Γραφικά Παιχνιδιών Υπολογιστών και Εικονική Πραγματικότητα

Μάθημα Επιλογής,  Εαρινό Εξάμηνο,  6 μονάδες ECTS

Διδάσκων: Αναπληρωτής Καθηγητής Γεώργιος Παπαϊωάννου

URL: https://eclass.aueb.gr/courses/INF142/

Περιεχόμενο

Εισαγωγή στον φανταστικό κόσμο των διαδραστικών γραφικών για παιχνίδια υπολογιστών και εικονικής ή μικτής πραγματικότητας και στην πρακτική όψη υλοποίησης μεθόδων φωτορεαλιστικής απεικόνισης, συμπεριλαμβανομένων και των σχετικών τεχνολογιών απεικόνισης, καταγραφής και δημιουργίας κίνησης. Αρχιτεκτονικές γραφικών αιχμής, καθιερωμένοι αλγόριθμοι, με παραδείγματα από πετυχημένα εμπορικά παιχνίδια, τεχνικές όπως η σχεδίαση με υστέρηση, κατακερματισμού εικόνας, ολικού φωτισμού και εφέ πραγματικού χρόνου, αλλά και μέθοδοι παρακολούθησης ακτινών για προϋπολογισμό εικόνας ή γραφικά πραγματικού χρόνου.

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Μετά την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος, οι φοιτητές θα είναι σε θέση:

• Να γνωρίζουν τις θεμελιώσεις των γραφικών υπολογιστών και της αναπαράστασης γεωμετρικής πληροφορίας σε δύο και τρεις διαστάσεις
• Να εξηγήσουν και να αναλύσουν τα βασικά φαινόμενα που διέπουν το φωτισμό και τη φωτοσκίαση γεωμετρίας.
• Να εφαρμόζουν τη θεωρία των γραφικών υπολογιστών κατά τον προγραμματισμό εφαρμογών με γραφικά πραγματικού χρόνου.
• Να χειρίζονται και μελετούν φωτορεαλιστικά μοντέλα απεικόνισης και μεθόδους προσομοίωσης φωτισμού.
• Να περιγράψουν, να σχεδιάσουν και να υλοποιήσουν βασικές αρχιτεκτονικές απεικόνισης γραφικών στη GPU.
• Να χρησιμοποιήσουν ή να υλοποιήσουν συστήματα εικονικής πραγματικότητας.
• Να αξιολογήσουν την καταλληλόλητα ενός αλγορίθμου σχεδίασης γραφικών για ένα συγκεκριμένο πρόβλημα.

Προαπαιτούμενα Μαθήματα

Βασικές γνώσεις γραφικών υπολογιστών (προπτυχιακού επιπέδου) βοηθάνε στην κατανόηση του αντικειμένου αλλά δεν απαιτούνται καθώς οι βασικές αρχές 2Δ και 3Δ γραφικών καλύπτονται (σύντομα) στην αρχή του μαθήματος. Οι φοιτητές πρέπει να έχουν μαθηματική ωριμότητα που προκύπτει από την ολοκλήρωση ορισμένων μαθημάτων μαθηματικών σε προπτυχιακό επίπεδο. Ιδιαιτέρως, πρέπει να έχουν γνώσεις γραμμικής άλγεβρας, λογισμού πολλών μεταβλητών και πιθανοτήτων. Επιπροσθέτως, απαιτούνται βασικές δεξιότητες προγραμματισμού υπολογιστών για την εκπόνηση προαιρετικών εργασιών(κατά προτίμηση σε C++)..

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία

• Graphics & Visualization, Principles and Algorithms, Theoharis Theoharis, Georgios Papaioannou, Nikolaos Platis, Nicholas M. Patrikalakis, AK Peters, A K Peters/CRC Press, 1st edition, 2007, ISBN-13: 978-1568812748.
• Real-time Rendering, Tomas Akenine-Möller, Eric Haines, Naty Hoffman, AK Peters / CRC Press, 4th edition, 2018, ISBN-13: 978-1138627000.
• Physically Based Rendering, Third Edition: From Theory to Implementation, Matt Pharr, Wenzel Jakob, Greg Humphreys, Morgan Kaufmann, 2016, ISBN-13: 978-0128006450.

Διδακτικές και Μαθησιακές Μέθοδοι

Μια διάλεξη 3 ωρών εβδομαδιαίως, υπολογιστικές και προγραμματιστικές ασκήσεις κατ’ οίκον..

Μέθοδοι Αξιολόγησης/Βαθμολόγησης

Ο τελικός βαθμός διαμορφώνεται κατά 70% από την τελική εξέταση και κατά 30% από προγραμματιστικές ασκήσεις και παρουσιάσεις εργασιών.