Számítógépes grafika és képfeldolgozás

Záróvizsga kérdések

Emberi látás

Az emberi szem felépítése, részei. A retina sejtjei, működésük. Az emberi szem adaptációs mechanizmusai. Az akkomodáció. A látásélesség értelmezése, átlagos értéke, függése a megvilágítástól. A képközlés szükséges pixelszáma. A villódzásérzet.

Színek

A színmérés. Spektrális alapszín összetevők. Metamer színek. Az RGB és az rgb rendszer. Színek összegzése. Az XYZ és xyz színkoordináta-rendszerek. A patkódiagram. A hőmérsékleti sugárzás a diagramban. Színrendszerek.

Grafikus hardver

A számítógépek grafikus megjelenítésének elve (rasztergrafika), a PC grafikus kártyák blokkvázlata. A LUT. Több memóriasík. A kettős hozzáférésű memória.

Dithering

A fekete-fehér megjelenítéshez szükséges pixelenkénti bitszám. Leképezés kevés árnyalatú eszközre: dithering. Dithering zajjal, dither mátrixszal. A Floyd-Steinberg (hibaterjesztéses) dithering fekete-fehér és színes kép esetén.

Hisztogram műveletek

A hisztogram fogalma. A hisztogramból kiolvasható információk. A hisztogram kiegyenlítés művelete.

Szűrés

Képek szűrése. Lineáris eljárások, konvolúciós reprezentációjuk. Nemlineáris, rank típusú szűrés.

Élkeresés

Az élkeresés elsőrendű módszerei. Alapelv, Sobel, Prewitt operátor, eredő élkép számítása az x és y irányú élekből. A Roberts operátor. Másodrendű élkeresési módszerek (Laplace operátor). Tulajdonságai, vágási szint választás. A kép-élesítés operátora.

Vágás

Vágás küszöb-értékkel. A küszöb megválasztásának problémája. Adaptív vágás. Paletta átszínezéssel végezhető műveletek.

Fourier módszerek

Képek kezelése a kétdimenziós Fourier térben. A térharmonikusok. Szűrési műveletek matematikai leírása a fizikai és a Fourier térben. Textúra jellemzés a Fourier térben.A kép-élesítés művelete a Fourier térben. Inverz szűrés, dekonvolúciós képjavítás, minta-keresés. 3D objektumok rekonstrukciója vetületi képeik alapján a Fourier térben.

Képtömörítés

A képtömörítés módszereinek osztályozása. Az RLE (futamhossz) kódolás részletezése.

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.

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.

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.