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  5. A.A. 2024-2025
  6. 3rd year
  1. Computer Graphics
  2. Summary
Insegnamento Course full name
Computer Graphics
Course ID number
2425-3-E3101Q134
Course summary SYLLABUS

Course Syllabus

  • Italiano ‎(it)‎
  • English ‎(en)‎
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Obiettivi

Lo studente acquisirà competenze per la progettazione e l'implementazione di algoritmi
per la computer grafica 2D e 3D. In particolare sarà in grado di applicare le
competenze acquisite per sviluppare applicazioni basate sulle API di rendering OpenGL e
sfruttando le potenzialità di una pipeline di rendering programmabile attraverso l'uso degli
shader.

Contenuti sintetici

Strumenti di costruzione, trasformazione e presentazione di modelli geometrici per la
grafica tridimensionale. Elementi alla base della computer grafica standard 3D. Creazione
di applicazioni di computer grafica utilizzando le tecniche di riferimento e gli standard
più diffusi.

Programma esteso

Introduzione alle pipeline di rendering 3D

  • Fissa
  • Programmabile

OpenGL

  • Introduzione alle API
  • Logica di funzionamento
  • Gli shaders
  • Linguaggio GLSL (OpenGL Shading Language)

Strumenti di sviluppo

  • G++
  • GLEW
  • FREEGLUT
  • GLM
  • ASSIMP

Matematica per la computer grafica

Il processo di rendering

  • Modellazione 3D
  • Trasformazioni geometriche
  • Cambi di sistemi di riferimento
  • Trasformazione di camera
  • Trasformazione di proiezione
  • Trasformazione Viewport
  • Clipping
  • Hidden surface removal
  • Depth test

Approssimare la luce

  • Modelli di Illuminamento locale
  • Algoritmi di Shading

Dare i dettagli

  • Texture Mapping
  • Bump Mapping
  • Shadow Mapping
  • Environment Mapping

Cenni di Physical Based Rendering

  • Modelli di illuminamento globale
  • Ray Tracing

Esempi di software di modellazione 3D

  • Blender
  • POVray

Prerequisiti

Lo studente dovrà necessariamente avere una buona conoscenza di almeno un linguaggio di
programmazione (preferibilmente C++). Necessarie conoscenze di algebra lineare e geometria.

Modalità didattica

L'insegnamento è erogato in lingua Italiana.

L'insegnamento è strutturato nel seguente modo:

40 ore di lezioni frontali in modalità erogativa ed interattiva in presenza
20 ore di esercitazioni in modalità erogativa ed interattiva in presenza
12 ore di laboratorio in modalità erogativa ed interattiva in presenza

Materiale didattico

Steven K. Feiner, Andries van Dam, John F. Hughes, Morgan McGuire, David F. Sklar, James D. Foley, Kurt Akeley, Computer Graphics: Principles and Practice, Third Edition, Addison-Wesley Professional

Graham Sellers, Richard S. Wright Jr., Nicholas Haemel, "OpenGL Superbible: Comprehensive Tutorial and Reference" 7th edition, Addison-Wesley.

Slides e dispense.

Periodo di erogazione dell'insegnamento

III° anno. Secondo Semestre.

Modalità di verifica del profitto e valutazione

L'esame prevede una prova scritta, e un progetto con una prova orale.

La prova scritta consiste in domande a risposta libera e domande a risposta chiusa sugli argomenti illustrati nel corso. Alcune domande possono essere sostituite da brevi esercizi.

Il progetto di Informatica grafica ha lo scopo di farvi prendere dimestichezza con gli argomenti visti a lezione applicando le conoscenze in nuovi contesti. Il progetto può essere realizzato in una o più delle seguenti modalità:

  1. aggiungere nuove funzionalità grafiche nel codice fatto a lezione.
  2. realizzare dei modelli 3D completi di texture.
  3. analizzare tecniche di rendering avanzate.

La successiva discussione consente di verificare l'apprendimento dei concetti spiegati a lezione e la loro corretta applicazione all'interno del progetto sviluppato.

Al momento non sono previste prove in itinere.

Orario di ricevimento

Su appuntamento

Sustainable Development Goals

IMPRESE, INNOVAZIONE E INFRASTRUTTURE
Export

Aims

The student will acquire skills for the design and the implemention of 2D and 3D computer graphics algorithms.
In particular it will be able to apply the acquired skills to develop applications based on the OpenGL rendering API and
exploiting the potential of a programmable rendering pipeline through the use of the graphic shaders.

Contents

Tools for construction, transformation and presentation of geometric models in a 3D world. Basic knowledge of standard 3D computer graphics pipelines and API. Creation of computer graphics applications using state-of-the-art techniques and the most widespread reference standards.

Detailed program

Introduction to the 3D rendering pipelines
- Fixed
- Programmable

OpenGL
- Introduction to the API
- Working logic
- The shaders
- GLSL language (OpenGL Shading Language)

Development tools
- G++
- GLEW
- FREEGLUT
- GLM
- ASSIMP

Mathematics for computer graphics

The rendering process
- 3D modeling
- Geometric transformations
- Change of reference systems
- Room transformation
- Projection transformation
- Viewport transformation
- Clipping
- Hidden surface removal
- Depth test

Approximating the light
- Local illuminance models
- Shading algorithms

Giving the details
- Texture Mapping
- Bump Mapping
- Shadow Mapping
- Environment Mapping

Physical Based Rendering
- Global illumination models
- Ray Tracing

Examples of 3D modeling software
- Blender
- POVray

Prerequisites

The student must necessarily have a good knowledge of at least one programming language
(preferably C++), of linear algebra, and geometry.

Teaching form

Teaching given in Italian.

The course is structured as follows:

40 hours of face-to-face lectures in delivery and interactive in-presence mode
20 hours of exercises in delivery and interactive in-presence mode
12 hours of laboratory in delivery and interactive in-presence mode

Textbook and teaching resource

Steven K. Feiner, Andries van Dam, John F. Hughes, Morgan McGuire, David F. Sklar, James D. Foley, Kurt Akeley, Computer Graphics: Principles and Practice, Third Edition, Addison-Wesley Professional

Graham Sellers, Richard S. Wright Jr., Nicholas Haemel, "OpenGL Superbible: Comprehensive Tutorial and Reference" 7th edition, Addison-Wesley.

Slides and handouts.

Semester

III° year. Second Semester.

Assessment method

The assessment includes a written test, a project and an oral.

The written test consists of open questions and questions with multiple choices on topics presented in the course. Some questions can be replaced by brief exercises.

The project aims to make you familiar with the topics seen in class by applying them in new contexts. The project can be carried out in one or more of the following ways:

  1. add new graphic features in the code done in class.
  2. create 3D models complete with textures.
  3. analyze advanced rendering techniques.

The oral exam consists in a questions about the technical and theoretical choices made in the project, and the topics of the lectures.

At the moment, there are no ongoing tests.

Office hours

By appointment

Sustainable Development Goals

INDUSTRY, INNOVATION AND INFRASTRUCTURE
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Key information

Field of research
INF/01
ECTS
8
Term
Second semester
Activity type
Mandatory to be chosen
Course Length (Hours)
0
Degree Course Type
Degree Course
Language
Italian

Staff

    Teacher

  • Gianluigi Ciocca
    Gianluigi Ciocca
  • DM
    Davide Marelli
  • Simone Melzi
    Simone Melzi

Students' opinion

View previous A.Y. opinion

Bibliography

Find the books for this course in the Library

Enrolment methods

Self enrolment (Student)
Manual enrolments

Sustainable Development Goals

INDUSTRY, INNOVATION AND INFRASTRUCTURE - Build resilient infrastructure, promote inclusive and sustainable industrialization and foster innovation
INDUSTRY, INNOVATION AND INFRASTRUCTURE

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