordinate Baricentriche;
• Ve.18/03/16, ore 14:00-16.00, Aula M1 , Lezione 10.
  Esempi di utilizzo delle coordinate baricentriche: rasterizzazione di triangoli e interpolazione colore. Visionati e provati codici raster_draw_color e persp_cube_color_sdl. Relazione fra le coordinate baricentriche di un segmento 3D (triangolo) e del suo proiettato e "profondita' di un pixel". Trasformazione prospettica con profondita': verifica che la trasformazione manda rette in rette. (vedi lucidi: Coordinate Baricentriche e Proiezione Prospettica con Profondita').
• Gi.31/03/16, ore 16.30-18.30, Aula Cremona , Lezione 11.
  Ancora su Trasformazione prospettica con profondita': verifica che la trasformazione manda piani in piani; trasformazione come deformazione dello spazio; parametri alpha e beta; profondita' Z di un pixel. Rivisitata pipeline di vista per Z-buffer.
  Algoritmo di scan conversion per poligoni generici; rasterizzazione: specializzazione per triangoli; estensione per scan conversion di triangoli con componenti colore; estensione con altri parametri quali profondita' Z, coordinate colori, componenti normali, ecc.. (vedi lucidi: Algoritmi di Rasterizing).
• Ve.1/04/16, ore 14:00-16.00, Aula M1 , Lezione 12.
  Ripresa la spiegazione dell'esercizio proposto nella Lezione 8, ed in particolare sul View-up Vector; Proiezione prospettica con profondita' e gestione coordinate texture. Cenni alla elaborazione di immagini per la rasterizzazione con texture. Esaminato codice persp_cube_image_sdl.c con gestione corretta o meno delle coordinate texture. Proposto esercizio da realizzare modificando il codice persp_cube_image_sdl.c
• Gi.7/04/16, ore 16.30-18.30, Aula Cremona , Lezione 13.
  Clipping 2D di linee: algoritmo di Cohen-Sutherland. Estensione dell'algoritmo di Clipping 2D di linee al caso 3D (vedi lucidi: Clipping di punti e linee).
  Clipping 2D di poligoni: algoritmo di Sutherland-Hodgman; estensione al caso 3D (vedi lucidi: Clipping di Polygoni).
  Pipeline grafica, schede grafiche (vedi lucidi: GPU e Pipeline Grafica);
• Ve.8/04/16, ore 14.00-16.00, Aula M1 , Lezione 14.
  Seminario Dr.Flavio Bertini su: Interaction and Visualization in 3D Space
  (vedi lucidi: Interaction_and_Visualization_3D);
• Lu.11/04/16, ore 8:50-10.30, Aula E1 , Lezione 15.
  Discussione sugli esercizi assegnati il 4/3/16.
  Introduzione alle librerie OpenGL: GL, GLU, GLX, AIGLX, GLUT, macchina a stati finiti, pipeline OpenGL, un programma esempio con solo GL e GLX. (vedi lucidi: Libreria Grafica OpenGL, parte I).
• Gi.14/04/16, ore 16.30-18.30, Aula Cremona , Lezione 16.
  Ancora su GL e GLX. Display list e double buffer; programmazione con le GLUT; un programma esempio che usa GL e GLUT; pipeline delle trasformazioni in OpenGL: trasformazioni di modellazione, trasformazioni di vista e di proiezione; programmi esempio e tutorial.
• Ve.15/04/16, ore 14.00-16.00, Aula M1 , Lezione 17.
  Ancora su trasformazioni in OpenGL: esaminati alcuni codici di esempio e rivisitata la pipeline grafica vista nel caso di OpenGL (vedi lucidi: Sull'esempio glut_simple_mult.c\).
  Depth Buffer per la rappresentazione con rimozione parti nascoste. Libreria SDL (Simple Directmedia Layer) con OpenGL; esaminati alcuni esempi. (vedi lucidi: SDL con OpenGL).
• Gi.21/04/16, ore 16.30-18.30, Aula Cremona , Lezione 18.
  Esempio di progettazione di un codice di grafica 3D Real-Time (vedi archivio progetto_car1516.tgz), (vedi lucidi: Progetto SDL/OpenGL).
  Rappresentazione B-Rep (Boundary Representation) di oggetti 3D; Introduzione alle mesh poligonali 3D; (vedi lucidi: Mesh 3D poligonali)
• Ve.22/04/16, ore 14.00-16.00, Aula M1 , Lezione 19.
  Ancora su mesh 3D: formati .obj (wavefront), OFF, mesh; conversione formati e convertitori. Elementi di una mesh, strutture dati, editing di mesh. Repository di mesh;
• Gi.28/04/16, ore 16.30-18.30, Aula Cremona , Lezione 20.
  Demo di utilizzo di Blender per editing di Mesh 3D. (vedi lucidi: Blender: Introduzione al Mesh Editing )
  Introduzione al modello di illuminazione di Phong: Illuminazione ambiente, riflessione diffusa e speculare; equazione di lighting (parametri legati al materiale e parametri legati alla luce), posizione osservatore e geometria della scena (normali, angoli di incidenza, angoli di riflessione).
  Thecniche di shading: Flat-shading, Gouraud-shading e Phong-shading; determinazione del colore da assegnare ad ogni pixel dell'immagine. Interpolazione colore e interpolazione delle normali. (vedi lucidi: Modello di illuminazione di Phong).
  
• Ve.29/04/16, ore 14.00-16.00, Aula M1 , Lezione 21.
  Ancora sul modello di illuminazione di Phong e su Tecniche di shading.
  Illuminazione in OpenGL (luci e materiali); shading; tutorials e programmi. (vedi lucidi: Libreria Grafica OpenGL, parte II).
  ProgettoCAR passo 3: caricamento e rendering mesh in formato .obj, illuminazione scena e gestione luci.
• Gi.5/05/16, ore 16.30-18.30, Aula Cremona , Lezione 22.
  Texture mapping 2D; magnification, minification (mip-mapping); two-part mapping, environment mapping; solid texture o 3D texture, texture procedurali, bump-mapping, multitexturing. (Vedi Lucidi: Texture nella CG).
  Texture in OpenGL: texture object dalla definizione all'applicazione. (Vedi Lucidi: Libreria Grafica OpenGL, parte III).
  
• Ve.6/05/16, ore 14.00-16.00, Aula M1 , Lezione 23.
  ProgettoCAR passo 4: gestione joystick, applicazione e gestione texture, ecc.
• Gi.12/05/16, ore 16.30-18.30, Aula Cremona , Lezione 24.
  Shadowing: ombre su piani (proiezione), Shadow Buffer per ombre in un algoritmo Z-Buffer (vedi lucidi: Shadowing). Esempi su ombre.
  Tecniche di rendering in OpenGL (vedi lucidi: Rendering avanzato in OpenGL e glut).
  Curve nella computer graphics: curve 2D e 3D in forma parametrica, curve di Bezier.
• Ve.13/05/16, ore 14.00-16.00, Aula M1 , Lezione 25.
  Curve spline/nurbs; Esempi e demo con il sistema di modellazione blender (vedi lucidi: Curve nella Computer Graphics).
  Superfici nella computer graphics: superfici prodotto tensoriale, mesh da superfici; Esempi e demo con il sistema di modellazione blender (vedi lucidi: Superfici nella Computer Graphics).
  

FAQ sul corso ed il progetto d'esame

• 3D Game con OpenGL Assegnato il giorno 22/04/16

• Lucidi: Introduzione al Corso (file.pdf)
• Lucidi: La Grafica e le sue Applicazioni (file.pdf)
• Lucidi: Hardware e Software per Grafica Interattiva (file.pdf)
• Lucidi: XWindow System (file.pdf)
• Lucidi: Simple Directmedia Layer) (file.pdf)
• Lucidi: Esempi SDL (file.pdf)
• Lucidi: Esempi SDL (file.pdf con alcune slide in piu' su curve di Bezier)
• Lucidi: Trasformazioni Geometriche (file.pdf)
• Lucidi: Trasformazioni di vista (Viewing 3D) (file.pdf)
• Lucidi: Real Time Rendering (file.pdf)
• Lucidi: Coordinate Baricentriche e Proiezione Prospettica con Profondita' (file.pdf)
• Lucidi: Algoritmi di Rasterizing (file.pdf)
• Lucidi: Clipping di punti e line (file.pdf)
• Lucidi: Clipping di polygoni (file.pdf)
• Lucidi: GPU e Pipeline Grafica (file.pdf)
• Lucidi: Seminario Interaction and Visualization in 3D Space (file.pdf)
• Lucidi: Libreria Grafica OpenGL (parte I) (file.pdf, aggiornato il 15/04)
• Lucidi: Sull'esempio glut_simple_mult.c (file.pdf)
• Lucidi: SDL con OpenGL (file.pdf, aggiornato il 15/04)
• Lucidi: Progetto SDL/OpenGL (file.pdf)
• Lucidi: Mesh 3D Poligonali (file.pdf)
• Lucidi: Blender: introduzione al mesh editing (file.pdf)
• Lucidi: Modello di Illuminazione di Phong (file.pdf)
• Lucidi: Libreria Grafica OpenGL (parte II) (file.pdf)
• Lucidi: Texture nella CG (file.pdf)
• Lucidi: Libreria Grafica OpenGL (parte III) (file.pdf)
• Lucidi: Shadowing (file.pdf)
• Lucidi: Rendering Avanzato in OpenGL e glut/SDL (file.pdf)
• Lucidi: Curve nella CG (file.pdf)
• Lucidi: Superfici nella CG (file.pdf)

• FCG (file.pdf)
• 3DCG (file.pdf)
• CGGM (file.pdf)
• OGLPG (file.pdf)
• Basic Linear Algebra (file.pdf)
• Argomenti dalla rete (file.pdf)
• Introduzione Ambiente Linux (file.pdf)

• derek.tgz (programma esempio che usa solo Xlib)
  
• SDL2prg_1516.tgz (archivio di programmi SDL 2.0)
  
• opengl_1516.tgz (archivio di programmi OpenGL) (aggiornato al 15/04 con nuovi Makefile)
  
• progetto_car_1516.tgz (archivio progetto SDL/OpenGL)
  

• XWindow Programming
• Libri di Grafica disponibili presso la Biblioteca del Dipartimento di Matematica
• The GNU C Reference Manual

• GCC Online Documentation
• SDL 2.0 (Simple Directmedia Layer) library
• SDL_ttf 2.0 library
• SDL_image 2.0 library
• OpenGL
• Siti OpenGL
  
• Siti CG
  
• Parametric Equation Wikipedia (Curve)
• Wavefront .obj file

• Studenti