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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.
Schema di un’applicazione grafica
Panoramica del corso
2. Modellazione geometrica
Richiami di geometria analitica, spazi lineari e affini
Maglie poligonali
Rappresentazione delle maglie triangolari
3. Trasformazioni
Trasformazioni lineari e affini
Matrici e trasformazioni affini, coordinate omogenee, angoli di Eulero
Proiezioni
4. Luce e colore
Quantità radiometriche e colorimetria
Codifica per il display (gamma)
5. Fisica e matematica dello shading
Fisica della luce
La funzione bidirezionale di distribuzione della riflettanza (BRDF)
6. Shading basato sulla fisica
Illuminazione
Modello di Blinn-Phong
Riflettanza di Fresnel
Microgeometria
Teoria delle microfacets
Modello Cook-Torrance
Modelli BRDF per la riflessione superficiale
Modelli BRDF per la diffusione sottosuperficiale
7. Pipeline di rendering
Elaborazione della geometria: trasformazioni, clipping
Proiezioni: ortografiche e prospettiche
Rasterizzazione: scan conversion, interpolazione degli attributi dei vertici.
Elaborazione dei pixel: shading, z-test
Panoramica della pipeline GPU
8. Nozioni di base sullo shading
Implementazione dei modelli di shading (Flat, Phong e Gouraud)
Aliasing e Antialiasing
Trasparenza, alfa-compositing
9. Mappatura delle texture
La pipeline di texturing
Mappatura dell’immagine, mipmapping
Mappatura dei materiali
Mappatura alfa
Bump Mapping (mappatura normale)
Mappatura della parallasse
10. Illuminazione ambientale
Environment Mapping
Reflection mapping
Irradiance Environment Mapping
11. Ombre
Ombre planari
Volumi d’ombra
Shadow maps
Occlusione ambientale
Preilluminazione delle superfici (light maps)
12. Illuminazione globale
L’equazione del rendering
Illuminazione globale generale
Radiosità
Ray Tracing
Path Tracing
13. Effetti in spazio immagine
Elaborazione dell’immagine
Correzione (o gradazione) del colore
Profondità di campo
Sfocatura da movimento
14. Strutture dati spaziali
Gerarchie di volumi di contenimento
Octree
Alberi di partizione binaria dello spazio
Grafo della scena
15. Algoritmi di accelerazione
Tecniche di abbattimento (Culling)
Backface Culling
ViewFrustumCulling
Occlusion Culling
Portal Culling
Detail Culling
Livello di dettaglio
Semplificazione della maglia (generazione LOD)
16. Metodi di test delle intersezioni
Test punto-poligono
Intersezione raggio-sfera
Intersezione raggio-piano
Intersezione raggio-poligono
Intersezione raggio-poliedro
Metodi gerarchici
17. Shading efficiente
Shading multi-pass
Shading differito
Tecniche di riproiezione (caching)
