Visualizzazione scientifica (2019/2020)

Codice insegnamento
4S02714
Crediti
6
Settore disciplinare
INF/01 - INFORMATICA
Lingua di erogazione
Italiano
L'insegnamento è organizzato come segue:
Attività Crediti Periodo Docenti Orario
Teoria 4 I semestre Andrea Giachetti

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Laboratorio 2 I semestre Andrea Giachetti

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Obiettivi formativi

Il corso mira a fornire allo studente un'introduzione alla grafica al calcolatore, fornendo gli strumenti di base indispensabili a comprendere gli algoritmi ed i metodi
computazionali su cui si basano le applicazioni grafiche interattive e non.
Si considereranno quindi i problemi della generazione di immagini, della grafica 3D e della modellazione geometrica, la radiometria, l'equazione del rendering e i metodi di soluzione, la pipeline grafica delle schede hardware, l'animazione. Inoltre verranno introdotte le tecniche di base della visualizzazione scientifica.

Al termine del corso gli studenti saranno in grado di
-Modellare scene e oggetti in 3D ed usare tecniche di mesh processing
-Conoscere e potenzialmente implementare algoritmi di rendering 3D
-Comprendere il funzionamente della pipeline grafica dei calcolatori moderni
-Progettare e realizzare semplici applicazioni grafiche e di visualizzazione.
-Utilizzare al meglio software di visualizzazione scientifica

Programma

1. Introduzione alla visualizzazione
- Visualizzazione scientifica e dell'informazione
-Grafici e data visualization
- Il processo di visualizzazione scientifica

2. Fondamenti di grafica: Modellazione geometrica
-Lo spazio euclideo
-Rappresentazioni di oggetti
-Mesh, curve e superfici (cenni)
- Geometria costruttiva solida (cenni)
- Partizionamento spaziale (cenni)

3. Rendering ed illuminazione
- Introduzione al rendering: ray casting
- Modello fisico: cenni di radiometria, BRDF, equazione del rendering

4. Modelli di illuminazione
- Modello di Phong
- Tipi di luci

5. Pipeline di rasterizzazione
- Trasformazioni geometriche
- Clipping
- Rimozione delle superfici nascoste: list-priority, depth-buffer
- Scan conversion
- Shading: Flat, Phong e Gouraud
- La pipeline di OpenGL
-Texture mapping

6. Altre tecniche per visualizzazione scientifica
- Isosuperfici
- Direct volume rendering

7. Laboratorio (24h)
- Grafici efficaci
-Immagini e volumi
-Visualizzazione di superfici
-Tutorial Paraview

Modalità d'esame

La verifica del profitto avviene mediante prova scritta e valutazione delle attività di laboratorio

Per passare l'esame lo studente deve dimostrare
-Di aver compreso i concetti di base della creazione di immagini sintetiche, della geometria Euclidea, della modellazione di oggetti 3D e del rendering 3D
-Di aver compreso il funzionamento della pipeline grafica di rasterizzazione
-Di conoscere i principi e alcune tecniche di visualizzazione scientifica
-Di saper descrivere i suddetti concetti in modo chiaro ed esaustivo
-Di saper applicare le conoscenze acquisite risolvendo esercizi o sviluppando progetti applicativi

Prova scritta:
La prova scritta consiste di alcune domande a risposta aperta sugli argomenti di teoria, inclusi eventuali esercizi che dimostrino la comprensione di concetti base.

Prova di laboratorio
La valutazione di laboratorio avviene mediante consegna di elaborati in itinere e homework (esercizi di visualizzazione). E' possibile concordare un progetto opzionale per conseguire ulteriore valutazione.

Maggiori dettagli e istruzioni sulle prove di esame sono disponibili sull'area e-learning del corso