Computer Graphics (2005/2006)

Learning outcomes

Il corso mira a fornire allo studente gli strumenti indispensabili a
comprendere gli algoritmi ed i metodi computazionali su cui si basano
molte delle applicazioni grafiche interattive. L'enfasi è sulla
programmazione e sulla comprensione dei meccanismi (geometria,
radiometria) che consentono di creare immagini al calcolatore,
piuttosto che sull'impiego di strumenti di modellazione.

1. Introduzione alla grafica
- Grafica al calcolatore, paradigmi
- Schema di una applicazione grafica
- Cosa vedremo e cosa non vedremo nel corso
- Informazioni generali
2. Fondamenti matematici
- Spazi vettoriali ed affini
- Matrici e Trasformazioni
3. Elementi di geometria computazionale
- Operazioni di test elementari
- Inviluppo convesso:Graham's scan, Quickhull, Jarvi's march.
- Intersezione di segmenti: plane sweep
- Triangolazioni: generica e di Delaunay (GKS)
- Problemi di prossimità: algoritmo di Shamos, diagrammi di Voronoi.
- Ricerca geometrica: localizzazione di un punto, range search (kd tree)
- Strutture dati geometriche: Quadtree ed Octree, BSP tree
4. Modellazione tridimensionale
- Maglie (mesh) poligonali.
- Superfici parametriche (cenni).
- Geometria solida costruttiva (cenni).
- Suddivisione spaziale (cenni).
5. Rendering ed Illuminazione
- Introduzione al rendering: ray casting
- Equazione della radianza: BRDF, soluzioni approssimate
6. Modelli di Illuminazione
- Modello di Phong
- Modello di Cook-Torrance (cenni)
- Tipi di luci
- Ray tracing
- Radiosity
7. Pipeline Reendering
- Trasformazioni geometriche
- Clipping
- Rimozione delle superfici nascoste: object-space, image-space
- Scan conversion
- Shading: Flat, Phong e Gouraud
- La rendering pipeline di OpenGL.
8. Tecniche di mappatura
- Texture mapping
- Bump mapping
9. Fotorealismo
- Mappe di riflessione
- Light map
- Ombre geometriche
- Trasparenza
10. Rendering veloce
- Visibility processing
- Livello di dettaglio (LoD)
10. Visualizzazione scientifica
- Rendering volumetrico
- Estrazione di isosuperfici
11. Image-based modeling and rendering
- Cenni a Tecniche di Visione Computazionale
12. Esercitazioni di laboratorio (12 ore)
- Introduzione alla programmazione in OpenGL

La verifica del profitto avviene mediante valutazione di un progetto (50%) e prova orale (50%).