COMPUTER GRAFICA

Anno accademico 2021/2022 - 3° anno - Curriculum Elaborazione Dati e Applicazioni
Docente: Giovanni GALLO
Crediti: 9
SSD: INF/01 - Informatica
Organizzazione didattica: 225 ore d'impegno totale, 153 di studio individuale, 36 di lezione frontale, 36 di esercitazione
Semestre:

Obiettivi formativi

Il corso ha come obiettivo:
- fare acquisire allo studente le nozioni teoriche di base e gli algoritmi fondamentali che vengono utilizzati nella pipeline della produzione grafica tridimensionale;
- fare acquisire allo studente conoscenza operativa elementare nella modellazione poligonale, scultura digitale,tessiturizzazione e animazione di oggetti 3d usando software allo stato dell'arte con particolare attenzione alla produzione di asset per piattaforme di gaming;
- fare acquisire allo studente capacità di giudizio circa le scelte progettuali e delle piattaforme grafiche di riferimento più adatte alla realizzazione efficiente e corretta di specifici progetti grafici;
- presentare allo studente le basi minime di composizione grafica e gli elementi essenziali della comunicazione visiva animata che gli consentano la valutazione oggettiva della qualità di un'opera grafica digitale.
- fornire tutti gli elementi di conoscenza e di linguaggio tecnico essenziali per potere accedere con profitto alla formazione specializzata (on line o diretta) del settore allo scopo di compiere un cammino autonomo di specializzazione nella computer grafica.


Modalità di svolgimento dell'insegnamento

Lezioni frontali per la presentazione degli algoritmi e dei principi generali reltivi agli argomenti trattatti.
Lezioni in aula con uso dei PC personali degli studenti e del docente per dimostrare l'applicazione dei principi teorici ed avviare gli studenti all'uso di Blender 3d o di altri software open e free per la grafica.

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.


Prerequisiti richiesti

Conoscenza delle nozioni di base relative alle immagini digitali (formati, compressione, risoluzione)
Conoscenza di base della geometria cartesiana e delle trasfornazioni prospettiche.
Conoscenza di nozioni di base sulle funzioni di una variabile reale. Trigonometria. elementi di calcolo vettoriale.
Nozioni circa le proprietà fondamentali della luce visibile.


Frequenza lezioni

Obbligatoria per almeno il 60% delle ore di lezione, verificata mediante firma a lezione solo per gli studenti esterni al corso di Laurea in Informatica.
Per gli studenti del corso di Laurea in Informatica la frequenza è autocertificata dallo studente.
Le lezioni hanno cadenza bisettimanale. In genere la prima lezione della settimana è dedicata alla presentazione teorica dei metodi e degi algoritmi e la seconda al laboratorio


Contenuti del corso

Trasformazioni e proiezioni geometriche.
Rappresentazione di oggetti 3d: Meshes e loro rappresentazione in RAM. Primitive grafiche 3d e operazioni fondamentalli per il mesh editing. Modificatori sulle mesh.
L'equazione fondamentale della illuminazione 3d. Componenti diffusive, speculari e rifrattive.
La rendering pipeline nel modello a scansione: ray casting, ray tracing, ray tracing ricorsivo.Path tracing: la rendering pipeline in un renderizzatore montecarlo..
Principi di animazione. Meccanismi di controllo delle mesh.
Computer Aided Geometric design: introduzioni alle curve di Bezier e alle spline. Cenni alle NURBS.
Simulatori per fluidi, clothes, oggetti rigidi.
Principi di linguaggio cinematografico.
Conoscenza opertiva del software Blender.


Testi di riferimento

Dispense del docente, estratti di vari testi che vengono distribuiti durante il corso di lezione dal docente.
Sono suggeriti capitoli tratti da:

3D ART ESSENTIALS, The Fundamentals of 3D Modeling, Texturing, and Animation, AMI CHOPINE, Focal Press

Fundamental of Computer Graphics (IV ed) Marschner, Shirely, CRC press

Fondamenti di grafica tridimensionale interattiva , Montani, Scopigno Scateni, McGrawHill

Grafica 3d con Blender , Siddi, Apogeo

Web tutorials



Programmazione del corso

 ArgomentiRiferimenti testi
1Utilizzo del programma Blender nelle funzionalità di base Grafica 3d con Blender, Siddi, ed.Apogeo  
2Proiezioni e trasformazioni Geometriche Dispense del docente  
3Rappresentazione mesh e editing di solidi Dispense del docente  
4 Rendering: l'equazione fondamentale Dispense del docente  
5Ray casting e algoritmi correlatiDispense del docente 
6 Ray tracing ricorsivo e algoritmi correlati Dispense del docente  
7Path tracing e metodo montecarlo Dispense del docente  
8 Texture mapping Dispense del docente  
9 Principi dell'animazione Dispense del docente  
10Controllo della deformazione delle mesh: rigging Dispense del docente  
11Computer Aided Geometric design: Hermit, Bezier, B-Spline, NURBSPrimi capitoli del libro CAGD, Farin, Academic press,dispense del docente  

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame si articola in due progetti di Computer Grafica

a) progetto di animazione 3d realizzato in Blender (durata 45 secondi).
b) progetto di modellazione e rendering in Augmented reality di oggetti quotidiani o di design assegnati dal docente

Il peso dei due progetti è a) 65%, b) 35%

"La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere."


Esempi di domande e/o esercizi frequenti

Gli oggetti che si choede di modellare sono: sedie di design, lampade di design caffettiere , mobili, posate.
Il progetto di modellazione richiesto richiede l'uso di asset grafici prodtti dallo studente, di qualche asset ottenuto dallarete e di mesh articolate mediante un armatura.
Suggerita la integraizoni di simulaizoni fisiche.