PORTALE DELLA DIDATTICA

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Informatica grafica

02BHIOV

A.A. 2024/25

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Informatica (Computer Engineering) - Torino

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Lezioni 30
Esercitazioni in laboratorio 30
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Lamberti Fabrizio Professore Ordinario IINF-05/A 30 0 0 0 14
Collaboratori
Espandi

Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-INF/05 6 B - Caratterizzanti Ingegneria informatica
2024/25
L’insegnamento intende fornire agli allievi le conoscenze fondamentali nel campo della creazione di immagini mediante elaboratori e la realizzazione di applicazioni grafiche. Si illustreranno le tecniche più comuni per la definizione di scene virtuali, per ottenere immagini fotorealistiche, per gestire la tridimensionalità, ecc. Saranno forniti gli elementi relativi alle architetture, ai dispositivi hardware, ai software ed agli algoritmi specifici dell’informatica grafica. L’attenzione sarà inoltre dedicata all’interazione tra utente ed immagini, fondamentale per diverse tipologie di applicazioni.
This course aims to provide the students with the essentials of computer graphics, i.e. of the generation of computer images and the development of graphics applications. The course will illustrate the key techniques for producing virtual scenes, generating photorealistic images, managing 3D content, etc. Architectures, hardware devices, software, and algorithms specific to computer graphics will be described. The attention will be devoted also to aspects pertaining to the interaction between human and images, which plays a key role for a wide range of applications.
Obiettivo dell’insegnamento è quello di mettere lo studente in condizione di comprendere il funzionamento di un sistema grafico sia dal punto di vista software che hardware. Inoltre, lo studente imparerà ad analizzare, progettare e valutare diverse tipologie di applicazioni grafiche, a sviluppare i relativi contenuti ed a gestire gli output prodotti. In particolare, lo studente acquisirà conoscenze nei seguenti ambiti: - Sistema visivo umano - Percezione e rappresentazione dei colori - Architetture dei sistemi grafici - Primitive grafiche - Geometria dei modelli 3D e loro manipolazione - Modelli di illuminazione e rendering - Progettazione di applicazioni grafiche e tecniche di interazione - Principali software, librerie e linguaggi della grafica Lo studente svilupperà quindi abilità correlate alla: - Creazione e manipolazione di contenuti 3D mediante modellazione poligonale e relativa gestione tramite l’uso di librerie grafiche/di motori grafici - Configurazione delle sorgenti di luce e degli attributi grafici (colore, trasparenza, ecc.) di un contenuto 3D - Uso di texture per controllare l’aspetto di un oggetto 3D - Configurazione di un motore di rendering per ottenere il desiderato livello di realismo - Gestione delle funzionalità base di un motore fisico - Risoluzione di problemi pratici legati allo sviluppo di un’applicazione grafica interattiva
The goal of the course is to make students understand how a graphic system works, both in terms of its software and hardware components. Moreover, students will learn how to analyze, design and evaluate graphics applications and their outputs. In particular, students will achieve knowledge outcomes related to the topics below: - The human visual system - Color perception and color models - Hardware of graphics systems - Graphics primitives and attributes - Graphics formats - 3D models geometry and manipulation - 3D rendering - Local and global illumination models - The quest for photorealism - Interaction techniques, design of graphic applications and interfaces - Main graphics tools, libraries, languages and standards Students will develop skills pertaining to: Creation and manipulation of 2D/3D graphics elements via polygonal modeling and their management using graphics libraries Configuration of light sources and of graphics attributes (color, transparency, etc.) for 2D/3D content Use of 2D/3D textures to control the appearance of graphics objects Configuration of a rendering engine to get the desired level of realism Management of the basic functionalities of a physics engine for simulating fluids, particle systems, etc.
Elementi di geometria e linguaggi di programmazione.
Basics of computer science and programming languages. Basics of geometry.
Programma di massima delle 30 ore di lezione in aula: - Sistema visivo umano, percezione della luce e rappresentazione dei colori - Trasformazioni e sistemi di coordinate - Geometrie 3D, curve, superfici e loro rappresentazioni - Modelli di illuminazione - Primitive e pipeline grafica - Rendering interattivo e fotorealismo - Hardware dei sistemi grafici e dispositivi periferici
Tentative programme of the 30 hours in class: - The human visual system, light perception and representation of colors (6 hours) - Hardware of graphics systems, graphics peripherals (3 hours) - 3D geometries, curves and surfaces (3 hours) - Solid and polygonal modeling (3 hours) - Transformations and projections (3 hours) - Local and global illumination models , photorealism (4,5 hours) - Primitives, graphics pipeline and rendering (4,5 hours) - Common graphics formats and software (3 hours)
In aggiunta alle lezioni in aula sono previste 30 ore di esercitazioni in laboratorio. Le esercitazioni prevedono l’uso di strumenti software e librerie per la modellazione ed il rendering di scene 3D statiche e la realizzazione di applicazioni grafiche interattive. Le attività in laboratorio, temporalmente allineate ai contenuti delle lezioni in aula e propedeutiche allo sviluppo di un progetto individuale o di gruppo, vertono sui seguenti argomenti: - Introduzione all’uso di software di modellazione e rendering - Tecniche di modellazione - Illuminazione e materiali per il rendering di scene 3D - Mapping di texture procedurali ed immagini - Simulazione della fisica - Creazione di applicazioni mediante l’uso di librerie grafiche/motori grafici - Importazione e gestione di scene e modelli 3D in applicazioni grafiche interattive Durante le esercitazioni sono assegnati alcuni problemi (generalmente uno ogni due/tre settimane) di complessità crescente e relativi agli argomenti trattati. Risolvendo, facoltativamente, tali problemi entro le scadenze comunicate dalla docenza possono essere assegnati ulteriori 3 punti che concorrono a determinare il voto finale (solo in caso di esame sufficiente).
In addition to the 30 hours of in-class lessons, the course includes 30 hours in the laboratory. The laboratory activities involve the use of software and libraries for modeling and rendering 3D static scenes and for implementing interactive applications. Laboratory activities, which are preparatory for the development of an individual or group project that contributes to the determination of the final grade, will focus on the following subjects: - Introduction to the use of modeling and rendering tool (3 hours) - Modeling techniques (6 hours) - Development of interactive graphics applications (6 hours) - Libraries for importing and managing 3D models and scenes (3 hours) - Lighting and materials for rendering 3D content (3 hours) - Texture mapping (3 hours) - Particle systems and fluid simulation, force fields and collisions (6 hours)
Libri di testo (da selezionare in base agli strumenti software utilizzati): - Introduction to Computer Graphics, Foley, Van Dan, Feiner, Hughes, Phillips - The Complete Guide to Blender Graphics: Computer Modeling & Animation, Blain - Hands-On Unity Game Development, Borromeo, Gomila Salas - 3D Game Development with Godot 4.x, Millie - OpenGL Programming Guide: The Official Guide to Learning OpenGL, Kessenich, Sellers Ulteriori riferimenti bibliografici specifici potranno essere forniti all’inizio e durante l’insegnamento.
Reference books (to be selected based on software tools used): - Introduction to Computer Graphics, Foley, Van Dan, Feiner, Hughes, Phillips - Blender Foundations: The Essential Guide to Learning Blender 2.6, Hess - OpenGL Programming Guide: The Official Guide to Learning OpenGL, Shreiner - X3Dom Primer: Learn the basics of how to code 3D objects and scenes to display on the web, Bucaro - WebGL: Up and Running: Building 3D Graphics for the Web, Parisi Further specific references could be provided at the beginning and during the course. Additional material: - Slides (in-class lessons and laboratory sessions), exam topics and other material on the Portale della Didattica - Wikis, e.g., Blender 3D: Noob to Pro - https://en.wikibooks.org/wiki/Blender_3D:_Noob_to_Pro - Tutorials, e.g., at http://www.blender.org - Lesson screencasts
Slides; Dispense; Libro di testo; Esercizi; Esercizi risolti; Video lezioni dell’anno corrente;
Lecture slides; Lecture notes; Text book; Exercises; Exercise with solutions ; Video lectures (current year);
Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Elaborato progettuale individuale; Elaborato progettuale in gruppo;
Exam: Written test; Individual project; Group project;
... L’esame si compone di una prova scritta e di un progetto di laboratorio, che concorrono alla determinazione del voto finale rispettivamente nella misura di 1/3 e 2/3. I risultati delle due parti sono espressi in trentesimi e l’esame è superato se la valutazione media conseguita è di almeno 18/30. La prova scritta, della durata indicativa di un’ora, è volta ad accertare la conoscenza degli argomenti elencati nel programma ufficiale dell’insegnamento e la capacità di applicare la teoria alla soluzione di esercizi (indicativamente una domanda a risposta aperta/un esercizio per ciascuno degli argomenti del programma, con punteggi da 1 a 3). Durante la prova scritta non è permesso tenere e consultare libri, appunti, fogli con esercizi, formulari, calcolatrici e materiale simile. Il progetto di laboratorio, svolto individualmente o in gruppo, proposto dagli studenti e concordato con la docenza è volto a realizzare una scena 3D statica ed un’applicazione grafica interattiva a partire dalle nozioni acquisite durante le esercitazioni. La valutazione del progetto tiene conto di quali e quante tecniche di modellazione ed approcci alla gestione interattiva delle geometrie risultanti sono state applicate tra quelle presentate nell’insegnamento, e con quali risultati. Il progetto di laboratorio deve essere consegnato (discusso) in una delle date della prova scritta. Durante la discussione sono poste domande volte ad accertare il contributo individuale nella realizzazione del progetto. I punti ottenuti risolvendo, facoltativamente, i problemi assegnati durante le esercitazioni permettono di ottenere la lode. I risultati conseguiti nelle due parti e nella risoluzione dei problemi, come pure la valutazione complessiva, vengono comunicati tramite il Portale della Didattica.
Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.
Exam: Written test; Individual project; Group project;
The exam consists of a written test and of a laboratory project, which contribute to the final grade in an equal way. Results of the two parts are expressed on a scale from 0 to 30, and the exam is considered as passed if the evaluation obtained by averaging the above results is at least 18/30. The written test, whose approximate duration is one hour, is aimed to assess students' knowledge of topics listed in the official program of the course and their ability to apply theoretical concepts in solving exercises (usually, the test includes one open-ended question/exercise for each topic in the program, scored from 1 to 3). The use of books, notes, solved exercises, formularies, calculators and similar material will not be allowed during the written test. The project, carried out in an individual or group way, proposed by students and agreed with the teacher, is aimed at creating a static 3D scene and an interactive graphics application by starting from the notions acquired during laboratory sessions. Evaluation of the project will consider which and how many modeling techniques and approaches for managing created geometries have been applied among those presented during the course, and with which results. Project has to be delivered (discussed) in one of the dates of the written test. During the discussion, students will be asked questions aimed to assess the individual contribution to the project. Up to 2 additional points can be assigned in the evaluation of both the written test (for the rigor) and the laboratory project (for the use of methods and tools not presented during the course and characterized by a significant complexity). These point allows the student to get the 30 cum laude grade. Results obtained in the two parts and final grade are published on the Portale della Didattica.
In addition to the message sent by the online system, students with disabilities or Specific Learning Disorders (SLD) are invited to directly inform the professor in charge of the course about the special arrangements for the exam that have been agreed with the Special Needs Unit. The professor has to be informed at least one week before the beginning of the examination session in order to provide students with the most suitable arrangements for each specific type of exam.
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