Počítačová grafika 1, 2-MMN-132, 5 kreditov, pondelok od 10 40 M-VI

Cvicenia/2017: Mgr. Adriana Bosáková, M-123      

Známka = [midterm (v 13. tyzdni a neskor) + final (29.1. o 10.00)]*0.5 + [projekt (do konca januara)]*0.5 + pripadne ustne doskusanie (od 10.00, pondelky 29/1, 5/2, 12/2, posledny 16.2.2018, akvarium asi VIII)

Podmienky absolvovania predmetu: nadpolovica bodov z kazdeho testu a projektu, odovzdavajte, prosim, vsetko nacas
Priebežné hodnotenie: projekty, Skúška: písomná a ústna, Váha priebežného/záverečného hodnotenia: 50/50
Orientačná stupnica hodnotenia: A nad 90%, B nad 80%, C nad 70%, D nad 60%, E nad 50%

Výsledky vzdelávania: Študujúci nadobudnú poznatky o algoritmických riešeniach základných problémov počítačovej grafiky. Nadobudnú vedomosti a schopnosti z modelovania a zobrazovania grafických objektov a statických scén.

Stručná osnova predmetu: grafický hardver, softver a grafické formáty, svetlo a farby, základy 2D grafiky: rasterizácia, vyplnovanie, prieniky, orezávanie, úvod do spracovania obrazu, homogénne súradnice a geometrické transformácie v 2D a 3D, základy 3D modelovania, 3D/2D zobrazovanie, texturovanie, lokálne osvetlovacie modely a tienovanie

Odporúčaná literatúra: rozdane kopie +
Pocitacova grafika a spracovanie obrazu by RUZICKY, E. et al.   InfoVis   VisionThink   TimeVis   GraphVis  

Prednaska 1   prednaska 5   e-learning   hra s vizualizaciami   samoskusanie

Priklady otazok a prikladov na Final Exam (60 minut/bodov)

1. Referencný model vizualizácie informácií [InfoVis].
2. Navrhnite tri vizualizácie (trojicu vizualizacných metafor) na príklade resp. príkladoch Vasich netriviálnych dát (diplomovka, bakalárka, web, subory na disku, známky zo skúšok...).
3. Vizualizácia casových radov [TimeVis]
4. Vizualizácia grafov [GraphVis].
5. Vlastnosti vizualizácie informácií [VisionThink].

6. Aké poznáte jednoduché/lahké metódy modelovania v pocítacovej grafike?
7. Zadajte niekolko vhodných primitívnych objektov (gula?, torus?, kužel?...) a vytvorte z nich geometrický model lavicky v reprezentácii CSG. Nezabudnite konkrétne uviest všetky súradnice význacných bodov modelu.
8. Vymodelujte co najjednoduchšou metódou pár cerešní na zrastenej dvojstopke. Nacrtnite obrázok. (Vo výslednej reprezentácii Vášho modelu zvoleného objektu musia byt explicitne hodnotami urcené nielen súradnice význacných bodov (koncové body, stredy objektov... (x,y,z)), ale aj pociatok a osi súradnicového systému, pomocou ktorého súradnice bodov vyjadrujete. Nestrácajte cas s farbou ani osvetlením, iba co najpresnejšie urcite geometrický model a jeho dátovú reprezentáciu.)
9. Opíšte niektorý farebný priestor a vyjadrite v nom sivú farbu, pät rôznych sivých. Ilustrujte na obrázku, kde približne v priestore farieb ležia im zodpovedajúce body.
10. Opíšte reprezentáciu farby v pocítacovej grafike pre obrazovku a pre tlac na papier.

11. Matematický model texturovania [ Texture mapping], [Textury].
12. Základy teórie fraktálov, lineárne fraktály (Kochova vlocka, Peanova krivka, Brownov pohyb) [Fraktaly].
13. Korytnacia grafika a jej použitie v L-systémoch na modelovanie vetviacich sa samopodobných štruktúr v rovine [GeoFrakt].
14. Vysvetlite bilineárnu interpoláciu pre zväčšovanie textúry (texture magnification). Ak si nespomínate, za 7 bodov vysvetlite najjednoduchšiu metódu Nearest neighbour. V oboch prípadoch vypočítajte jeden konkrétny príklad pre texel, ktorého súradnice určite ako dĺžku Vášho priezviska a dĺžku Vášho mena v počte znakov. Vstup: Vami zadaná textúra 4*4 texely, každý inej farby. Výstup: v smere u 7- a v smere v 5-násobne zväčšená textúra.
15. Vypocitajte farbu taziska obdlznika v rastri, ak mate danu texturu a jej (u,v)-suradnice iba vo vrcholoch.

16. Minimalna funkcnost oknoveho systemu.
17. Opíšte lokálne iluminačné modely (7 bodov Phong, 5 Lambert, 2 ambient, 1 útlm intenzity) slovami, vzorcom aj náčrtkom s označením [Phong].
18. Vypocitajte triangulaciu a konvexny obal pre sedem zadanych bodov. Urcite pocet aritmetickych operacii.
19. Z geometrického modelovania vysvetlite trianguláciu alebo Voronoiov diagram v rovine.
20. Otázka z časti TESTY na pg.netgraphics.sk. Pri konštrukcii Voronoiovho diagramu bodov Pi, i=1,2,...,n, a. hladáme extremálne body v danej množine. b. hladáme body, ktoré ležia v konvexnom obale všetkých bodov z množiny. c. hladáme množinu bodov, ktoré sú od Pi dalej ako od lubovolného iného bodu. d. hladáme množinu bodov, ktoré nie sú od Pi dalej ako od lubovolného iného bodu.

Priklady prikladov na Midterm Exam (40 minut/bodov)

1. (grafické systémy: 10 bodov, vyberte si prosim jednu z alternativ A..D)
A. Použitie matíc v pocítacovej grafike, referencný model a zobrazovací kanál.
B. Riadenie farby, modely farieb a pojmy na narábanie s farbami (napr. opacné farby).
C. Grafické výstupné prvky, ich parametre a atribúty.
D. Grafický vstup, ISO model interakcie, logické vstupné zariadenia.

2. (maticová otázka, 10 bodov) Urcite maticu transformácie, ktorá zobrazí jednotkový štvorec (0.0,0.0) ... (1.0,1.0) na obdlžnik (a, b) ... (c,d), kde reálne císla a, b, c, d si zadajte sami, ale nesmú byt ani nulové ani po dvojiciach rovnaké. Urcite aj inverznú maticu, napr. použitím rozloženia na základné afinné transformácie.

3. (výpocet, 10 bodov, vyberte si prosim jednu z alternativ A..D)
A. Zo svojho mena urcite tri body v rovine a trojuholník ABC takto: súcet poctu znakov prvého, súcet poctu znakov posledného mena, celkový súcet, napr. Eva Nováková >> 3, 8, 11 >> A[3,8], B[8,11], C[11,3]. Nech T je tažisko trojuholníka ABC, T = (A+B+C)/3, baricentricky. Vycíslite algoritmom de Casteljeau prostredný bod na Bézierovej krivke t = 1/2 s riadiacimi bodmi A,B,C,T.
B. Orežte úsecku, danú bodmi A = [1,1], B = [6,10] do štvorcového okna xmin=2, ymin=2, xmax=5, ymax=5.
C. Rasterizujte úsecku, danú bodmi A = [4,0], B = [0,3], algoritmom DDA alebo midpoint. Uvedomte si, v ktorom oktante treba pocítat.
D. Máme zadané okno O3 ako prienik dvoch okien: O1: xmin=2, ymin=2, xmax=20, ymax=22, O2: xmin=10, ymin=0, xmax=25, ymax=15. Patrí bod (18,17) oknu O3?
• prienik neexistuje
• áno
• nie
• nedá sa rozhodnút

4. Vysvetlite detailne bilineárnu interpoláciu pre zmensovanie textúry (texture minification, resp. mipmapping). Ak si nespomínate, za 7 bodov vysvetlite najjednoduchšiu metódu Nearest neighbour. V oboch prípadoch vypočítajte jeden konkrétny príklad pre texel, ktorého súradnice určite ako dĺžku Vášho priezviska a dĺžku Vášho mena v počte znakov. Vstup: Vami zadaná textúra 7*5 texelov, každý inej farby. Výstup: 4*4 texelov.