Grafica computazionale tecnica A - (5 cfu)

Prof. Marzia Fontana -
  E-mail. marzia@ied.eng.unipr.it
 


Finalità

E' un corso di introduzione alla Computer Graphics.

Descrive metodi ed algoritmi per la programmazione e la visualizzazione di entità grafiche, modellazione geometrica 2D e 3D, e modellazione physics-based, con cenni a varie applicazioni (animazione, progettazione CAD, realtà virtuale, etc.).

Richiede conoscenze di base di geometria euclidea 2D e 3D, calcolo vettoriale, algebra lineare, analisi differenziale, fisica, informatica, programmazione (es. C/C++).

Consta di 50 ore, corrispondenti a 5 crediti. Di queste, 30 ore sono dedicate ad aspetti teorici, e 20 ore ad esercitazioni in laboratorio allo scopo di insegnare le nozioni di base su una libreria grafica molto diffusa: OpenGL.

E' principalmente rivolto a studenti del Corso di Laurea in Ingegneria Informatica, ma aperto anche a studenti di altri corsi di laurea, e.g. , Cdl in Ingegneria Elettronica/Telecomunicazioni, e CdL Informatica (Facoltà di Scienze MM.FF.NN.).

Programma

Introduzione.
Dalla computer graphics alla progettazione CAD. Definizioni, strumenti, applicazioni. Introduzione all'elaborazione di immagini.

Hardware grafico.
Architettura di un display grafico. Dispositivi input. Dispositivi output.

Ripasso di nozioni di matematica.
Calcolo vettoriale e matriciale. Geometria Cartesiana nel piano e nello spazio. Cenni di geometria differenziale.

Trasformazioni geometriche 2D-2D e 3D-3D.
Traslazioni, rotazioni, scalature, riflessioni, deformazioni di taglio. Trasformazioni composte.

Trasformazioni di vista.
Proiezioni parallele. Proiezioni prospettiche. Trasformazioni windows-to-viewport.

Pipeline di output visivo: algoritmi.
Clipping, scan conversion, antialiasing, back-face culling, e rimozione di parti nascoste.

Modellazione geometrica.
Disegno 2D, modellazione wireframe, modellazione solida (B-rep, CSG, decomposizione spaziale, sweeping). Modellazione per curve e superfici. Modellazione parametrica e variazionale, modellazione feature-based, modellazione non-manifold.

Modellazione per curve e superfici.
Applicazioni ed esempi. Curve e superfici parametriche e funzionali. Curve polinomiali, cubiche, spline, di Bezier, B-spline, NURBS e loro proprietà. Superfici polinomiali, bicubiche, di Bezier, B-spline, NURBS e loro proprietà.

Modellazione physics-based.
Applicazioni ed esempi. Contesto: leggi fisiche, modelli matematici, risoluzione numerica. Modelli continui. Modelli discreti. Modelli a particelle.

Rendering visivo.
Modelli di illuminazione. Lighting, shading, ray tracing, radiosity. Texture mapping e bump mapping.

Applicazioni e progetti.

Introduzione alla programmazione grafica: OpenGL (20 ore).

Attività d'esercitazione

Il corso prevede una parte di attività in laboratorio con esercizi di programmazione grafica in C++, utilizzando la libreria grafica OpenGL, per visualizzare e modellare scene con oggetti grafici 2D e 3D

Modalità d'esame

Prova scritta: esercitazione in laboratorio basata su programmazione C/C++ usando la libreria OpenGL.
Prova orale sui contenuti del corso.

Propedeuticità

Sono richieste conoscenze di informatica, matematica e fisica di base (corrispondenti ai corsi del 1 biennio universitario, quali Informatica, Geometria, Analisi Matematica A e B, Fisica A e B). Sono utili (ma non indispensabili) conoscenze di Geometria Differenziale e Calcolo Numerico. Sono richieste inoltre conoscenze di programmazione in C/C++.

Testi consigliati

Dispense a disposizione dal Docente
Foley, Van Dam, et al., Computer Graphics: principle and practice, Addison-Wesley, 1997 (o Edizione più recente, meglio!)

Testi d'approfondimento

Kunwoo Lee. Principles of CAD/CAM/CAE Systems. Addison-Wesley, Reading, MA, 1999
Bertoline, Wiebe, Miller, Mohler, Technical Graphics Communication. McGrawHill, seconda edizione 1997 (o più recenti)
Lippman, Lajoie, C++ Corso di programmazione. Addison-Wesley, 3a edizione 2000 (o più recenti)
Rogers, Procedural Elements for Computer Graphics. McGrawHill, seconda edizione 1998 (o più recenti)
Farin, Curves and Surfaces for CAGD - a practical guide. Werner Rheinbold editore, quarta edizione 1998 (o più recenti)
Mortenson, Geometric Modeling, Ed. John Wiley & Sons, 1997
O’Rourke, Principles of three-dimentional computer animation, Norton & Co., 1998


Ultimo aggiornamento: 15-05-2006


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