- Oggetto:
- Oggetto:
Sistemi di Realtà Virtuale
- Oggetto:
Virtual Reality Systems
- Oggetto:
Anno accademico 2023/2024
- Codice attività didattica
- MFN0978
- Docenti
- Marco Grangetto (Titolare)
Maurizio Lucenteforte (Titolare)
Nello Balossino (Professore a contratto) - Corso di studio
- [008515] Laurea magistrale in informatica
- Anno
- 1° anno, 2° anno
- Periodo
- Primo semestre
- Tipologia
- Caratterizzante
- Crediti/Valenza
- 9 CFU - Numero di ore - Number of hours: 48 (in aula) + 24 (in laboratorio)
- SSD attività didattica
- INF/01 - informatica
- Erogazione
- Tradizionale
- Lingua
- Italiano
- Frequenza
- Facoltativa
- Tipologia esame
- Orale
- Prerequisiti
- Buona conoscenza delle tecniche di analisi e di calcolo matriciale.Good knowledge of Matrix analysis and calculus. .
- Oggetto:
Sommario insegnamento
- Oggetto:
Avvisi
- Oggetto:
Obiettivi formativi
Gli scopi fondamentali di questo insegnamento consistono sia nell'armonizzare i contributi interdisciplinari che concorrono alla creazione di ambienti virtuali sia nel fornire gli strumenti idonei alla renderizzazione in real time. Gli obiettivi formativi includono lo studio delle tecniche di creazione e ottimizzazione di ambienti di sintesi per la navigazione in tempo reale e la competenze necessarie alla progettazione e gestione dei sistemi atti alla fruizione di applicazioni di realtà virtuale. Gli argomenti insegnati fanno parte degli obiettivi formativi specifici del Corso di Studi in Informatica (LM18), in particolare sono tra quelli relativi all’indirizzo di Realtà Virtuale.The aims of this course are twofold: first, it will blend the interdisciplinary contents that contribute to develope virtual enviroments; secondly, it concurs to provide the appropriate tools required for real-time rendering applications. The learning objectives include the study of techniques for creating and optimizing synthetic scenes for real-time navigation and the required knowledge for designing and manage systems suitable for virtual reality applications. The topics taught are part of the specific educational objectives of the course of study in Computer Science (LM18), in particular they are related to the specialisation in Virtual Reality.- Oggetto:
Risultati dell'apprendimento attesi
Acquisizione delle conoscenze fondamentali per la navigazione di ambienti di sintesi mediante l'utilizzo di motori grafici in tempo reale e per la gestione dei sistemi atti alla fruizione della realtà virtuale.CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE. Acquisizione di metodologie di progettazione e implementazione di sistemi e applicazioni di realtà virtuale.
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE. Acquisizione dell'uso di conoscenze interdisciplinari per affrontare l'applicazione alla creazione di ambienti di sintesi e dello sviluppo dei sistemi atti alla loro fruizione.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO. Acquisizione dei criteri di base per stabilire come impostare una corretta progettazione e una solida implementazione delle applicazioni di realtà virtuale.
ABILITÀ COMUNICATIVE. Acquisizione e sviluppo di elementi del lessico informatico finalizzati al lavoro di progettazione e sviluppo delle applicazioni e dei sistemi di realtà virtuale.
CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO. Acquisizione di capacità autonome di apprendimento e di autovalutazione della propria preparazione, teorica e pratica.
Acquisition of fundamental knowledge for navigating synthesis environments through the use of real-time graphics engines and for the management of systems suitable for the use of virtual reality.KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING. Acquisition of methodologies of design and implementation of virtual reality systems and applications.
APPLYING KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING. Acquisition of the use of interdisciplinary knowledge to address the application to create synthesis environments and the development of systems suitable for their use.
MAKING JUDGMENTS. Acquisition of the basic criteria to establish how to set up a correct design and a solid implementation of virtual reality applications.
COMMUNICATION SKILLS. Acquisition and development of a Computer Science vocabulary aimed at the design and development of virtual reality applications and systems.
LEARNING SKILLS. Acquisition of autonomous learning and auto-evaluation skills of their own competencies, theoretical and practical.
- Oggetto:
Programma
La Realtà Virtuale- Una visione d'insieme
- Definizioni, problemi e soluzioni
- Applicazioni
La pipeline di rendering
- Architettura generale
- L'Application Stage
- Il Geometry Stage
- Il Rasterizer Stage
Matematica per gli ambienti virtuali
- Punti e vettori
- Operazioni con in vettori: addizione e sottrazione, norma, prodotto scalare e vettoriale
- Equazione vettoriale del piano
- Direzioni e angoli
- Rappresentazioni matriciali delle trasformazioni
- Quaternioni: definizioni e operazioni
Rappresentazione visuale
- Sorgenti luminose
- Materiali
- Ombreggiature
Illuminazione globale
- Ray tracing
- Radiosity
Costruzione di una scena 3D
- Spazio di vista
- Culling
- Clipping
- Rimozione delle facce nascoste: approccio object space e image space
Recupero della terza dimensione
- La prospettiva
- Ricostruzione delle forme dalle ombre
- Stereovisione
- Determinazione dei punti coniugati
- Cenni su formati 3D e tecniche di compressione
- Recupero della informazioni 3D a partire da immagini e depth based image rendering.
Animazione-simulazione
- Strutture articolate: cinematica diretta, cinematica inversa,
- Corpi rigidi: dinamica, urto elastico ed anelastico, attrito statico e dinamico
- Fenomeni naturali
Intersezioni e collisioni
- Richiami di geometria analitica
- Tipi di bounding-box
- Intersezione retta-piano, retta-sfera, retta-poligono, retta-poliedro, poliedro-poliedro
- Intersezione di bounding-box
- Tecniche di pruning: bounding volume, space partition, hierarchical bounding volume.
Post processing e tecniche di rendering non poligonale
- Post-processign, riproiezione
- Effetti Depth of Field e Motion Blur
- Sprites, Billboards
- Voxel rendering
Audio 3D
- Stereo e surround
- HRTF (Head-Related Transfer Function)
Laboratorio di Realtà Virtuale
- Introduzione allo sviluppo di applicazioni 3D realtime con Unity3D.
Virtual reality- An overview
- Definitions, problems and solutions
- Applications
The Graphics Rendering Pipeline
- Architecture
- The Application Stage
- The Geometry Stage
- The Rasterizer Stage
Mathematics for virtual environments
- Points and vectors
- Operations with vectors
- Equation of the plane
- Directions and angles
- Transformation matrix
- Quaternions: definitions and operations
Visual Appearance
- Light Sources
- Materials
- Shading
Global Illumination
- Shadows
- Ray Tracing
- Radiosity
Construction of a 3D scene
- View frustum
- Culling
- Clipping
- Removing or hidden faces: object space and image space approaches
Recovery of the third dimension
- Prospective projection
- Reconstruction of the shapes from their shadows
- Stereovision
- Calculus of conjugate points
- Outline of 3D formats and compression techniques
- 3D reconstruction from 2D images and depth based image rendering.
Simulation-Animation
- Joints: direct kinematics, inverse kinematics, dynamics
- Rigid bodies: elastic and inelastic collision, static and dynamic friction
- Natural phenomena
Intersections and Collisions
- Basic analytical geometry
- Bounding-box
- Intersection of line-plane, line-sphere, line-polygon, line-polyhedron, polyhedron-polyhedron
- Intersection of bounding boxes
- Pruning techniques: bounding volume, space partition, hierarchical bounding volume.
Post processing e non polygonal rendering
- Post-processign, riproiezione
- Depth of Field and Motion Blur
- Sprites, Billboards
- Voxel rendering
3D audio
- Stereo and Surround
- HRTF (Head-Related Transfer Function)
Lab of Virtual Reality
- Introduction to realtime 3D application development using Unity3D.
- Oggetto:
Modalità di insegnamento
Le lezioni si svolgono sia in modalità tradizionale, sia attraverso l'ausilio di strumenti appositi (es. Matlab, Unity3D). Lo studente è invitato a interagire con il docente e alcune attività sperimentali sono volte ad approfondire la comprensione degli argomenti presentati a lezione.The lessons take place both in traditional mode and through the use of software tools (e.g. Matlab, Unity3D). The student is invited to interact with the teacher, some experimental activities are aimed to reinforce the understanding of the topics presented in class.- Oggetto:
Modalità di verifica dell'apprendimento
La prova d'esame comprende un progetto di laboratorio ed un colloquio orale. Il voto finale terrà conto per 2/3 della valutazione del colloquio orale e per 1/3 di quella del laboratorio.The exam includes a laboratory project and an oral interview. The final vote will take into account by 2/3 the vote of the oral test and by 1/3 the vote of the laboratory part.Testi consigliati e bibliografia
- Oggetto:
- Libro
- Titolo:
- Real time rendering, 4th Edition
- Anno pubblicazione:
- 2018
- Editore:
- A K Peters/CRC Press
- Autore:
- Eric Haines, Naty Hoffman, Tomas Akenine-Moller
- Obbligatorio:
- Si
- Oggetto:
- Libro
- Titolo:
- Understanding Virtual Reality, Interface, Application, and Design
- Anno pubblicazione:
- 2003
- Editore:
- Morgan Kaufmann Publisher
- Autore:
- William R.Sherman, Alan B. Craig
- Obbligatorio:
- No
- Oggetto:
- Libro
- Titolo:
- Computer Graphics and virtual environment
- Anno pubblicazione:
- 2002
- Editore:
- Addison Wesley
- Autore:
- Mel Slater, Anthony Steed Yiorgos Chrysanthou
- Obbligatorio:
- No
- Oggetto:
- Dispense delle/dei docenti, disponibili sul sito I-learn di Sistemi di Realtà Virtuale. Si noti che questo è uno dei testi fondamentali per questo insegnamento.Teachers' lecture notes, available on the I-learn site of Virtual Reality Systems. Note that this is one of the main texts for this course.
- Oggetto:
Insegnamenti che mutuano questo insegnamento
- Sistemi di Realtà Virtuale (MAT0234)Laurea magistrale in Matematica
- Sistemi di Realtà Virtuale (MAT0234)
- Oggetto:
