Számítógépes grafika és animáció

Záróvizsga kérdések

Grafikus alaphardver

Raszter elven működő megjelenítők tipikus felépítése. A rasztertár hozzáférési problémái.

Grafikus alapszoftver

Eszköz független grafika, grafikus könyvtárak. Interakció. Eseményvezérelt programozás és programtervezés. OpenGL.

Geometriai modellezés

Pontok, koordináta rendszerek. Szabad formájú görbék: Lagrange interpoláció, Bezier approximáció. Összetett görbék: harmadfokú spline és B-spline. NUBS és NURBS. Felületek. Testmodellezés: B-rep és CSG.

Színek

Fény mint elektromágneses hullám. A színérzékelés modellje. Szín illesztés. Szín rendszerek (RGB, CMY, HLS).

Geometriai transzformációk

Elemi transzformációk és mátrixos formalizmusuk. Homogén koordináták. Projektív geometria. Átfordulási probléma.

Virtuális világmodellek

Hierarchikus modell. Szárnyas él adatstruktúra. CSG fa.

2D képszintézis

Vektorizáció. Modellezési transzformáció, nézeti transzformáció. Szakaszok és területek vágása. Szakaszrajzolás. Területkitöltés.

Csipkézettség csökkentés (anti-aliasing)

Mintavételi törvény. Elő és utószűrés. Anti-aliasing: szakasz rajzolás és területkitöltés. Sztochasztikus mintavételezés.

Pixel-mûveletek, képek

Raszteroperációk. Átlátszóság. Kvantálási hibák, dither. Képek, képformátumok.

2D grafikus rendszerek

2D rendszer adatfolyam és statikus modellje. Kiválasztás.

3D képszintézis optikai alapmodellje

Fluxus, radiancia, BRDF. Árnyalási egyenlet. BRDF modellek: diffúz visszaverődés, ideális visszaverődés és törés. Visszaverődési és törési irányok számítása. Fresnel törvények, spekuláris visszaverődés empirikus és fizikai alapú modelljei.

Rekurzív sugárkövetés

Az árnyalási egyenlet egyszerűsítése. Ray-casting. Metszéspontszámítás: kvadratikus felületek, síklapok, parametrikus felületek, transzformált objektumok, CSG modellek. Rekurzív sugárkövetés. Gyorsítás: befoglaló dobozok, reguláris térháló, oktális fa, BSP-fa.

Inkrementális 3D képszintézis

Tesszelláció. Modellezési transzformáció. Nézeti transzformáció perspektív vetítés esetén. Vágás homogén koordinátákban. Takarási probléma a képernyő koordináta-rendszerben: triviális hátsó lap eldobás, ray-casting, z-buffer algoritmus, festő algoritmus, Warnock algoritmus. Gouraud árnyalás. Phong árnyalás. 3D képszintézis hardver.

Globális illuminációs módszerek

Árnyalási egyenlet megoldási lehetőségei. Végeselem módszer. Bolyongási módszerek. Monte-Carlo integrálás. Fontosság szerinti mintavételezés: BRDF mintavételezés, Metropolis módszer. Elosztott sugárkövetés, fénykövetés, kétirányú fénykövetés, foton-térkép.

Textúra leképzés

Képtér és textúra tér módszerek. Inkrementális előállítás. Szűrés: mip-map. Bucka leképzés.

Térfogat vizualizáció

Árnyalási egyenlet fényelnyelő anyagokra. Lokális illumináció. Tudományos és orvosi vizualizáció (CT, MRI) Direkt módszerek (térfogat vetítés és térfogati sugárkövetés). Indirekt módszerek: masírozó kockák.

Fraktálok

Hausdorff-dimenzió önhasonló és nem önhasonló objektumokra. Brown mozgás. Káosz. Kaotikus dinamikus rendszerek a komplex síkon. IFS kódolás.

Számítógépes animáció

Mozgás definíciója. Valószerű mozgás. Spline, key-frame, path, fizikai, és motion-capture animáció. Időkezelés az ívhossz mentén. Mechanikai alapok. Ütközés detektálás és ütközés válasz. Karakter animáció. Forward és inverz kinematika. Bőrözés. Augmentált valóság.

Számítógépes játékok

MD2 formátum. Valószerű hatások: billboarding, árnyékszámítás, részecske rendszerek, fénytérképek. Terepmodellezés. A játékok fizikája. Játék gépek felépítése. Az ellenség mesterséges intelligenciája.