Základy počítačové grafiky

• 39 hod. přednášky
• 12 hod. pc laboratoře
• 14 hod. projekty

• 52 bodů závěrečná zkouška (písemná část)
• 10 bodů půlsemestrální test (testová část)
• 18 bodů laboratoře
• 20 bodů projekty

• Studenti porozumí základním principům rovinné (2D) a prostorové (3D) počítačové grafiky.
• Seznámí se s 2D algoritmy pro rasterizaci a ořezávání objektů a vyplňování oblastí.
• Seznámí se s 3D algoritmy pro transformace objektů, řešení viditelnosti, osvětlení, stínování a texturování.
• Seznámí se s metodami pro fotorealistické zobrazení 3D scén.
• Seznámí se s metodami geometrické reprezentace 3D objektů.
• Porozumí principům vzniku aliasu a metodám antialiasingu.
• Studenti porozumí základním principům a použití hlavních grafických rozhraní.
• Naučí se vytvářet grafické aplikace pro zobrazení rastrových i vektorových dat.
• Student se naučí řešit jednoduché problémy, individuálně i v týmu, formou domácích úkolů.
• Zdokonalí se v praktickém užívání programátorských a ladících nástrojů jakož i v praktickém užívání programovacího jazyků C/C++.

Získat přehled v oblasti základních principů rovinné (2D) a prostorové (3D) počítačové grafiky. Seznámit se základními algoritmy a metodami tvorby grafického zobrazení vektorových objektů ve 2D a 3D scénách, především: rasterizace 2D objektů; ořezávání a vyplňování 2D oblastí; transformace objektů; řešení viditelnost, osvětlení, stínování a texturování 3D objektů. Seznámit s principem a použitím hlavních 2D a 3D grafických rozhraní. Naučit se získané znalosti implementovat a používat v reálných grafických aplikacích.

S počítačovou grafikou se dnes setkáváme dennodenně od sledování filmů a hraní her (3D modelování, vizualizace) až po grafická uživatelská rozhraní. Grafické vyjádření je totiž velmi efektivní způsob předání informace mezi počítačem a člověkem.
Ať už se počítačové grafice budete věnovat na plno, nebo jen občas budete potřebovat 'něco vykreslit', je důležité pochopit základní principy a metody grafiky z pohledu programátora.
Ano, existuje množství grafických knihoven, které Vám usnadní práci, ale bez těchto základních znalostí s nimi efektivně pracovat nelze.
Přednášky se tak věnují teoretické stránce algoritmů a metod 2D i 3D grafiky (jak to funguje, co je problém, jak to řešit, atd.) a cvičení společně s projektem se věnují praktické implementaci přednášených algoritmů a metod (jak se to dělá, jak se to napíše, atd.).

• Je nezbytné mít základní znalosti programování v jazyku C.

volně dostupné

• Překladač jazyka C - GCC (MinGW for Windows) nebo MS Visual C++
• Knihovna SDL - https://www.libsdl.org/
• Knihovna OpenGL

• Hughes, John F., et al., Computer Graphics: Principles and Practice, Third Edition, Addison-Wesley, 2014
• Lengyel, E.: Mathematics for 3D Game Programming and Computer Graphics, Third Edition, 3rd Edition, 2012
• Watt, Alan H., 3D Computer Graphics, 3rd Edition, Addison-Wesley, 1999. 
• Gomes J., et al., Computer Graphics: Theory and Practice, CRC Press, 2012.
• Sellers, G., et al., OpenGL Superbible: Comprehensive Tutorial and Reference, 7th Edition, 2015.
• Materiály k přednáškám a video záznamy přednášek

• Beneš, B., Sochor, J., Felkel, P., Žára, J.: Moderní počítačová grafika, 2. vydání, ComputerPress, 2005

1. Rastrová a vektorová grafika. Barvy a barevné modely. Redukce barevného prostoru, barevný a monochromatický obraz.
2. Generování základních objektů v rastru.
3. Vyplňování uzavřených oblastí.
4. Transformace ve 2D a 3D.
5. Základy vykreslování 3D scény, 3D transformace a projekce.
6. Základní principy 2D grafických API, minimalistické 2D kreslítko.
7. Antialiasing. Ořezání ve 2D a 3D.
8. Křivky v počítačové grafice.
9. Reprezentace 3D objektů.
10. Lokální osvětlovací modely a spojité stínování ploch. Úvod do OpenGL.
11. Řešení viditelnosti 3D objektů.
12. Textury a texturování. Moderní počítačová grafika a 3D grafická API.
13. Základy fotorealistického zobrazování, raytracing a radiozita.

1. Redukce barevného prostoru.
2. Generování základních objektů v rastru.
3. Vyplňování uzavřených objektů ve 2D.
4. 3D Transformace.
5. Zobrazování 2D křivek v rastru.
6. Zobrazování 3D scény a základy OpenGL.

Samostatně řešený projekt vztahující se k problematice předmětu.

• Projekt - 20 bodů.
• Plnění úkolů na cvičeních, 6 x 3 bodů - 18 bodů.
• Půlsemestrální test - 10 bodů.
• Závěrečná písemná zkouška - 52 bodů.
• Minimum pro závěrečnou písemku je 20 bodů.
• Hranice pro úspěšné absolvování předmětu podle pravidel ECTS - 50 bodů.

• Bodovaný projekt studenti odevzdávají elektronicky prostřednictvím informačního systému a je hodnocen na konci semestru.
• Počítačová cvičení jsou hodnocena v jejich průběhu.
• Písemná půlsemestrální a závěrečná písemka.
• V odůvodněných případech lze cvičení nahradit v jiném, než zapsaném termínu a půlsemestrální zkoušku rozšířením závěrečné zkoušky.

Pro získání zápočtu a tím pro připuštění ke zkoušce musí student získat celkově nejméně 20 bodů dohromady z projektu, cvičení a půsemestrální písemky. Pokud však bude odhalena nedovolená spolupráce na projektech (plagiátorství), zápočet nebude udělen a dále bude zváženo zahájení disciplinárního řízení.