Overordnede kursusmål
Rendering er at bruge en matematisk model på en computer til at
skabe digitale billeder, som ligner virkelighedens 3-dimensionelle
verden. Computeranimation til film og spil er klassiske eksempler,
hvor rendering er essentielt. Visualisering af arkitektur og
produkter på tegnebrættet (digitale prototyper) er et andet vigtigt
anvendelsesområde. 3D simuleringer eller målinger kan med fordel
også visualiseres vha. computergrafiske renderingsteknikker.
Endvidere bliver det mere og mere almindeligt at generere datasæt
med syntetiske billeder til maskinlæring.
Kursets mål er at introducere de ray tracing teknikker, der
almindeligt anvendes i computergrafiksystemer til generel/offline
rendering (fotorealistiske billeder, modellering af materialers
udseende, computeranimation, videnskabelig visualisering,
afbildningsteknikker) samt at give erfaring med udvikling af
algoritmer og implementering af dele til sådanne systemer. Specielt
er det målet at stifte bekendskab med algoritmer til simulering af
lys-materiale interaktion og at implementere dele af
grafik-systemer, der kan rendere forholdsvis komplicerede objekter,
scener og lysforhold.
Læringsmål
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
- Implementere ray tracing og tilhørende Monte Carlo sampling
metoder.
- Implementere shadere til rendering af overflader.
- Forklare og anvende forskellige BRDF-løsninger til beskrivelse
af lys-materiale interaktion.
- Simulere visuelle effekter som opstår inden for global
belysning (refleksion, brydning, farveblødning [colour bleeding],
kaustikker).
- Forklare og analysere renderingsteknikker og vælge den bedst
egnede metode til en given visualiseringsopgave.
- Anvende simple sampling teknikker til anti-aliasing og bløde
skygger.
- Anvende teksturafbildning (afbildning af et billede på en
overflade) for at højne den visuelle detaljegrad.
- Accelerere renderingsteknikker med spatielle datastrukturer og
grafikkort (GPU).
- Bruge radiometriske koncepter til at beskrive hvordan lysenergi
udsendes, reflekteres og transmitteres fra overflade til
overflade.
- Anvende et professionelt renderingsværktøj som bruges i
filmproduktion (Pixar's RenderMan) og forklare den path tracing
det bygger på.
Kursusindhold
Visuelle effekter: direkte belysning, skygger, refleksion, brydning
(refraktion), farveblødning (colour bleeding), kaustikker, tekstur.
Metoder: ray tracing, photon mapping, path tracing, texture
mapping, radiosity.
Kerneelementer: opbygning af computergrafiksystemer til rendering,
radiometri og fotometri, lys-materiale interaktion (BRDF, BTDF),
accelerationsstrukturer, 3D projektion (kamera og tekstur), GPU
accelerering.
Litteraturhenvisninger
Steve Marschner, Peter Shirley. Fundamentals of Computer Graphics,
fourth edition. CRC Press, 2016.
Bemærkninger
Kurset kan følges sideløbende med kursus 02561 Computer Grafik og
komplementerer dette kursus, men kan også følges uafhængigt af
dette kursus.
Computergrafik interesserede bachelor studerende kan følge kurset.
Sidst opdateret
29. april, 2019
