02562 Rendering - introduktion

2024/2025

Kursusinformation
Rendering - Introduction
Engelsk
5
Kandidat
Kurset udbydes som enkeltfag
Retningsspecifikt kursus (MSc), Human-Centered Artificial Intelligence
Retningsspecifikt kursus (MSc), Mathematical Modelling and Computation
Teknologisk specialisering (MSc), Human-Centered Artificial Intelligence
Teknologisk specialisering (MSc), Mathematical Modelling and Computation
Tilvalgskursus (B En), IT og økonomi
Tilvalgskursus (B Eng), IT-elektronik
Tilvalgskursus (B Eng), Softwareteknologi
E5B (ons 13-17)
Campus Lyngby
Forelæsninger, (databar)øvelser/​opgaver, projekt
13-uger
Bedømmelse af øvelser og rapport(er)
Individuel aflevering af lab journal (løsninger til arbejdssedler) og projektrapport. I tilfælde af samarbejde med en anden skal ansvarsdelingen i samarbejdet klart fremgå af afleveringen.
Alle hjælpemidler - med adgang til internettet
7-trins skala , intern bedømmelse
01002/01004/01005/0100602002/02100/02393/02635 , Programmeringserfaring (fx Python, Java, C/C++, JavaScript eller Matlab)
Jeppe Revall Frisvad , Lyngby Campus, Bygning 324, Tlf. (+45) 4525 3358 , jerf@dtu.dk
01 Institut for Matematik og Computer Science
https://courses.compute.dtu.dk/02562/
I studieplanlæggeren
Kontakt underviseren for information om hvorvidt dette kursus giver den studerende mulighed for at lave eller forberede et projekt som kan deltage i DTUs studenterkonference om bæredygtighed, klimateknologi og miljø (GRØN DYST). Se mere på http://www.groendyst.dtu.dk
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 renderingsværktøj til fysisk-baseret rendering af et materiales udseende 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, fifth edition. CRC Press, 2022.
Bemærkninger
Kurset kan følges sideløbende med kursus 02561 Computergrafik og komplementerer dette kursus, men kan også følges uafhængigt af dette kursus.
Computergrafik interesserede bachelor studerende kan følge kurset.
Sidst opdateret
02. maj, 2024