Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Techniki renderingu i animacja komputerowa
Koordynator przedmiotu:
Rajmund Kożuszek
Status przedmiotu:
Fakultatywny dowolnego wyboru
Poziom kształcenia:
Studia II stopnia
Program:
Informatyka
Grupa przedmiotów:
Przedmioty techniczne - podstawowe
Kod przedmiotu:
TRAK
Semestr nominalny:
2 / rok ak. 2021/2022
Liczba punktów ECTS:
4
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
1. liczba godzin kontaktowych – 62 godz., w tym obecność na wykładach 30 godz., obecność na spotkaniach projektowych 15 godz., obecność na laboratorium 15 godz., obecność na konsultacjach 2 godz. 2. praca własna studenta – 56 godz., w tym przygotowanie do sprawdzianów 8 godz., przygotowanie do laboratorium 8 godz., realizacja projektu 40 godz. Łączny nakład pracy studenta wynosi 118 godz., co odpowiada 4 pkt. ECTS.
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
2,10 pkt. ECTS, co odpowiada 62 godz. kontaktowym
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
2,64 pkt. ECTS, co odpowiada 15 godz. ćwiczeń laboratoryjnych plus 8 godz. przygotowań do laboratorium plus 55 godzin realizacji projektu i spotkań projektowych
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium15h
  • Projekt15h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Oczekuje się, że uczestnicy przedmiotu będą posiadali podstawową wiedzę z grafiki komputerowej w zakresie metod modelowania.
Limit liczby studentów:
30
Cel przedmiotu:
Nauka zaawansowanych algorytmów wykorzystywanych do renderingu obrazu oraz podstaw animacji z wykorzystaniem powszechnie wykorzystywanych programów 3D. Przedmiot poświęcony jest problematyce renderowania obrazów dla potrzeb animacji komputerowej. W czasie trwania wykładów przedstawione zostanie w jaki sposób działają współczesne renderery, jakie algorytmy są wykorzystywane w celu symulacji efektów wizualnych oraz przyspieszania całego procesu. Dodatkowo uwzględnione zostaną techniki dotyczące animacji komputerowej – w jaki sposób obecnie tworzona jest animacja komputerowa – od momentu szkiców koncepcyjnych do końcowego efektu. Wykładowi towarzyszą zajęcia laboratoryjne podczas których studenci tworzą animację – od podstawowych zagadnień ruchu, poprzez rigging, animację postaci do ostatecznego renderingu. W skład przedmiotu wchodzi również projekt, podczas którego uczestnicy mają za zadanie zaimplementować wybraną technikę globalnego oświetlenia oraz porównać z rozwiązaniem komercyjnym.
Treści kształcenia:
Wykład: Informacje ogólne na temat renderingu: co to jest rendering? Radiometria, osłabienie światła, model BRDF, równanie renderingu, rodzaje świateł Cieniowanie barw i przecięcia brył: rozproszone, otoczenia, odbłyski i załamanie światła, przecięcie promień – sfera, inne podstawowe rodzaje przecięć, wektory normalne dla powierzchni Cienie i kamera: twarde i miękkie cienie, sposoby tworzenia cieni, reprezentacje kamery Materiały i efekty kamery: rozwinięcie BRDF, tworzenie efektów związanych z kamerą np. głębia ostrości, teksturowanie Globalne oświetlenie: korzyści płynące z globalnego oświetlenia, właściwości równania renderingu, integracje algorytmów monte carlo Przyspieszanie procesu renderowania: sposoby podziału przestrzeni: BVH, KD-Tree, metody terminacji ścieżki, metody próbkowania Polepszanie efektu renderingu: tone mapping: czym jest? Po co go stosować? Metody odszumiania obrazu Metody globalnego oświetlenia: path tracing, metropolis light transport, photon mapping Dodatkowe aspekty renderingu: dyspersja, rendering spektralny, nierealistyczny rendering Rendering wolumetryczny: czemu jest potrzebny? Co można z jego pomocą osiągąć? Podpowierzchniowe rozproszenie światła Podstawy animacji: historia tworzenia animacji, w czym pomogły komputery? Sposoby generacji animacji, kinematyka Rigging i animacja szkieletowa: czym jest rig? Animacja szkieletowa, motion capture, animacja mięśniowa Animacja twarzy: parametryzacja twarzy, blendowanie, modele mięśniowe Ubieranie postaci: materiały, ubrania, modelowanie dynamiki, wykrywanie kolizji Włosy: kolizje, cieniowanie, typy włosów, sposoby modelowania i animacji Laboratorium: Na kolejnych seansach laboratoryjnych uczestnicy przedmiotu ćwiczą i poznają nowe aspekty tworzenia animacji. Kolejne laboratoria będą obejmować zagadnienia przedstawiane na wykładzie w bloku na temat animacji. Projekt: W ramach projektu uczestnicy przedmiotu w zespołach 3 osobowych będą implementować własny renderer wraz z efektami specjalnymi oraz strukturami przyspieszającymi. Następnie porównają jego działanie z dostępnymi komercyjnymi rozwiązaniami – pod względem szybkości, efektów wizualnych itd.
Metody oceny:
Zajęcia laboratoryjne mają charakter szkoleniowy. Prowadzący omawia kolejne kroki w procesie tworzenia animacji komputerowej z wykorzystaniem wybranego programu do tworzenia grafiki 3D. Wprowadza elementy takie jak transformacje, rigging czy animacja szkieletowa. W trakcie laboratorium, uczestnicy po wprowadzeniu będą mieć do wykonania zadania związane z tematem laboratorium.
Egzamin:
nie
Literatura:
Tomas Akenine-Möller, Eric Haines, Naty Hoffman, Angelo Pesce, Sebastien Hillaire, Real-Time Rendering, 4th edition, A K Peters/CRC Press 2018; Matt Pharr, Greg Humphreys, Physically Based Rendering from Theory to Implementation, 2nd edition, Morgan Kaufmann, 2010 Rick Parent, Computer Animation – algorithms & techniques, 3rd edition, Morgan Kaufmann, 2012
Witryna www przedmiotu:
https://usosweb.usos.pw.edu.pl/kontroler.php?_action=katalog2/przedmioty/pokazPrzedmiot&prz_kod=103A-INIMU-MSP-TRAK
Uwagi:
(-)

Efekty uczenia się