Vizualizáció és képszintézis

1. Optikai és radiometriai alapok 

A fény jellemzői, fluxus, sugársűrűség, spektrum. Árnyalási egyenlet felületeken és fényelnyelő anyagokban. Fresnel összefüggések, BRDF, hatáskeresztmetszet.

2. A globális illumináció módszerei 

Végeselem-módszer, radiosity. Monte Carlo módszer, torzítatlanság, szórás, mintavételezés, fontosság szerinti mintavételezés. Fényútkövetés. Orosz rulett. 

3. Modern globális illumináció

Fotontérkép-módszer. Hatékony közelségi keresés, kd-fa. Virtuális pontfények módszere. Tüskék kizárása. Light Cuts. Metropolis-módszer. Manifoldfeltárás.

4. Térfogati adatmodellek.

Newtoni (rácsalapú) és lagrange-i (részecske-alapú reprezentációk). Implicit felületmodellek. Skalármezők leírása, fizikai analógiák, transzfer függvény.

5. A térfogat-vizualizáció matematikai alapjai.

Mintavételezési elmélet: folytonos rekonstrukció, Fourier transzformáció,  Nyquist-kritérium, rekonstrukciós szűrők frekvenciatartománybeli elemzése.

6. Indirekt térfogatvizualizációs eljárások.

Masírozó kockák (marching cubes), Fourier térfogat-vizualizáció, Monte Carlo térfogat-vizualizáció.

7. Direkt térfogatvizualizációs eljárások.

Sugárkövetés (ray casting), pacázás (splatting), nyírás/torzítás transzformáció (shear-warp transformation).

8. Approximációelmélet.

Approximációs rend, rekonstrukciós szűrők osztályozása aszimptotikus hiba szerint, adott rendű rekonstrukciós és derivált szűrők tervezése.

9. Optimális reguláris mintavételezés.

Optimális gömbpakolási feladat. Kepler-sejtés. Általános mintavételezési elmélet. Tércentrált kockarács, lapcentrált kockarács. Nem szeparálható szűrők tervezése és frekvenciatartománybeli elemzése.

10. Alaktartó interpoláció (shape-based interpolation).

Előjeles távolság-transzformáció, radiális bázisfüggvény (RBF) módszerek. Radon-transzformáción alapuló módszerek.

11. Illusztratív képszintézis és animáció.

Celluloid-árnyalás. Stílustranszfer. Kontúrrajzolás. A kontúrélek fajtái. Hajtás- és sziluettélek Markosian-féle és Herzmann-Zorin-féle definíciói. Kontúrélek detektálása. A takart-vonal probléma megoldási lehetőségei: geometriai és közelítő képtérbeli módszerek, mélységminták szűrése. Kontúrgörbék paraméterezési lehetőségei. Vonalak stilizálása, önhasonló minták, Markov modell. 

12. Illusztratív animáció.

Az animáció konzisztencia-követelményei: képtérbeli és objektumtérbeli konzisztencia. A konzisztencia megsértésének következményei: az üvegajtó-hatás és a stílusvesztés. Vonalkázás képtérben: képfeldolgozási szűrők, részecske-alapú festményszerű megjelenítés, animáció optikai áramlással. Vonalkázás objektumtérben: magpontok előállítása, szalagokká kihúzása és kompozitálása. Vonalkázás textúratérben: tonal art maps, recursive tonal art maps. Paraméterezési problémák.

13. Inverz feladatok

Tomográfia. Orvosi képalkotó beredezések: CT, MRI, PET, SPECT. Szűrt visszavetítés. EM módszer. Monte-Carlo és adjungált Monte-Carlo módszerek.

14. Production rendering

Az animációs munkafolyamat. Hardver- és szoftvereszközök, asset server, renderfarm, RenderMan, VRay. Kompozitálás. Nuke. Megkötések és költség-megfontolások.