Visualizzazione scientifica (2020/2021)

Codice insegnamento
4S02714
Crediti
6
Coordinatore
Andrea Giachetti
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 si propone di 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 comprensione della teoria (geometria, radiometria) e degli aspetti computazionali (algoritmi, programmazione) che stanno dietro alla creazione di immagini al calcolatore.

Al termine del corso lo studente dovrà dimostrare di
-avere conoscenze e capacità di comprensione del funzionamento della pipeline grafica dei calcolatori moderni,
-conoscere gli algoritmi alla base della modellazione 3D e del rendering;
-avere capacità di applicare le conoscenze acquisite e capacità di comprensione per progettare e realizzare semplici applicazioni grafiche interattive applicate a diversi contesti;
-saper presentare in modo efficace le caratteristiche di un’applicazione sviluppata;
-saper sviluppare le competenze necessarie per proseguire gli studi in modo autonomo sfruttando le conoscenze di base nel visual computing.

Programma

1. Introduzione: grafica al calcolatore e applicazioni
-Immagini, grafica raster e vettoriale, display
-Cenni di colorimetria

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, materiali e modelli di illuminazione (Phong, physically based),

4. Pipeline di rasterizzazione
- Rasterizzazione vs ray tracing
-Pipeline grafica: trasformazioni geometriche, clipping, rimozione delle superfici nascoste, rasterizzazione attributi shading, trasparenza, z-buffering, texture mapping, compositing
-Effetti fotorealistici, light map environment mapping, ombre

5- Animazione
- Keyframe animation, linear blending, skinning

6. Visualizzazione scientifica e dell'informazione
- Definizioni, colormap, overlays, visualizzazione 3D. Isosuperfici, Direct volume rendering

7. Laboratorio (24h) Modellazione in Blender.Visualizzazione scientifica in ParaView 3D scanning e mesh processing

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 (24/30) 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 (6/30) 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