- Oggetto:
- Oggetto:
Modellazione Grafica
- Oggetto:
Graphic Modeling
- Oggetto:
Anno accademico 2023/2024
- Codice attività didattica
- MFN0973
- Docenti
- Agata Marta Soccini (Titolare)
Davide Cavagnino (Titolare) - 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: 72 (in aula)
- SSD attività didattica
- INF/01 - informatica
- Erogazione
- Tradizionale
- Lingua
- Italiano
- Frequenza
- Facoltativa
- Tipologia esame
- Orale
- Tipologia unità didattica
- corso
- Prerequisiti
-
Lo studente e la studentessa devono avere una solida conoscenza delle nozioni fornite dagli insegnamenti di matematica, con particolare riferimento al calcolo matriciale e alla geometria analitica.
Insegnamenti propedeutici (forniscono le competenze attese in ingresso): Analisi matematica.The student is expected to have a strong knowledge from mathematical courses, in particular matrix operations and analytic geometry.
Preparatory courses (providing the expected entry skills): Mathematical analysis. - Oggetto:
Sommario insegnamento
- Oggetto:
Avvisi
- Oggetto:
Obiettivi formativi
È fornita una conoscenza dettagliata delle tecniche atte a creare forme geometriche bi- e tri-dimensionali, a utilizzare opportuni modificatori e a visualizzare le forme stesse. La costruzione di una scena di sintesi ha infatti come presupposto di base non solo la definizione della geometria degli oggetti che la compongono, ma soprattutto la possibilità di poterne variare l'aspetto a seconda dell'obiettivo e di osservarli da qualsiasi punto di vista. È pertanto necessario acquisire dimestichezza sia con la terminologia sia con le tecniche analitiche che regolano i passi di creazione e modellazione su computer. La sperimentazione con un software dei fondamenti teorici appresi fornisce alla studentessa e allo studente una visione completa del processo di modellazione. Tali obiettivi contribuiscono alle competenze definite dall'indirizzo in realtà virtuale e multimedialità della laurea magistrale LM18 che vanno dalla capacità di adattamento delle leggi della modellazione geometrica dello spazio e degli oggetti, e delle relative trasformazioni, sulla base delle specifiche dettate dal dominio di applicazione.The teaching provides a detailed knowledge of the techniques to create two- and three-dimensional geometric shapes, to use appropriate modifiers and to visualize the models. The construction of a synthetic scene has as a basic prerequisite not only the definition of the geometry of the objects composing it, but mainly the possibility of changing the appearance depending on the scope and observing them from any point of view. It is therefore necessary to become familiar with the terminology and also with the analytical techniques necessary for the creation and modeling by means of computer. Software experimentation of the learned theoretical foundations provides the student with a comprehensive view of the modeling process. These objectives contribute to the skills specified by the virtual reality and multimedia course of studies of the LM18 master's degree where there is the ability to adapt the rules of geometric modeling of space and objects, and the associated transformations, on the basis of the specifications defined by the application domain.- Oggetto:
Risultati dell'apprendimento attesi
Conoscenze delle tecniche di base e avanzate utilizzate per la modellazione di ambienti di sintesi.CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE
Acquisizione di conoscenze teoriche e pratiche nell'ambito della computer grafica e della modellazione di oggetti e scene.
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE
Acquisizione dell'abilità di applicare le conoscenze teoriche acquisite per risolvere problemi nell'ambito della computer grafica.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO
Acquisizione dell'autonomia di giudizio per comprendere, valutare e interpretare le problematiche e proporre soluzioni a nuovi problemi.
ABILITÀ COMUNICATIVE
Acquisizione di competenze e terminologia per la comunicazione in forma scritta e orale dei concetti principali della computer grafica.
CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO
Acquisizione di abilità autonome di studio e di valutazione della propria preparazione atte ad agevolare gli studi successivi.
Knowledge of fundamental and advanced techniques used for modeling synthesis environments.Knowledge and understanding
Acquisition of theoretical and practical knowledge in the computer graphics field for modeling objects and scenes.Applying knowledge and understanding
Acquisition of the ability to apply the acquired theoretical knowledge for problem solving in the computer graphics field.Making judgements
Acquisition of independent judgment ability to understand, evaluate and interpret problems and propose solutions to novel problems.Communication skills
Acquisition of abilities and terminology for written and oral communication of the main notions of computer graphics.Learning skills
Acquisition of independent study and evaluation capabilities with the purpose of making easier subsequent studies.- Oggetto:
Programma
Panoramica sulla computer grafica.
Matematica per la computer grafica: piano, spazio, vettori, matrici, intersezioni, angoli, numeri complessi, quaternioni. Primitive grafiche di output; sistemi di riferimento.
Algoritmi per il tracciamento di linee (DDA, algoritmo di Bresenham o midpoint line algorithm). Algoritmo per il tracciamento di circonferenze.
Trasformazioni geometriche bidimensionali: traslazione, rotazione, scalamento, rotazione attorno a un punto, scalamento rispetto a un punto. Scalamento generalizzato nelle due direzioni. Ulteriori trasformazioni bidimensionali: riflessioni, taglio. Trasformazioni inverse. Coordinate omogenee. Trasformazioni tra due sistemi di riferimento.
Visualizzazione bidimensionale: la pipeline di visualizzazione bidimensionale, finestra di clipping. Trasformazioni di normalizzazione e viewport: mapping della clipping window nella viewport normalizzata e nel quadrato.
Algoritmi di clipping: clipping bidimensionale di punti e linee; clipping di Cohen-Sutherland. Algoritmo di Weiler-Atherton.
Trasformazioni geometriche nello spazio tridimensionale: traslazione tridimensionale, rotazioni tridimensionali, rotazione tridimensionale degli assi coordinati, rotazioni tridimensionali generalizzate. Metodo dei quaternioni per le rotazioni tridimensionali. Scalamento tridimensionale. Composizione di trasformazioni tridimensionali. Altre trasformazioni tridimensionali: riflessioni, taglio. Trasformazioni tra sistemi di assi coordinati tridimensionali. Trasformazioni affini.
Visualizzazione tridimensionale: trasformazioni di proiezione, proiezioni ortogonali. Proiezioni parallele oblique. Proiezioni prospettiche: trasformazione di coordinate, punti di fuga. View frustum.
Rappresentazione di oggetti tridimensionali; octree, BSP-trees. Contructive Solid Geometry.
Curve di Hermite e di Bézier. Spline cardinali. Curve B-spline. Superfici di Hermite e di Bézier.
Il colore degli oggetti: colore, visione e modelli di colore.
Tessitura.
Elementi di radiometria a fotometria. Modelli di illuminazione e Bidirectional Reflectance Distribution Function; esempi di alcune BRDF.
Ray tracing e ray casting; esempi.
Pipeline di produzione di modelli statici e animati tramite l'uso di un ambiente di sviluppo di computer grafica.
A survey of Computer Graphics.
Mathematics for Computer Graphics: plane space, vectors, matrices, intersections, angles, complex numbers, quaternions. Graphics output primitives; coordinates references frames.
Line Drawing Algorithms (DDA, Bresenham’s Line Algorithm or midpoint line algorithm). Circle generating algorithm.
Two dimensional geometric transformations: translation, rotation, scaling, rotation w.r.t. a point, scaling w.r.t. a point. Generalized scaling in two directions. Other two dimensional transformations: reflection, shear. Inverse transformations. Homogeneous coordinates. Transformation between Two Dimensional Coordinate Systems.
Two dimensional viewing: two dimensional viewing pipeline, the clipping window. Normalization and viewport transformations: mapping the clipping window to the normalized viewport and square.
Clipping algorithms: two dimensional point and line clipping. Cohen-Sutherland clipping. Weiler-Atherton algorithm.
Geometric transformations in three dimensional space: three dimensional translation, three dimensional rotations, three dimensional coordinates axis rotations, generalized three dimensional rotations. Quaternion method for three dimensional rotations. Three dimensional scaling. Composition of three dimensional transformations. Other three dimensional transformations: three dimensional reflections, three dimensional shear. Transformations between three dimensional coordinates systems. Affine transformations.
Three dimensional viewing: projection transformations, orthogonal projections. Oblique parallel projections. Perspective projections: coordinate transformations, vanishing points. View frustum.
Three dimensional object representations; octree, BSP-trees. Contructive Solid Geometry.
Hermite and Bézier curves. Cardinal splines. B-spline curves. Hermite and Bézier surfaces.
The colour of objects: colour, vision and colour models.
Texture.
Radiometry and photometry concepts. Illumination models and Bidirectional Reflectance Distribution Function; examples of some BRDFs.
Ray tracing and ray casting; case studies.
Computer Graphics Production Pipeline.
- Oggetto:
Modalità di insegnamento
Lezioni teoriche e di laboratorio tenute dal docente e dalla docente dell'insegnamento.Theoretical and laboratory lessons held by the course teachers.- Oggetto:
Modalità di verifica dell'apprendimento
Progetto di computer grafica realizzato tramite ambiente di sviluppo 3D (da consegnare via mail ai docenti sufficientemente prima della prova orale, solo per studentesse e studenti con esame da 9 cfu) e, sia per studentesse e studenti con esame da 9 cfu che da 6 cfu, colloquio orale. Il voto finale terrà conto per 2/3 della valutazione del colloquio orale e per 1/3 di quella del laboratorio.3D Computer Graphics project (to be sent by e-mail to the teachers early enough before the oral exam, only for students with 9 cfu exam) and oral exam both for students having with 9 or 6 cfu exam. 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:
- Slide delle lezioni e esercizi forniti dalla docente e dal docente. Lesson slides and exercises provided by the teachers.
- Donald D. Hearn, M. Pauline Baker, Warren R. Carithers. Computer Graphics with OpenGL®, Fourth Edition, 2011, Pearson Education, Inc., ISBN 978-1-292-02425-7.
- Tomas Akenine-Möller, Eric Haines, Naty Hoffman, Angelo Pesce, Michal Iwanicki, Sébastien Hillaire. Real-Time Rendering, Fourth Edition, 2018, A K Peters/CRC Press, ISBN 978-1138627000.
- John F. Hughes, Andries van Dam, Morgan McGuire, David F. Sklar, James D. Foley, Steven K. Feiner, Kurt Akeley. Computer Graphics: Principles and Practice, Third Edition, 2014, Pearson Education, Inc., ISBN 978-0-321-39952-6.
- David Salomon. The Computer Graphics Manual, 2011, Springer-Verlag London, ISBN 978-0-85729-885-0.
- Philip Dutré, Kavita Bala, Philippe Bekaert. Advanced Global Illumination, Second Edition, 2006, A K Peters, Ltd., ISBN 978-1-56881-307-3.
- Eric Lengyel. Mathematics for 3D Game Programming and Computer Graphics, Third Edition, 2012, Course Technology, a part of Cengage Learning, ISBN 978-1435458864.
- Kevin Suffern. Ray Tracing from the Ground Up, 2007, A K Peters/CRC Press, ISBN 978-1568812724.
- Lezioni online (su YouTube) del Prof. Nelson Max su ray tracing. Online lessons on ray tracing (on Youtube) by Prof. Nelson Max.
- Oggetto:
Insegnamenti che mutuano questo insegnamento
- Modellazione Grafica (MAT0232)Laurea magistrale in Matematica
- Modellazione Grafica (MAT0232)
- Oggetto:
