Il corso intende fornire agli allievi le conoscenze fondamentali nel campo della creazione di immagini mediante elaboratori e la progettazione 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 ai dispositivi hardware, ai software ed agli standard specifici dell’informatica grafica. Particolare attenzione sarà dedicata all'interazione tra utente ed immagine, fondamentale per diverse tipologie di applicazioni, ed allo sviluppo delle necessarie interfacce grafiche.

Obiettivo del corso 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 percettivo umano, in particolare visivo
- Percezione e rappresentazione dei colori
- Hardware dei sistemi grafici
- Primitive grafiche ed attributi
- Formati grafici
- Geometria dei modelli 3D e loro manipolazione
- Grafica 3D
- Modelli di illuminazione locali e globali
- Fotorealismo
- Tecniche di interazione, progetto di applicazioni e interfacce grafiche
- Principali software, librerie, linguaggi e standard della grafica

Lo studente svilupperà quindi abilità correlate alla:

- Creazione e manipolazione di contenuti 2D/3D mediante modellazione poligonale e relativa gestione tramite librerie grafiche
- Configurazione delle sorgenti di luce e degli attributi grafici (colore, trasparenza, ecc.) di un contenuto 2D/3D
- Uso di texture 2D/3D per controllare l’aspetto di un oggetto grafico
- Configurazione di un motore di rendering per ottenere il desiderato livello di realismo
- Gestione delle funzionalità base di un motore fisico per la simulazione di fluidi, sistemi particellari, tessuti, ecc.
- Risoluzione di problemi pratici legati allo sviluppo di un progetto grafico

Elementi di architettura degli elaboratori e programmazione in linguaggio C. Algebra lineare. Elementi di geometria 3D.

Programma di massima delle 30 ore di lezione:

- Sistema visivo umano, percezione della luce e rappresentazione dei colori (6 ore)
- Hardware dei sistemi grafici e dispositivi periferici (3 ore)
- Geometrie 3D, curve, superfici (3 ore)
- Modellazione solida e poligonale (3 ore)
- Trasformazioni e proiezioni (3 ore)
- Modelli di illuminazione locali e globali, fotorealismo (4,5 ore)
- Primitive, pipeline grafica e rendering (4,5 ore)
- Formati grafici e software di uso comune (3 ore)

In aggiunta alle lezioni in aula sono previste 30 ore di esercitazioni in laboratorio. Le esercitazioni prevedono l'uso di programmi e librerie per la modellazione ed il rendering di scene 3D statiche e la realizzazione di applicazioni interattive. Le attività in laboratorio, propedeutiche allo sviluppo di un progetto individuale o di gruppo che concorre a determinare il voto finale, verteranno sui seguenti argomenti:

- Introduzione all’uso di software di modellazione e rendering (3 ore)
- Tecniche di modellazione (6 ore)
- Illuminazione e materiali per il rendering di scene 3D (3 ore)
- Tecniche di mapping delle texture procedurali e immagini, mapping delle normali (3 ore)
- Sistemi particellari, simulazione di fluidi, interazione con forze e collisioni (6 ore)
- Creazione di applicazioni grafiche interattive con librerie di basso livello (6 ore)
- Importazione e gestione di scene e modelli 3D nelle applicazioni grafiche interattive (3 ore)

Libri di testo:

- Introduction to Computer Graphics, Foley, Van Dan, Feiner, Hughes, Phillips (Addison-Wesley)
- Blender Foundations: The Essential Guide to Learning Blender 2.6, Hess (Focal Press)
- OpenGL Programming Guide: The Official Guide to Learning OpenGL, Shreiner (Addison-Wesley)
- Computer Graphics with OpenGL, Hearn, Baker (Pearson)

Ulteriori riferimenti bibliografici specifici potranno essere forniti all'inizio e durante il corso.

Altro materiale:

- Lucidi delle lezioni, dispense di laboratorio, temi d’esame ed altri contenuti sul Portale della Didattica
- Wiki, ad esempio Blender 3D: Noob to Pro - https://en.wikibooks.org/wiki/Blender_3D:_Noob_to_Pro
- Tutorial vari, ad esempio su http://www.blender.org

L'esame si compone di una prova scritta e di un progetto di laboratorio, che concorreranno in misura uguale alla determinazione del voto finale. Nella prova scritta, della durata indicativa di un’ora, sarà richiesto di rispondere ad una serie di domande e svolgere alcuni esercizi finalizzati a valutare la comprensione dei concetti teorici e la capacità di applicarli a casi concreti (indicativamente una domanda/un esercizio per ciascuno degli argomenti del programma). Non sarà permessa la consultazione di libri, appunti o altro materiale. A discrezione del docente, la prova scritta potrà essere integrata da una prova orale. Il progetto di laboratorio, svolto individualmente o in gruppo, dovrà essere concordato col docente e sarà volto a realizzare una scena 3D statica ed un’applicazione grafica interattiva a partire dalle nozioni acquisite durante le esercitazioni.