Grafica (C.d.S. Informatica) A.A.2003/04

Argomenti trattati a Lezione

Ma.24/02/04, ore 14.00-16.00, aula 7^ piano, Lezione 1. Introduzione al corso: rilevazione statistica mediante compilazione scheda informativa, equazione "grafica=modellazione+resa", descrizione di alcune applicazioni della grafica 3D.
Gi.26/02/04, ore 14.00-16.00, aula 7^ piano, Lezione 2. Altre applicazioni della grafica 3D; proiezione del cortometraggio Luxo Junior e Geri's Game e di alcuni video dimostrativi della Pixar, Industrial Ligh+Magic e Attitude Studio. Hardware per un sistema grafico interattivo (architettura di un display raster scan, CRT, frame buffer, DPU, CRT a colori...
Ve.27/02/04, ore 14.00-16.00, aula 7^ piano, Lezione 3. ...LCD, tipi di frame buffer, dispositivi di input); Software per un sistema grafico interattivo: il problema dell'interattivita`, ciclo di polling, coda degli eventi, funzioni di libreria che gestiscono la coda degli eventi; Sistema X Window: architettura del sistema, X Client, rete, X Server, X Protocol, Xlib, Window Manager.
Lu.01/03/04, ore 17.00-19.00, aula 7^ piano, Lezione 4. XClient che usa Toolkit e XClient che usa solo Xlib; display e screen (cosa settare perche' l'X Client usi un X Server e l'X Server metta a disposizione le sue risorse per l'X Client); politica di bufferizzazione e svuotamento del buffer delle richieste; risorse, proprieta' e atomi, caratteristiche delle window, gerarchia delle window, mapping e visibility, disegno e graphics context, eventi.
Gi.04/03/04, ore 14.00-16.00, aula 7^ piano, Lezione 5. Elementi di programmazione X Window: esaminati alcuni semplici programmi Client che fanno esclusivo uso di Xlib. Messo a disposizione un archivio di semplici programmi da provare e modificare.
Ve. 05/03/04, ore 14.00-16.00, aula 7^ piano, Lezione 6. Introduzione ai sistemi B-Rep (Boundary Representation) per la rappresentazione di modelli 3D (Mesh poligonali, Superfici matematiche); Rappresentazione poligonale (struttura dati PSP o VEF) per oggetti solidi e superfici aperte (mesh di differenti tipi); formati .m, .ply, wavefront .obj, conversione formati e convertitori. Un programma di esempio per la visualizzazione di mesh poligonali che fa uso della libreria trim. Messo a disposizione archivio mfiles.tgz e programmi di visualizzazione che fanno uso della libreria trim (trimlibrary.tgz).
Ma.09/03/04, ore ore 14.00-16.00, aula 7^ piano, Lezione 7. Trasformazioni geometriche 3D in forma matriciale, composizione di trasformazioni mediante prodotto di matrici, trasformazioni elementari: traslazione, scala, rotazione rispetto agli assi coordinati; inversione delle trasformazioni, cenno ad alcune trasformazioni composte come rotazione e scala rispetto ad un punto e simmetria rispetto ad una retta.
Gi.11/03/04, ore 14.00-16.00, aula 7^ piano, Lezione 8. Commutativita' di alcune trasformazioni, matrici per simmetrie, trasformazioni di shear, trasformazione del sistema di riferimento. Trasformazione di vista; trasformazioni prospettiche e parallele; sistema di coordinate cartesiano e sferico; proiezioni centrali (1 punto di fuga) con determinazione delle formule per il viewing 3D
Ve. 12/03/04, ore 14.00-16.00. La lezione, causa chiusura del Dip. ospitante, per sciopero, non si e' tenuta.
Ma.16/03/04, ore ore 14.00-16.00, aula 7^ piano, Lezione 9. Proiezioni da un punto di vista arbitrario (3 punti di fuga) con determinazione delle formule per il viewing 3D; discussione dei parametri di vista e del loro effetto. Trasformazione window-viewport con introduzione del cono di vista (o tronco di piramide) e definizione window; mostrato (e messo a disposizione) un programma che usa solo Xlib e implementa la trasformazione di vista visualizzando una superficie z=f(x,y).
Gi.18/03/04, ore 14.00-16.00, aula 7^ piano, Lezione 10. Trasformazione di vista come cambio di base con introduzione del view_up vector; definizione interattiva dello zoom (angolare) mediante trasformazione viewport-window; piramide di vista o volume di vista (clipping 3D); clipping 2D: algoritmo di Cohen-Sutherland.
Ve. 19/03/04, ore 14.00-16.00, aula 7^ piano, Lezione 11. Ancora sull'algoritmo di Cohen-Sutherland e sua generalizzazione per il clipping 3D. Introduzione agli algoritmi di rendering ed in particolare agli algoritmi di real-time rendering; depth-cueing, hidden-line; descritto in particolare un algoritmo di hidden-line quasi esatto per mesh triangolari e rettangolari (struttura VEF).
Ma.23/03/04, ore ore 14.00-16.00, aula 7^ piano, Lezione 12. Dettagli su algortimo di hidden-line visto; cenni su algoritmo del pittore e visibility buffer; hidden-line per mesh ottenute da z=f(x,y) con proiezione prospettica a 2 punti di fuga; mostrata esecuzione software relativo; introduzione all'algoritmo Z-buffer per la rappresentazione shading di mesh poligonali o VEF; descrizione dell'algoritmo in termini di pseudocodice e significato del buffer Z. Elencati argomenti da trattare per esaurire completamente il discorso sull'algoritmo Z-buffer: 1.scan conversion di poligoni; 2.determinazione profondita' Z di un pixel; 3. modelli di illuminazione.
Gi.25/03/04, ore 14.00-16.00, aula 7^ piano, Lezione 13. Algoritmi di linea incrementale e di Bresenham; algoritmo di scan conversion di poligoni convessi o vericalmente convessi denominato TAM; visionati alcuni semplici programmi che implementano gli algoritmi introdotti; introduzione ad un algoritmo di scan conversion generale per poligoni qualunque.
Ve. 26/03/04, ore 14.00-16.00. La lezione, causa chiusura del Dip. ospitante, per sciopero, non si e' tenuta.
Lu.29/03/04, ore 17.00-19.00, aula 7^ piano, Lezione 14. Algoritmo di scan conversion per poligoni qualunque. Introduzione alla libreria XTools per la progettazioni di GUI in ambiente XWindow; descrizione degli oggetti disponibili; messi a disposizioni i sorgenti della libreria e alcuni programmi test.
Gi.01/04/04, ore 14.00-16.00, aula 7^ piano, Lezione 15. Proiezione prospettica dello spazio 3D dell'oggetto in coordinate dell'osservatore nello spazio 3D di proiezione con la proprieta' di trasformare rette in rette e piani in piani; obiettivo di conservare le corrette relazioni di profondita' degli oggetti poligonali gestiti dallo Z-buffer. Tecnica Flat-shading, Gouraud-shading e Phong-shading per la determinazione del colore da assegnare ad ogni pixel dell'immagine.
Ve.02/04/04, ore 17.00-19.00, aula 7^ piano, Lezione 16. Introduzione ad un semplice modello di illuminazione: luce ambiente e riflessione diffusa; sorgente di luce puntiforme con riflessione diffusa e speculare; parametri dovuti agli oggetti (materiale), posizione osservatore e geometria della scena (normali, angoli di incidenza, angoli di riflessione). Cenno alle ombre.
Lu.05/04/04, ore 17.00-19.00, aula 7^ piano, Lezione 17. Introduzione alla libreria OpenGL; GL, GLX, GLU, GLUT, primitive e attributi, un programma esempio con solo GL e poi con glut; pipeline delle trasformazioni: trasformazioni di modellazione.
Ma.06/04/04, ore ore 14.00-16.00, aula 7^ piano, Lezione 18. Ancora su OpenGL: trasformazioni di vista e di proiezione, display list, il colore, illuminazione (luci e materiali), tutorials e alcuni programmi esempio. Assegnato il I Progetto Programmazione con OpenGL
Gi.15/04/04, ore 14.00-16.00, aula 7^ piano, Lezione 19. Ripreso l'argomento Ombre: funzionalita' e osservazioni su ombra e penombra; gestione di ombre nello Z-buffer mediande shadow-buffer; problema dell'aliasing e approccio di antialiasing nella gestione ombre; il fenomeno dell'Aliasing nella computer graphics, l'Antialiasing come attenuazione del fenomeno, area sampling e supersampling; supersampling adattivo, alcune immagini esempio senza e con antialiasing con differenti livelli e soglie.
Ve.16/04/04, ore 14.00-16.00, aula 7^ piano, Lezione 20. Texture: modifica di attributi del modello e delle normali della superficie dell'oggetto; texture mapping 2D; gestione di texture mapping 2D nello Z-buffer; magnification, minification (mip-mapping), aliasing e antialiasing; two-part mapping; solid texture o 3D texture; bump-mapping.
Ma.20/04/04, ore 14.00-16.00, aula 7^ piano, Lezione 21. Curve e superfici matematiche in contrapposizione a rappresentazione poligonale; curve e superfici in forma implicita in contrapposizione a forma parametrica (funzioni vettoriali in una o due variabili). Scelta della rappresentazione parametrica; restrizione alla classe delle funzioni polinomiali; scelta di funzioni base di forma.
Gi.22/04/04, ore 14.00-16.00, aula 7^ piano, Lezione 22. Funzioni base con le proprieta' di essere a somma 1 e non negative e di essere invarianti per trasformazioni affini. Rappresentazione in una opportuna base polinomiale di mesh (segmenti, triangoli, rettangoli). Generalizzazione del concetto di mesh per definire curve e superfici. Curve di Bezier (curve polinomiali nella base di Bernstein); algoritmo di de Casteljau; curva tangente (derivata dei polinomi di Bernstein); punti di controllo e curva approssimante la forma della poligonale di controllo; piu' curve di Bezier opportunamente raccordate (curve NUBS).
Ve.23/04/04, ore 14.00-16.00, aula 7^ piano, Lezione 23. Suddivisione di una curva di Bezier mediante algoritmo di de Casteljau; applicazioni: discretizzazione adattiva; curva di Bezier 3D; patch di Bezier: definizione come prodotto tensoriale, punti e griglia di controllo, curve di bordo, curve isoparametriche, vettori tangenti e normale in un punto, raccordo di patch in posizione e tangenza, discretizzazione uniforme e adattiva.
Ma.27/04/04, ore 10.00-12.00, CINECA, Lezione 24. Visita al Cineca: presentazione Cineca, Teatro Virtuale e Sala Macchine.
Gi.29/04/04, ore 14.00-16.00, aula 7^ piano, Lezione 25. Definizione delle funzioni spline polinomiali o NUBS (Non Uniform B-Spline) scalari in una variabile; formula ricorrente per la definizione e calcolo delle B-spline Normalizzate; proprieta`; introduzione alle curve NUBS 2D; visionato pacchetto xccurv di xcmodel per la gestione di curve NUBS 2D.
Ve.30/04/04, ore 14.00-16.00, aula 7^ piano, Lezione 26. I polinomi sono casi particolari di spline e le curve di Bezier sono un caso particolare di NUBS; parametrizzazione di una curva NUBS (scelta dei nodi); punto iniziale e finale di una curva NUBS, vettore tangente nei punti estremi; le curve NUBS sono approssimanti di forma della poligonale di controllo che le definisce; controllo locale e guscio convesso globale e locale; punti di controllo coincidenti; cuspidi; continuita' C^k e G^k; punti di controllo allineati.
Ma.04/05/04, ore 14.00-16.00, aula 7^ piano, Lezione 27. Curve NUBS chiuse e periodiche; algoritmo di valutazione di de Boor; suddivisione di una curva NUBS mediante algoritmo di de Boor; Definizione geometrica di curva NURBS 2D (proiezione di curve NUBS 3D e 3D come proiezione di 4D) e sua definizione analitica come combinazione lineare di funzioni base RB-spline; generalizzazione per NURBS di tutte le proprieta` viste per NUBS; pesi NURBS come parametri di forma; rappresentazione razionale delle sezioni coniche; determinazione della NURBS arco di cerchio e cerchio (rappresentazione a 9 punti).
Gi.06/05/04, ore 14.00-16.00, aula 7^ piano, Lezione 28. Funzioni NUBS bivariate come prodotto tensoriale, funzioni B-spline bivariate, superfici NUBS in forma parametrica, griglia dei punti di controllo, schema bidirezionale di curve NUBS 3D; superfici NURBS come proiezione di superfici NUBS 4D; funzioni RB-spline bivariate; Introduzione al pacchetto XCSurf con alcuni esempi su curve 3D e superfici.
Ve.07/05/04, ore 14.00-16.00, aula 7^ piano, Lezione 29. Presentazione del sistema di modellazione e resa XCModel 3.0; presentazioni delle funzionalita' del pacchetto XCSurf di XCModel.
Ma.11/05/04, ore 14.00-16.00, aula 7^ piano, Lezione 30. Programmazione avanzata con la libreria OpenGL: utilizzo di curve e superfici NURBS, gestione di texture e double buffer per le animazioni; presentazione di alcuni semplici programmi di esempio.
Gi.13/05/04, ore 14.00-16.00, aula 7^ piano, Lezione 31. Modellazione di Superfici da Curve: superfici per estrusione, rigate, rigate a tratti (concetto di degree elevation e knot-insertion per rendere compatibili due curve), rivoluzione. Progettazione di superfici classiche come cilindro, cono, sfera, toro, ecc.. Funzionalita' relative nel pacchetto XCSurf.
Ve.14/05/04, ore 14.00-16.00, aula 7^ piano, Lezione 32. Seminario sul sistema Maya della Alias tenuto da Raffaele Gambelli.
Ma.18/05/04, ore 14.00-16.00, aula 7^ piano, Lezione 33. Superfici swinging (generalizzazione di rivoluzione); swinging con curve 3D; superfici tubular; superfici skinning. Funzionalita' relative nel pacchetto XCSurf.
Gi.20/05/04, ore 14.00-16.00, aula Pincherle, Lezione 34. Introduzione al ray-tracing per la resa realistica di scene 3D; modello di illuminazione globale, albero dei raggi, ricorsione e test di arresto, problemi, tecniche di accelerazione; texture nel ray-tracing, antialising nel ray-tracing.
Ve.21/05/04, ore 14.00-16.00, aula Pincherle, Lezione 35. Presentazione del pacchetto xcrayt di xcmodel per la descrizione mediante codice C o interattiva di una scena (scene graph) al fine di una resa realistica mediante un algoritmo di ray-tracing. In particolare in questa lezione si e' esaminata la parte di setting dei parametri per l'esecuzione del ray tracing.
Ma.25/05/04, ore 14.00-16.00, aula 7^ piano, Lezione 36. Presentazione della libreria descriptor e del pacchetto xcrayt di xcmodel per la creazione di uno scene-graph mediante codice C.
Gi.27/05/04, ore 14.00-16.00, aula 7^ piano, Lezione 37. Utilizzo del pacchetto xcrayt di xcmodel per la creazione di uno scene-graph in maniera completamente interattiva. Assegnato il II Progetto Modellazione e Resa
Ve.28/05/04, ore 14.00-16.00, aula 7^ piano, Lezione 38. Funzioni di modellazione interattiva in xcsurf, tecniche di deformazione, e superfici trimmate. Semplice introduzione al pacchetto xcbool di xcmodel per la composizione di oggetti solidi mediante operazioni booleane. Anteprima della versione 4.0 di xcsurf; albero di costruzione e modellazione gerarchica. Esaminato insieme agli studenti un progetto di modellazione e resa realizzato nell'ambito del corso di Grafica del 2002/03.
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