FOI nastava
FOI logo

Lista kolegija iz:

ak.god:
2017/2018
semestar:
3. semestar

2017/2018

5ECTSa

Diplomski

Diplomski studij informatike v1.2

Program Obavezan
Baze podataka i baze znanja BPBZ Ne
Informatika u obrazovanju IO Ne
Informacijsko i programsko inženjerstvo IPI Ne
Organizacija poslovnih sustava OPS Ne
3. semestar
2. nastavna godina

Računalna grafika npp:93146

Engleski naziv

Computer Graphics

Katedra

Katedra za informatičke tehnologije i računarstvo

Kategorija ("boja")

RI

Cilj kolegija

Razumijevanje principa na kojima se temelji implementacija interaktivne 3D grafike na računalu i upoznavanje s metodama za obradu slikovnih informacija. Radi se o izvrsnim primjerima kako se komercijalne tehnologije temelje na fundamentalnim matematičkim spoznajama. Upravo zbog te fundamentalne utemeljenosti, znanja stečena na ovom kolegiju ne zastarijevaju – složenost i sofisticiranost računalne grafike svakodnevno raste, ali principi ostaju isti.

Nastava

Predavanje
15sati
Vježbe (jezici, tzk)
30sati

Ishodi učenja predmeta

  • implementirati fiziku - realno ponašanje virtualnih predmeta
  • kreirati složene interaktivne računalne programe s elementima numerike i simulacije koji se izvršavaju u realnom vremenu
  • primijeniti fraktale za specijalne efekte i modele terena
  • primijeniti parametarske krivulje i plohe za modeliranje virtualnih objekata
  • primijeniti programsko sučelje OpenGL u razvoju aplikacija koje koriste 3D grafiku
  • primijeniti teksture
  • razumjeti i primijeniti jednostavnije modele osvjetljenja, prozirnosti i magle
  • razumjeti paradigme za efikasan rad s 3D grafikom koje su implementirane u suvremenim programskim sučeljima i grafičkom sklopovlju (virtualna scena, koordinatni sustavi, model kamere, z-spremnik, iscrtavanje, sjenčanje)
  • razumjeti principe interaktivne 3D grafike i računalne animacije
  • razumjeti, primijeniti i, po potrebi, implementirati matričnu reprezentaciju geometrijskih transformacija i projekcija u 3D

Ishodi učenja programa

  • Formulirati problem iz realnog svijeta u smislu problemskog zadatka u informatici te ga znati riješiti i rješenje evaluiratiFormulirati problem iz realnog svijeta u smislu problemskog zadatka u informatici te ga znati riješiti i rješenje evaluirati
  • Predstaviti i popularizirati suvremena trendove u informatici u stručnim i laičkim krugovima Predstaviti i popularizirati suvremena trendove u informatici u stručnim i laičkim krugovima
  • Primijeniti principe proceduralnog programiranja, izgradnje struktura podataka i algoritamaPrimijeniti principe proceduralnog programiranja, izgradnje struktura podataka i algoritama

Sadržaj predavanja

  • Primjene računalne grafike
    U uvodnom predavanju ilustrirat će se široka primjena računalne grafike – od svakodnevnih i dobro poznatih grafičkih korisničkih sučelja (GUI), preko sustava za računalno projektiranje (CAD), primjene vizualizacije u znanosti i medicini, računalne grafike u realnom vremenu za potrebe simulatora i kompjutorskih igara, do spektakularnih animacija u filmskoj industriji. Na vježbama, studenti će se upoznati s mogućnostima modernih sustava za računalno projektiranje.
  • Interaktivna računalna grafika
    Interaktivna računalna grafika zahtijeva procesiranje u realnom vremenu. Opis grafičkih procesora koji omogućavaju da se čitav niz zahtjevnih operacija izvede na razini hardvera. OpenGL i Microsoftov DirectX Direct3D – knjižnice grafičkih rutina koje mogu biti implementirane u softveru, ali velikim dijelom se izvode direktno na grafičkim procesorima. Na vježbama upoznavanje s praktičnim aspektima rada s OpenGL API-jem i pomoćnim rutinama GLUT (OpenGL Utility Toolkit)
  • Uvod u OpenGL
    Opis filozofije i demonstracija mogućnosti OpenGL-a. Počinje se s osnovnim grafičkim elementima – crtanje linija, postavljanje varijabli stanja, boja i ostalih atributa. Na vježbama se samostalno rješavaju zadaci koji zahtijevaju primjenu obrađenih rutina.
  • 2-D grafika
    Koordinatni sustavi i transformacije kod iscrtavanja. Homogene koordinate i matrična reprezentacija geometrijskih transformacija. Osnovne geometrijske transformacije u dvije dimenzije: translacija, rotacija, skaliranje, zrcaljenje, posmik (shear). Inverzne transformacije. Kompozicija različitih transformacija kao produkt matrica – operatora. Na vježbama se implementiraju matrični operatori za različite geometrijske transformacije.
  • 3-D grafika – paralelna i perspektivna projekcija
    Projekcija trodimenzionalnih objekata na dvodimenzionalni ekran. Problem perspektive. Paralelna – ortogonalna i kosa projekcija. Perspektivna projekcija – centar i ravnina projekcije. Koordinatni sustav kamere. Matrica transformacije za perspektivnu projekciju. Na vježbama se upoznaje s projekcijama podržanim u OpenGL knjižnici rutina, te načinom njihove upotrebe.
  • Geometrijske transformacije u 3D
    Matrična reprezentacija geometrijskih transformacija u prostoru: translacije, rotacije i skaliranja. Rotacija oko proizvoljne osi. OpenGL rutine za geometrijske transformacije. Animacija u OpenGL-u. Metoda dvostrukog spremnika. Na vježbama se eksperimentira s različitim transformacijama i animacijama žičanih modela u 3D.
  • Reprezentacije trodimenzionalnih objekata
    Reprezentacija trodimenzionalnih objekata pomoću mreže poligona. Selektivno odbacivanje. Spremnik dubine. Na vježbama eksperimentiranje s rutinama koje su sastavni dio OpenGL-a.
  • Osvjetljavanje i sjenčanje
    Položaj, vrsta i intenzitet izvora svjetlosti. Opadanje intenziteta s udaljenošću. Optička svojstva površina. Refleksija, transmisija i apsorpcija. Ambijentalno svjetlo. Difuzna i zrcalna refleksija. Phongov model. Usmjerena svjetla (reflektori). Svojstva materijala. Vektori normale. Na vježbama se upoznaje i eksperimentira s modelom osvjetljenja u OpenGL-u.
  • Teksture, prozirnost i simulacija magle
    Dodavanje površinskih detalja – teksture. Prozirnost. Magla. Pregled mogućnosti OpenGL-a kojima podržava teksture, prozirnost i maglu. Na vježbama se upoznaje s korištenjem tekstura za uvjerljivo modeliranje stvarnih objekata u virtualnom svijetu.
  • Simulacija fizike
    Sljedeći korak u realističnosti je da se animirani objekti ponašaju u skladu sa zakonima fizike – makroskopski objekti slijede zakone klasične mehanike. Mehanika materijalne točke. Mehanika krutog i deformabilnog tijela. Drugi Newtonov zakon. Integracija Eulerovom metodom. Na vježbama implementacija kosog hica i mase vezane oprugama.
  • Parametarske krivulje i plohe
    Splajnovi (splines) kao sredstvo za prikaz zakrivljenih linija i površina. Zadavanje kroz kontrolne točke i rubne uvjete. Bézierove krivulje i plohe. B-splajnovi i ostale vrste splajnova. Na vježbama upoznavanje i eksperimentiranje sa splajnovima.
  • Fourierove transformacije
    Razumijevanje ovog klasičnog, ali uvijek iznova fascinantnog poglavlje matematike omogućava razumijevanje principa na kojima se temelji kompresija, filtriranje i rekonstrukcija slikovnih i zvučnih zapisa. Fourierovi redovi. Fourierove transformacije. Inverzne Fourierove transformacije. Diskretne Fourierove transformacije. Na vježbama se ilustrira izračunavanje Fourierovih koeficijenata i aproksimacija periodičkih funkcija vodećim članovima odgovarajućeg Fourierovog reda.
  • Filtriranje i kompresija
    Diskretne Fourierove transformacije u dvije i više dimenzija. Potreba za efikasnom implementacijom. FFT – Fast Fourier Transform. Eliminacija određenih dijelova frekvencijskog spektra – filtriranje – uz pomoć diskretnih Fourierovih transformacija. Kompresija izostavljanjem visokofrekventnih Fourierovih modova. Moderne metode kompresije – JPEG i MP3 formati. Na vježbama studenti sami implementiraju i proučavaju efekte filtriranja i jednostavnih metoda kompresije.
  • Fraktalna geometrija prirode
    Šećer dolazi na kraju: euklidske metode ne daju realističan prikaz prirodnih objekata – ako želimo uvjerljivo prikazati drveće, planine ili oblake moramo posegnuti za metodama fraktalne geometrije. Fraktali i fraktalna dimenzija. Iteracije i područja konvergencije u kompleksnoj ravnini. Deterministički sebi-slični fraktali. Plazma fraktali. Modeli terena. Na vježbama studenti uživaju u čudesnim oblicima koji nastaju korištenjem jednostavnih iterativnih postupaka.

Sadržaj seminara/vježbi

  • Vježbe su integralni i esencijalni dio ovog kolegija, pa su opisane zajedno s predavanjima. Studenti
    • Vježbe su integralni i esencijalni dio ovog kolegija pa su opisane zajedno s predavanjima. Studenti će koristiti programske jezike Java, C i C++ za samostalno i kreativno rješavanje problema. Problemi, zajedno s relevantnim informacijama, fragmentima koda i savjetima korisnim za rješavanje, bit će zadani putem web stranica i sustava za e-učenje.

Osnovna literatura

  • Hearn, D.; Baker, M.P. Computer Graphics with OpenGL (3rd Edition), Prentice Hall, 2004.

Dopunska literatura

  • Klawonn, F. Introduction to Computer Graphics, Springer Verlag, 2008.
  • Mortenson, M.E. Mathematics for Computer Graphics Applications (2nd Edition), Industrial Press, 1999.
  • OpenGL Architecture Review Board, OpenGL Programming Guide (6th Edition), Addison-Wesley, 2008.
  • Luna, F. D. Introduction to 3D Game Programming with DirectX 10, Wordware Publishing, 2008.
  • Mandelbrot B. B. The Fractal Geometry of Nature, W. H. Freeman, 1982.

Slični predmeti

  • Massachusetts Institute of Technology, http://graphics.lcs.mit.edu/classes/6.837/F02/lectures.html
  • Princeton University, http://www.cs.princeton.edu/courses/archive/spring03/cs426/
  • Brown University, http://www.cs.brown.edu/courses/cs123/lectures.shtml
  • University of Wisconsin, http://www.cs.wisc.edu/%7Eschenney/courses/cs559-s2004/
  • Technische Universität Wien, http://www.cg.tuwien.ac.at/courses/
Nastavnik Oblik nastave Tjedana Sati tjedno Grupa
Hip Ivan Predavanje 15 1 1
Horvat Damir Laboratorijske vježbe 15 2 3
Nema definiranih ispitnih rokova

Računalna grafika - Redovni studenti

Studij: Diplomski studij informatike
Akademska godina: 2017/2018

Praćenje rada studenata

Elementi praćenjaBodova
Kolokviji50
Domaće zadaće25
Seminar10
Projekt15
ZBROJ100


Bodovna skala ocjena

OdDoOcjena
0 49 nedovoljan (1)
50 60 dovoljan (2)
61 75 dobar (3)
76 90 vrlo dobar (4)
91 100 odličan (5)


Nužan uvjet za pozitivnu ocjenu je održan seminar i obranjen projekat.

Uvjet za potpis je aktivno sudjelovanje na barem 7 laboratorijskih vježbi.

 



Kolokviji

Naziv / Tjedan 1234567891011121314151617 1. razdoblje
udio (%)
2. razdoblje
udio (%)
3. razdoblje
udio (%)
Trajanje Pismeni Usmeni
1. kolokvij + 100.0 90 +
2. kolokvij + 30.0 70.0 90 +
Seminar + +
Projekt + +
Zadaće + + + + + + + +


Opis elemenata praćenja

Elementi praćenja Bodovi Uvjet Opis Nadoknada
Granica Opis Rok
1. kolokvij 25 Rješavanje problemskih zadataka i implementacija rješenja na računalu. Zadaci se rješavaju u laboratoriju na računalima. Nadoknada nije predviđena.
2. kolokvij 25 Rješavanje problemskih zadataka i implementacija rješenja na računalu. Zadaci se rješavaju u laboratoriju na računalima. Nadoknada nije predviđena.
Domaće zadaće 25 Tijekom semestra predviđeno je 7 tjednih domaćih zadaća koje donose po 3 boda i posljednja, osma, koja donosi 4 boda. Zadaci su koncipirani tako da pripremaju studente na zadatke s kojima će se susresti na kolokvijima i uvijek se traži implementacija rješenja na računalu u vidu funkcionalnog programa. Izvorni kod rješenja učitava se na Moodle. Nadoknada nije predviđena.
Seminar 10 Studenti odabiru jednu od ponuđenih tema ili sami predlaže temu seminara. Umjesto predaje seminara u pismenom obliku, sadržaj seminara treba pripremiti kao mrežnu stranicu te prezentirati seminar pred kolegama studentima u zadanom terminu.
Projekt 15 Studenti unutar zadanih okvira osmisle vlastitu temu projekta. Obrada teme sastoji se od izrade složenijeg računalnog programa koji koristi neke od suvremenih tehnologija u domeni računalne grafike. Poželjno je da projekt bude praktična ilustracija teme koja je prezentirana na seminaru. Od studenta se očekuje da prezentira funkcionalnost programa i objasni detalje implementacije te izvorni kod projekta s pratećom dokumentacijom učita na Moodle.
ZBROJ 100


Za potpis je potrebno aktivno sudjelovanje na barem 7 laboratorijskih vježbi.

Računalna grafika - Izvanredni studenti

Studij: Diplomski studij informatike
Akademska godina: 2017/2018

Praćenje rada studenata

Elementi praćenjaBodova
Kolokviji50
Domaće zadaće25
Seminar10
Projekt15
ZBROJ100


Bodovna skala ocjena

OdDoOcjena
0 49 nedovoljan (1)
50 60 dovoljan (2)
61 75 dobar (3)
76 90 vrlo dobar (4)
91 100 odličan (5)


Nužan uvjet za pozitivnu ocjenu je održan seminar i obranjen projekat.

Uvjet za potpis je aktivno sudjelovanje na barem 7 laboratorijskih vježbi.

 



Kolokviji

Naziv / Tjedan 1234567891011121314151617 1. razdoblje
udio (%)
2. razdoblje
udio (%)
3. razdoblje
udio (%)
Trajanje Pismeni Usmeni
1. kolokvij + 100.0 90 +
2. kolokvij + 30.0 70.0 90 +
Seminar + +
Projekt + +
Zadaće + + + + + + + +


Opis elemenata praćenja

Elementi praćenja Bodovi Uvjet Opis Nadoknada
Granica Opis Rok
1. kolokvij 25 Rješavanje problemskih zadataka i implementacija rješenja na računalu. Zadaci se rješavaju u laboratoriju na računalima. Nadoknada nije predviđena.
2. kolokvij 25 Rješavanje problemskih zadataka i implementacija rješenja na računalu. Zadaci se rješavaju u laboratoriju na računalima. Nadoknada nije predviđena.
Domaće zadaće 25 Tijekom semestra predviđeno je 7 tjednih domaćih zadaća koje donose po 3 boda i posljednja, osma, koja donosi 4 boda. Zadaci su koncipirani tako da pripremaju studente na zadatke s kojima će se susresti na kolokvijima i uvijek se traži implementacija rješenja na računalu u vidu funkcionalnog programa. Izvorni kod rješenja učitava se na Moodle. Nadoknada nije predviđena.
Seminar 10 Studenti odabiru jednu od ponuđenih tema ili sami predlaže temu seminara. Umjesto predaje seminara u pismenom obliku, sadržaj seminara treba pripremiti kao mrežnu stranicu te prezentirati seminar pred kolegama studentima u zadanom terminu.
Projekt 15 Studenti unutar zadanih okvira osmisle vlastitu temu projekta. Obrada teme sastoji se od izrade složenijeg računalnog programa koji koristi neke od suvremenih tehnologija u domeni računalne grafike. Poželjno je da projekt bude praktična ilustracija teme koja je prezentirana na seminaru. Od studenta se očekuje da prezentira funkcionalnost programa i objasni detalje implementacije te izvorni kod projekta s pratećom dokumentacijom učita na Moodle.
ZBROJ 100


Za potpis je potrebno aktivno sudjelovanje na barem 7 laboratorijskih vježbi.

 

Napomena

Prisustvovanje predavanjima i seminarima nije obavezno, ali laboratorijske vježbe, kolokviji i sve ostale aktivnosti obavezne su kao i kod redovitih studenata, te je bodovanje i ocjenjivanje prema istim pravilima koja vrijede za redovite studente.

 

Studenti se tijekom prva dva tjedna nastave trebaju obavezno prijaviti nositelju kolegija radi dogovora o izvršenju obaveza.

Nema podataka o rasporedu
Copyright © 2015 FOI Varaždin. All Rights Reserved. Sva prava pridržana.
Povratak na vrh