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Docenti
a comprendere i concetti, gli algoritmi ed i metodi computazionali
su cui si basano le applicazioni grafiche interattive. L’enfasi è
sulla comprensione della teoria (geometria, radiometria) e degli
aspetti computazionali (algoritmi e strutture dati) che stanno alla base della
creazione di immagini al calcolatore.
Al termine del corso, lo studente sarà in grado di:
– comprendere il funzionamento delle applicazioni basate su grafica 3D interattiva,
come ad esempio videogiochi, visualizzazione di dati, e simulazioni;
– progettare applicazioni di questo tipo, relativamente alla parte grafica.
– Grafica al calcolatore, paradigmi, Differenze tra grafica 3D e grafica 3D interattiva.
– Schema di una applicazione grafica
– Panoramica del corso
2. Fondamenti matematici
– Sistemi di coordinate
– Matrici e trasformazioni affini, coordinate omogenee, angoli di Eulero.
– Richiami di geometria analitica
– Poligoni
– Strutture dati geometriche
3. Modellazione geometrica
– Maglie poligonali
– Rappresentazione di maglie triangolari
– Curve e superfici (cenni)
– Geometria costruttiva solida (cenni)
– Partizionamento spaziale (cenni)
4. Rendering ed illuminazione
– Introduzione al rendering: ray casting
– I colori e la loro rappresentazione nel rendering.
– Interazione tra luce e superfici, cenni di radiometria,
– Bidirectional Scattering Distribution Function.
– Equazione generale per il rendering (o della radianza)
– Superfici lambertiane, superfici lucide.
5. Modelli di illuminazione
– Modello di Blinn-Phong
– Modello di Cook-Torrance (cenni)
– Rappresentazione di sorgenti di luce e materiali
– Equazione di shading di Blinn-Phong
– Termine speculare di Cook-Torrance
– Ray tracing
– Radiosity
6. Rasterizzazione
– Trasformazioni geometriche, Proiezioni ortografiche e prospettiche
– Camera space, clip space e screen space
– Clipping
– Rimozione delle superfici nascoste: object-space, image-space (depth test)
– Scan conversion: algoritmi per punti, linee e poligoni.
– Interpolazione di attributi dei vertici. Shading: Flat, Phong e Gouraud
– La pipeline di OpenGL
– Tecniche multi-pass
– Aliasing e metodi di anti-aliasing screen-based
7. Tecniche di mappatura
– Concetto di texture map
– Texture space e coordinate di texture
– Applicazione di texture
– Metodi di anti-aliasing per texture
8. Fotorealismo
– Bump Mapping, Normal Mapping, Displacement Mapping
– Mappe di riflessione (Reflection e Refraction Mapping)
– Light Mapping
– Ombre geometriche (Shadow Mapping)
– Il rendering di superfici semitrasparent
9. Tecniche per applicazioni interattive
– Strutture dati spaziali. Bounding volumes, Bounding Volume Hierarchies, Binary Space Partitioning Trees
– Tecniche di abbattimento della complessità: semplificazione geometrica, Leval of Detail, algoritmi di culling, Hierarchical View Frustum Culling
